近日，《Nature Water》在线发表了“Mesospace domain orchestrates microbial consortia by β-barrel porin modulation and local molecule enrichment for wastewater treatment”，我院刘超老师为唯一第一作者，陈银广教授为唯一通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市启明星计划、中国博士后科学基金等项目资助。
微生物组通过细胞间的代谢物交换驱动种间互作与物质能量循环，在可持续水处理领域具有广泛应用。然而，代谢小分子的跨膜传输能垒与其在胞外的快速逸散，是限制微生物组内跨物种高效协作的关键瓶颈。该论文提出了“介观空间域”的调控理念与方法，通过离子交换-螯合作用构筑的水凝胶微腔平台，精准调控了微生物β-barrel膜孔蛋白功能和关键互作小分子的胞外局域富集，将菌群内传统的单向电子传递模式重塑为高阶的双向多代谢物交叉喂养网络，实现了细胞内生物转化过程的选择性强化与整体催化反应效率提升，显著增强了废/污水处理效能，同时实现了资源高效回收与低碳化。
这一介观调控策略展现出广泛的适用性，可在多种水处理场景中实现效能跃升：包括高浓度有机废水定向合成高价值羧酸、低碳氮比污/废水高效脱氮与温室气体减排、难降解新兴污染物高效生物去除等。该研究构建了“介观物理空间-微观代谢网络-宏观处理效能”联动的理论与方法体系，为微生物学、环境工程学、材料学等领域的深度交叉融合提供了新思路，也为面向绿色循环可持续的水系统管理提供了新路径。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00579-5
