近日，雷竞技官方主页材料科学与工程学院王福会教授团队徐大可教授课题组在微生物腐蚀机理研究领域取得重要突破。该团队首次揭示了电活性微生物通过直接/间接电子传递协同加速不锈钢钝化膜破坏的分子机制，为微生物腐蚀的精准防控提供了理论依据。相关成果以“Accelerated Destruction of Passive Film and Microbial Corrosion of 316 L Stainless Steel via Extracellular Electron Transfer”为题，发表于国际化学领域顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（2025,e202425220, https://doi.org/10.1002/anie.202425220）。雷竞技官方主页为论文第一完成单位，材料学院李中副教授与博士生王杰为共同第一作者，徐大可教授为唯一通讯作者。合作团队包括天津大学宋浩教授、李锋副教授及美国俄亥俄大学Tingyue Gu教授等。
微生物腐蚀是金属材料失效的主要原因之一，全球约20%的腐蚀损失与其直接相关。不锈钢表面致密的钝化膜是其抗腐蚀的关键屏障，然而电活性微生物可通过复杂的生物-非生物界面作用破坏这一保护层，具体机制长期未被阐明。徐大可教授团队以典型电活性微生物—奥奈达希瓦氏菌（Shewanella oneidensis MR-1）为研究对象，通过合成生物学手段对其基因进行编辑，成功构建了可过量分泌电子载体吩嗪-1-羧酸（PCA）的工程菌株（S. oneidensis PCA）。结合高分辨钝化膜表征与分子生物学技术，系统揭示微生物通过“直接-间接电子传递协同”加速钝化膜溶解的全新机制。
图 基因编辑电活性奥奈达希瓦氏菌用于揭示细胞外电子传递微生物腐蚀机制
研究显示，基因编辑后的菌株通过外膜细胞色素蛋白（如MtrC）介导的直接电子传递，以及PCA和riboflavin介导的间接电子传递，在生物膜-金属界面形成完整电子传递链。这一过程不仅改变钝化膜的微观结构与成分，还显著提升界面过氧化氢（H2O2）浓度，导致钝化膜溶解。该发现突破了传统腐蚀理论中“钝化膜可自发修复”的认知，为开发靶向电子传递通路的防腐技术提供了新思路。
该研究首次从电子传递链视角系统揭示了微生物腐蚀的动态过程，不仅深化了对生物-非生物界面作用的理解，还为海洋工程、能源管道等领域的腐蚀防控提供了理论支撑。该研究获国家杰出青年科学基金、科技部重点研发计划、国家自然科学基金面上项目资助。
