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      東北大學材料學院《Nature Review Microbiology》金屬材料的微生物腐蝕!
      2021-08-06 13:52:25 作者:材料學網 來源:材料學網 分享至:

       近日,我校材料學院電活性生物材料研究所戴瑞克·拉夫萊教授在國際頂級刊物Nature Review Microbiology(影響因子60.6)發表題為《Electromicrobiology: the ecophysiology of phylogenetically diverse electroactive microorganisms》的綜述性文章(Nat. Rev. Microbiol., 2021, https://doi.org/10.1038/s41579-021-00597-6)。該論文重點闡明電活性微生物的生理學和系統發育學多樣性、電活性微生物群落的細胞外電子傳遞機制、以及電活性微生物研究在新材料等領域的潛在應用。如圖1所示,電活性微生物可應用于環境修復(圖1a)和生物能源領域(圖1b)。相關研究還為金屬材料的腐蝕與防護提供了新的思路(圖1c)。拉夫萊教授團隊最近發現微生物具有宏量生產導電蛋白納米線的特性,充分挖掘了其蘊藏在生物器件領域可待開發的巨大潛力(圖1d)。導電納米線這種電活性生物材料具備獨特的功能,可廣泛應用于生物醫療、環境監測、能源再生、生物兼容性電子器件等領域。


      戴瑞克·拉夫萊教授系東北大學柔性引進教授,依托材料學院腐蝕與防護研究中心成立了東北大學電活性生物材料研究所。目前該研究所的主要研究方向為金屬材料的微生物腐蝕和導電蛋白納米線材料。戴瑞克·拉夫萊教授致力于微生物基礎研究,是美國微生物學科學院院士、美國科學促進協會會士、中國科學院愛因斯坦講席教授,在Nature和Science正刊已發表25篇文章,連續15年ESI高被引科學家,世界微生物領域引用排名第一。


      圖1 電活性微生物研究的應用前景。(a)促進形成U(IV)礦物質沉淀;(b)有機廢棄物的厭氧轉化;(c)金屬材料的腐蝕防護;(d)自充電生物醫療監測器。

      電活性生物材料研究所成立一年來,創新性成果不斷涌現。該研究所徐大可教授(王福會教授團隊)近期首次揭示了不銹鋼微生物腐蝕的直接電子傳遞機制,相關工作以題為“Stainless steel corrosion via direct iron-to-microbe electron transfer by Geobacter species”發表在微生物生態學領域Nature子刊ISME Journal上。金屬材料的微生物腐蝕一直是全球未解難題,每年的微生物腐蝕損失高達5000億美元。雖然微生物腐蝕的研究已有百年歷史,但其機理尚不明確。該工作首次證實了微生物可以通過外表面多血紅素c型細胞色素OmcS從金屬直接獲得電子從而導致金屬腐蝕的新機制,為微生物腐蝕的監檢測和靶向防治提供了重要靶點。徐大可教授課題組2021年以來,圍繞金屬材料的微生物腐蝕與防護這一研究方向已發表中科院1區論文10篇,以上工作獲得中組部萬人計劃青年拔尖人才項目、國家自然科學基金重點項目等項目的支持。

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