微生物因其具备规模化增殖、基因编辑及环境响应等优势，在抑制腐蚀方面展示出巨大潜力。本文首先综述了国内外关于微生物抑制腐蚀的不同机制的研究进展，概述了目前已发现的诱导矿化的微生物类型及几类典型的矿化产物类型，并详细介绍了微生物矿化抑制腐蚀的机制，重点分析了如何通过成核位点优化、改变环境因素、控制关键酶的表达及3D打印等策略人为干预微生物诱导矿化实现长效腐蚀防护。最后，对微生物矿化抑制腐蚀技术面临的挑战进行总结，并对如何优化微生物矿化抑制腐蚀的技术提出了展望。

腐蚀是材料在水、酸碱盐等介质作用下发生损耗破坏的过程，作为全球性问题，其影响涵盖石油管道、海洋平台等多个工业领域，每年造成数千亿美元经济损失。传统腐蚀抑制方法包括阴极保护、腐蚀抑制剂、表面处理及防护涂层等，虽发挥重要作用，但面对日益复杂多样的腐蚀环境，新型抑制技术成为研究重点。

微生物作为地球上最丰富的生物，其生物被膜分布广泛，常引发微生物腐蚀，相关损失约占全球腐蚀损失的20%。但研究发现，部分微生物的生物被膜可保护金属、抑制腐蚀，且具备自我繁殖修复、绿色可持续、基因可调控、低成本规模化扩增等独特优势，在多领域展现应用潜力。

此外，微生物能通过生命活动诱导矿化，形成坚固稳定的矿化层。部分生物被膜还可在金属表面形成胞外聚合物层，降低腐蚀速率，成为更环保的传统抑制剂替代方案。随着微生物学、材料科学等学科交叉融合，微生物抑制腐蚀机制研究备受关注，为可持续腐蚀防护策略开发提供了新方向。

由于人们对生物矿化的理解不断深入，生物矿化在腐蚀防护领域的研究逐渐增多。本文通过介绍成核位点优化、生物矿化的环境参数、脲酶和碳酸酐酶的表达以及3D打印技术等人工干预矿化的策略，系统综述了生物矿化在金属腐蚀防护领域的强大潜力。

图1 人工干预生物矿化策略示意图

图1为通过成核位点优化和脲酶、碳酸酐酶的表达人工干预矿化的机制图。通过化学或生物方法，人工在成核位点上引入特定的官能团或结构，可赋予其特定的矿化功能。例如，在成核位点上引入羟基、羧基、氨基等官能团，可以增强其对金属离子的吸附和络合能力，促进矿物的形成和稳定。同时，脲酶和碳酸酐酶在碳酸盐矿物的形成过程中也起着关键作用，通过加速CO₂的溶解和HCO₃^-离子的生成，碳酸酐酶促进了碳酸盐矿物的快速沉淀。

（1）微生物矿化抑制腐蚀的效果可能受到外部条件（不同的温度、pH值和盐度）的限制，从而表现出不同的生长和代谢特性，可能会导致微生物矿化的效果在不同环境中变化；

（2）基因编辑技术能够通过调节微生物的特定基因来调控其代谢行为，控制生物矿化关键酶的表达以及矿化起始位点等促进生物矿化过程；

（3）矿化微生物能够作为生物催化剂，促进无机元素的沉积，通过生物矿化与活体微生物被膜的协同作用，形成耐腐蚀的生物矿化层。