摘要：澳门大学健康科学学院教授张宣军的研究团队利用木醋杆菌的发酵作用，使醣基化分子在细菌体内通过原位醣苷化反应掺杂到手性细菌纤维素中，开发了以生物方法制备圆偏振发光材料的新策略，在细菌辅助化学合成方面获得突破性进展。该研究以“微生物辅助的圆偏振发光细菌纤维素杂化材料

澳门大学健康科学学院教授张宣军的研究团队利用木醋杆菌的发酵作用，使醣基化分子在细菌体内通过原位醣苷化反应掺杂到手性细菌纤维素中，开发了以生物方法制备圆偏振发光材料的新策略，在细菌辅助化学合成方面获得突破性进展。该研究以“微生物辅助的圆偏振发光细菌纤维素杂化材料制备”为题，刊登于国际知名期刊《自然-通讯》。

手性普遍存在于自然界之中，大到宇宙星云、大气气旋，小到蜗牛贝壳、牵牛花藤蔓，甚至是构成生命体的核心分子，都可以发现手性的踪迹。圆偏振光作为一种光手性现象，可被应用于信息加密、信息储存、3D显示、生物医学影像等领域。然而，不同于荧光信号，圆偏振光信号与分子左右旋光信号的差值成正比，因此大部分发光分子圆偏振光信号非常弱，如何提升发光不对称因子是开发圆偏振光材料的关键。

细菌辅助合成圆偏振光活性纤维素膜及其在讯息加密和手性检测的应用

目前，该类材料主要由有机化学合成和分子组装两个途径制备。化学合成途径涉及到复杂冗长的合成步骤以及手性拆分；而分子组装途径则是通过分子间弱相互作用使发光分子置于手性环境中，但弱相互作用导致了产品稳定性差。生物合成途径，在各种生物酶的催化下，具备自发、绿色且高效的特性。由于生物体内含有大量如L-氨基酸，D-葡萄糖等类别的手性分子，使得生物合成在制备圆偏振发光材料方面具备得天独厚的优势。然而，由于缺乏生物活性发光前体和合适的生物反应器，圆偏振发光材料的可控生物合成仍面临诸多挑战。此外，生物活性发光前体共价键嵌入的确认方法也有待进一步发展。

《齐民要术》中记载，人们在食醋酿制过程中的发酵液表面发现有凝胶状菌膜（即细菌纤维素）形成。研究团队于此受到启发，设计了一系列具备不同发光颜色的醣基化分子。利用木醋杆菌的发酵作用，使醣基化分子在细菌体内通过原位醣苷化反应掺杂到手性细菌纤维素中。该策略可实现醣基化分子的圆偏振发光从无到有、从小到大的突破，最大可让其发光不对称因子实现39倍的提升。此外，研究团队开发了纤维素酶催化水解细菌纤维素的方法，确认该生物合成的发生，为验证醣基化荧光分子生物聚合提供了可靠的表征手段。更重要的是，该策略普适性强，已成功拓展到一系列圆偏振发光材料的开发，并成功用于信息储存及荧光—圆偏振荧光双模式检测金属离子。

张宣军（图中）和孙永杰（第一排右二）

该研究的通讯作者为张宣军、澳大健康科学学院副教授黄冠豪和南方科技大学生物医学工程系教授吴长锋，第一作者为澳大健康科学学院博士生孙永杰。该项目获澳门特别行政区科学技术发展基金（檔案编号：0085/2020/A2、0047/2023/RIB2、0099/2022/A2、0142/2024/AFJ）、澳门大学（檔案编号：MYRG-GRG2024-00162-FHS、MYRG2022-00036-FHS）和广东省基础与应用基础研究基金（檔案编号：2022A1515010616、2023A1515012524）资助。全文可浏览：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56253-7。

来源：澳門大學