近日，材料学院王福会教授团队徐大可教授课题组在利用活体功能材料实现金属材料的腐蚀防护领域取得重要突破。相关成果以Engineered Biofilm Coating with Ordered Mussel Foot Protein Assembly for Robust Adhesion and Corrosion Protection为题，发表于Advanced Functional Materials。东北大学为论文第一完成单位和唯一通讯单位，徐大可教授、李中副教授为共同通讯作者，博士生袁欣怡与李中副教授为共同第一作者。合作团队包括中国科学院深圳先进技术研究院钟超研究员。
海洋腐蚀是长期困扰海洋工程与作业的重大问题，严重威胁船舶、海上平台等金属结构的安全，并造成巨大经济损失。当前广泛采用的聚合物涂层等传统防腐策略虽具有一定效果，但其成本、环境兼容性及长期防护效能仍面临挑战。为此，开发高效、环保、可持续的新型防腐技术已成为材料科学领域的迫切需求。
图 设计制备用于金属材料腐蚀防护的活性生物被膜涂层材料
该研究通过对大肠杆菌生物被膜进行工程化改造，使其过量表达细胞外淀粉样蛋白，并借助高特异性的SpyTag-SpyCatcher共价偶联系统，将源自贻贝的足蛋白（MFP）精准组装至生物被膜网络中。这一策略有效克服了传统有益微生物生物被膜附着力弱、易脱落的技术瓶颈，赋予涂层强大的黏附性、自我修复能力及良好的环境适应性。实验结果表明，工程生物被膜涂层在模拟海洋腐蚀环境中表现卓越。涂覆该工程生物被膜涂层的X70碳钢在模拟海水中浸泡7天后，其腐蚀速率从未涂覆时的2.2×10‒1 mm a‒1降至3.2×10‒2 mm a‒1。电化学数据也表明，材料的腐蚀抑制效率高达82%。工程生物被膜涂层还能有效抑制Shewanella oneidensis导致的微生物腐蚀，展现了其在复杂生物污染环境中的适用性。此外，工程生物被膜涂层还显著提高了316L不锈钢的点蚀电位，使其icorr降低约69%。而且由于这是一个“活”的涂层，通过自修复验证发现，工程菌在一定条件下可以持续生长、代谢，并分泌新的骨架蛋白和功能蛋白，对局部损伤进行填补和修复。
这项研究标志着合成生物学在功能性材料开发中的重要应用突破，所构建的活性、可编程生物被膜涂层，不仅为海洋工程防腐提供了一种绿色、可持续的新策略，也为下一代智能防护材料的开发开辟了创新路径，在船舶防护、水下设施、能源装备等多个领域具有广阔应用前景。该研究获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、辽宁省青年科学基金（B）类、辽宁省“兴辽英才”计划以及广东省基础与应用基础研究基金资助。
