基于电活性菌群的生物电催化体系的有效构筑及其强化胞外电子传递过程的应用

来源：化学进展杂志2022年第2期北京时间：

作者：赵聪媛, 张静, 陈铮, 李建, 舒烈琳, 纪晓亮

单位：1 温州医科大学公共卫生与管理学院 浙江省流域水环境与健康风险研究重点实验室 温州 325035,2 福建技术师范学院近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室 福清 350300,3 厦门大学嘉庚学院 环境与工程学院 漳州 363105

摘要：传统的电活性微生物(Electro-Active Bacteria,EAB)主导的胞外电子传递(Extracellular Electron Transfer,EET)效率较低,极大程度地限制了微生物电催化在环境及工业中的应用。为打破这一瓶颈,近年来多国科学家尝试开发先进的催化材料以强化生物电催化体系(Bio-Electrocatalytic System,BES)中的电子传递效能。借用材料科学、电微生物学及合成生物学技术等多学科手段尝试将传统无机催化材料及电活性微生物进行理性优化,将有望强化电子的传递通量和效率。这种优化升级推动了传统单一的无机催化材料向活体生物催化材料过渡,并有望朝着向更精细化、智能可控的先进材料升级改造,也为拓展先进材料的规模化应用提供更有利的技术支撑。本文对现阶段几种强化EET的有效手段用以有效构筑BES展开综述,包括了微生物-石墨烯改性复合材料、原位杂化光催化半导体材料自组装微生物、核/壳装配的生物材料及接种基因工程菌等内容,最后总结了微生物活体生物材料所面临的挑战及未来在环境应用中所面临的机遇。

关键词：胞外电子传递,生物电催化体系,半导体材料,合成生物学,电子流通量

基金资助：“光健康”国家重点研发计划(2017YFB0403700),浙江省公益技术应用研究项目(LGF22E080002),浙江省教育厅一般科研项目(Y202045506),国家自然科学基金项目(41807035)