2026年3月17日，云南师范大学能源与环境科学学院李建昌教授课题组刘洪周博士在国际知名期刊Bioresource Technology（IF 9.0）上发表了题为“Bias voltage enhances extracellular polymeric substances-mediated extracellular electron transport” 的最新研究成果。该工作通过探究偏压（BV）对胞外聚合物（EPS）介导的胞外电子传递（EET）的调控机制，为优化生物电化学系统（BES）性能提供了一种创新的物理调控策略。
尽管电场作为物理刺激已被证实可增强EET过程，但其潜在机制尚不明确，这制约了生物电化学系统性能的进一步提升。EPS作为生物膜与电极之间的关键界面，构成了EET必须穿越的物理屏障，其电化学特性直接影响EET效率。然而，在电刺激条件下EPS如何介导EET仍缺乏清晰认识。为此，该研究重点探讨了EPS组成、电化学活性及结构在BV条件下的响应规律及其介导EET过程的调控机制。
研究发现在组分层面，BV促使EPS的组成向蛋白质主导转变。在分子层面，BV有效调控EPS中蛋白质的二级结构，诱导EPS中蛋白质的二级结构中可充当高效电子“中继站”的β－转角含量增加。定量分析进一步证实，BV有效富集了EPS中的电活性组分，包括细胞色素c和腐殖酸类物质。代谢组学分析揭示了BV对EPS中氧化还原介质体系的调控作用。BV诱导EPS中醌类和含吲哚基团的化合物显著上调，促使形成以吲哚和醌类化合物为特征的氧化还原活性环境。这些代谢物作为电子穿梭体或辅因子，以游离态或结合态在长程电子传递中发挥关键作用。
上述在组分与分子层面的变化，最终体现为EPS宏观电化学性能的提升。BV有效提升了EPS的电荷存储与交换能力，并降低了电荷传递阻力，从动力学上证实了界面EET效率的增强。简而言之，BV通过协同调控EPS的合成、组成、结构及电化学性质，强化了其介导的EET过程。适宜的BV可优化EPS的氧化还原状态、组分与微观结构，共同构建高效生物电化学界面，进而提升界面电子传递动力学。该研究为深入理解和强化BES中的EET过程提供了新视角。该研究得到了国家自然科学基金（22469025）和云南省重大科技专项（202302AE090009）的资助。
据悉，刘洪周博士在导师李建昌教授的悉心指导下，在微生物燃料电池研究领域取得系列成果，在《Bioresource Technology（IF 9.0）》、《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）、《Renewable Energy》（IF=9.1）、《Journal of Power Sources》（IF=7.9）《Applied Energy》（IF=11.0）和《Energy Conversion and Management》（IF=10.9）等期刊上发表6篇高水平系列研究成果。
