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近日，東北大學材料科學與工程學院王福會教授團隊徐大可教授課題組在微生物腐蝕機理上取得突破進展，相關成果“Accelerated Microbial Corrosion by Magnetite and Electrically Conductive Pili through Direct Fe0-to-Microbe Electron Transfer”發(fā)表于國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition。東北大學材料學院博士生金宇婷和周恩澤副教授為共同第一作者，通訊作者為徐大可教授，東北大學為第一完成單位。Angewandte Chemie press release對該工作進行了官方新聞報道。
金屬材料的微生物腐蝕是當前材料領域亟需解決的難題之一，每年由微生物腐蝕造成的經(jīng)濟損失高達5000億美元。微生物腐蝕是化學、材料、生物等多學科交叉的研究方向，研究難度大，因此盡管對于微生物腐蝕的研究最早可以追溯到十九世紀末，但其機理仍不明晰。該工作通過基因編輯技術構建了低導電性納米線硫還原地桿菌，限制其長程電子傳遞過程，顯著降低了該突變菌株從金屬獲取電子的速率，從而大幅度降低了其微生物腐蝕速率和對不銹鋼的點腐蝕能力。同時發(fā)現(xiàn)，納米磁鐵礦的加入降低了微生物與金屬間的電荷轉移電阻，增加了腐蝕電流密度。對突變體的研究表明，納米磁鐵礦能夠以類似于細菌外膜多血紅素c型細胞色素OmcS的方式促進直接電子傳遞過程來加速微生物腐蝕。納米磁鐵礦可以有效降低微生物電子傳遞所需要消耗的細胞內(nèi)合成能，進而將節(jié)省的能量用于細胞生長，進一步增強其微生物腐蝕能力。作為常見的腐蝕產(chǎn)物，磁鐵礦對微生物腐蝕具有重要意義。隨著腐蝕的進行，可能伴隨磁鐵礦的生成，從而形成一條正反饋回路，進一步加速微生物腐蝕。該工作系統(tǒng)闡明了導電納米線、外膜細胞色素以及磁鐵礦間復雜的相互作用關系，首次證實了微生物可以通過導電納米線從金屬表面直接獲取電子從而導致金屬材料腐蝕的新機制，同時能夠為微生物腐蝕的監(jiān)檢測和靶向防治提供新策略。
導電納米線和納米磁鐵礦加速微生物腐蝕的機制
以上工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金重點項目、中國寶武低碳冶金創(chuàng)新基金項目的支持。（作者：許存立 編輯：李家祥 劉穎慧）
