细菌纤维素作为一种由微生物合成的天然高分子材料，具备超细纳米网络结构、优异的持水性、卓越的机械性能和生物相容性，目前在膳食纤维、医美基材等领域已经产业化，同时也可以经过修饰后用于采油、硝化棉、荧光材料等众多棉纤维和塑料替代领域。

随着全球塑料污染问题日益严峻，开发可降解、可持续的生物塑料已成为材料科学与生物技术领域的研究热点。青岛能源所系统微生物工程研究组在细菌纤维素的研究与应用方面奠定了良好的基础。研究组开发了微生物发酵原位合成功能性细菌纤维素材料的制备方法，实现了荧光功能纤维素材料的微生物合成（Nature Communications, 2019），成功的将合成生物学拓展到材料功能化领域，为新型生物材料的创制开辟了新途径。此外，还相继开发出具备导电、保鲜、增塑（ACS Applied Materials & Interfaces, 2025）、吸附（Journal of Cleaner Production, 2025）、屏蔽（Journal of Materials Chemistry A, 2025）等多样化功能的细菌纤维素复合材料。

近期，基于在该领域的研究，团队在生物技术领域权威期刊Nature Communications上发表了题为“Bacterial cellulose: a promising biodegradable bioplastic for sustainability”的综述文章，系统阐述了细菌纤维素从合成、改性到应用的完整技术链条，并对其在推动循环经济和减少塑料污染方面的潜力进行了评估和展望。

细菌纤维素的生产主要依赖于微生物发酵，可利用葡萄糖、甘油及工农业废弃物等作为碳源，具有原料来源广泛、生产过程绿色等特点。然而，目前其工业化生产仍面临成本高、产量低等问题。研究团队提出通过优化发酵条件、筛选高效菌株、开发新型底物以及代谢工程改造等策略，有望显著提升其生产效率并降低成本。

在功能改性方面，细菌纤维素可通过原位修饰、离位复合和工程活材料等策略，引入抗菌、导电、磁性等新功能，拓展其在食品包装、电磁材料、生物医学和纺织等领域的应用。例如，通过与聚乙烯醇、壳聚糖、石墨烯等复合，可显著增强其力学性能和功能多样性。

在环境与循环经济影响方面，细菌纤维素具备完全生物降解性，不会产生微塑料污染，且其生产过程中不依赖化石原料，碳足迹显著低于传统塑料。生命周期评估与技术经济分析表明，细菌纤维素在中长期具备与聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等高附加值生物塑料竞争的经济与环境双重优势。

该综述文章系统提出了细菌纤维素在未来塑料替代中的战略路径，包括开发低成本原料、构建高效合成菌株、优化发酵与后处理工艺等。尽管目前细菌纤维素的商业化仍面临挑战，但其在一次性塑料、高端功能材料和医疗器件等领域的应用前景广阔，有望为实现“塑料替代”和“碳中和”目标提供重要材料支撑。

该综述文章作者为严逸海、刘丽娟、王帆和通讯作者张海波研究员。以上研究成果及相关工作获得了国家自然科学基金、泰山学者等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71025-7