4月23日，我院余洪波教授团队与华中农业大学李强教授团队合作，在著名国际期刊《Advanced Functional Materials》发表题为《Sustainable Microplastic Remediation with Record Capacity Unleashed via Surface Engineering of Natural Fungal Mycelium Framework》的研究论文，报道了一种利用表面工程化真菌菌丝体去除水体微塑料的新技术，实现对微塑料污染水体的高效生物修复。

图1 表面工程化菌丝体处理水体微塑料污染

微塑料是一种粒径小（<5mm）、性质稳定、难降解、易吸附有害物质和微生物的新型污染物，广泛分布于湖泊、河流、海洋、土壤中，可沿食物链传递和富集，严重危害生态系统和人类健康。微塑料污染已成为全球环境与生态科学研究领域的重大科学问题。本研究利用白腐真菌快速生长形成的自组装菌丝体材料（FM），通过物理捕获和化学吸附实现聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） 四种常见微塑料的富集，最高吸附率达到0.8 g/g，为当前同类吸附材料的最高水平。在此基础上，针对真实水体中菌丝体与微塑料颗粒间的静电排斥阻碍两者相互作用的难题，进一步利用2, 3-环氧丙基三甲基氯化铵 （EPTAC）调节菌丝体胞外聚合物（EPS）的表面电荷。经过表面工程化改性的真菌菌丝体（M-FM）对四种微塑料的吸附能力大幅度提升，其中对PS的吸附率达到创纪录的2.49 g/g，是当前已报道微塑料吸附剂的1.5到12.5倍。

研究通过吸附动力学和DFT建模分析揭示M-FM具有优异微塑料去除能力的机制：M-FM形成有序孔道发达、多糖纤维高度交织的球形结构，为微塑料扩散提供了足够空间，同时表面工程化赋予菌丝体EPS中的几丁质和β-1,3-葡聚糖纤维正电荷，与带负电荷的微塑料形成强烈的静电相互作用，从而显著增强了菌丝体对微塑料的吸附速率、吸附力和结合能。以M-FM作为固定床小柱反应器填料，对含有微塑料的模拟废水进行连续处理，最高吸附效率可达到2.39 g/g。进一步处理来源于农业灌溉、河流和污水处理厂的真实水体，发现该技术对水体中极低浓度的微塑料也具有优异的去除效果，连续处理7次后仍具有93%以上的吸附效率。这表明该技术在各种微塑料污染水体的规模化处理中均具有广阔应用前景。

此工作是余洪波教授团队在环境生物处理领域的又一重要研究成果。余洪波教授长期从事环境污染物的白腐真菌生物降解与转化研究，发展了一系列多环芳烃、染料、农药、抗生素等新型污染物的生物修复技术。团队在前期研究中发现白腐真菌不仅对有机污染物具有广谱的降解能力，其菌丝体还可以形成具有亲水性、多孔性和高度交织的有序球状结构，为污染物的吸附提供优异的天然框架。本研究利用真菌菌丝体开发可再生、可生物降解材料，成本低廉，绿色环保，不仅是微塑料污染处理领域的一个跨越式突破，也为微生物衍生材料在其它水体污染物处理中的应用铺平了道路。

本研究论文的第一作者是我院博士后付潇博士和陕西师范大学张帅博士，我院余洪波教授和华中农业大学李强教授为共同通信作者。该研究得到国家重点研发计划“活性污泥人工多细胞体系构建与应用”（2019YFA0905504）等项目的资助。

 论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202212570