本文属于类型a，即单篇原创研究的学术报告。以下是对该研究的详细介绍：
本研究的主要作者包括Zhuang Li、Pan Liu、Xuan Zou、Zhishuo Zhang、Guanlin Liu、Zhengxing Wang、Enze Zhou、Yongqiang Fan、Dake Xu和Fuhui Wang。他们分别来自中国医科大学第一医院肛肠外科、东北大学腐蚀与防护中心以及东北大学生命与健康科学学院。该研究于2024年6月24日在线发表在《Corrosion Science》期刊上，文章编号为112234。
本研究的主要科学领域是微生物腐蚀（Microbiologically Influenced Corrosion, MIC），特别是针对镍钛合金（NiTi合金）在人体肠道微生物环境中的腐蚀行为。NiTi合金因其优异的机械性能和生物相容性，广泛应用于医疗植入物，如人工关节、固定装置和肠道支架等。然而，NiTi合金在人体环境中容易受到微生物腐蚀的影响，尤其是在肠道环境中，微生物腐蚀可能导致植入物的失效和健康问题。尽管已有研究探讨了口腔环境中的微生物腐蚀，但对肠道微生物腐蚀的研究仍然不足。因此，本研究旨在通过分离患者肠道微生物，研究其对NiTi合金的腐蚀行为及其机制，为开发更具抗腐蚀性的材料提供理论依据。
本研究包括以下几个主要步骤：
研究使用的NiTi合金由宝武钢铁集团提供，其成分为55%镍和45%钛。合金样品被切割成10 mm × 10 mm × 5 mm的方块，表面经过抛光处理，并在使用前用蒸馏水和酒精进行超声波清洗。
研究从三名结直肠癌患者的肠道支架中分离出肠道微生物样本。这些支架在患者体内留置两周后，通过手术取出，并在无菌条件下进行微生物分离。分离后的微生物在厌氧条件下培养48小时，随后进行冷冻保存。
通过扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对NiTi合金表面的生物膜和腐蚀形貌进行表征。生物膜的形成通过结晶紫染色进行定量分析，腐蚀产物的去除和腐蚀坑的深度测量则通过3D激光显微镜完成。
电化学测试在厌氧条件下进行，使用三电极系统测量开路电位（OCP）、线性极化电阻（LPR）和动电位极化曲线。通过这些测试，评估肠道微生物对NiTi合金的腐蚀速率。
通过高效液相色谱（HPLC）测定肠道微生物培养液中的核黄素产量，分析核黄素在微生物腐蚀中的作用。
对肠道微生物样本进行宏基因组测序，分析微生物群落的组成和功能。通过宏基因组数据，识别与核黄素代谢相关的基因和代谢途径。
研究发现，三种肠道微生物样本（IM1、IM2、IM3）均能在NiTi合金表面形成致密的生物膜。通过CLSM观察，生物膜的厚度分别为46.47 μm、49.32 μm和48.67 μm，且生物膜中的细胞活性较高。
电化学测试表明，肠道微生物显著加速了NiTi合金的腐蚀。IM1样本表现出最强的腐蚀性，腐蚀电流密度（icorr）达到61.6 ± 2.13 µA/cm²，远高于IM2和IM3样本。
通过CLSM观察，IM1样本在NiTi合金表面诱导了更严重的点蚀，最大点蚀深度达到6.105 μm。X射线光电子能谱（XPS）分析显示，肠道微生物改变了NiTi合金表面钝化膜的化学成分，降低了钛氧化物的稳定性。
宏基因组分析显示，IM1样本的微生物多样性较低，且富含核黄素合成基因。IM1样本中的核黄素产量也显著高于IM2和IM3样本，表明核黄素在微生物腐蚀中起到了关键作用。
研究发现，核黄素通过介导细胞外电子传递（Extracellular Electron Transfer, EET）加速了NiTi合金的腐蚀。外源添加核黄素进一步增强了微生物的腐蚀能力，表明核黄素在微生物腐蚀中具有重要作用。
本研究首次系统研究了人体肠道微生物对NiTi合金的腐蚀行为及其机制。研究结果表明，肠道微生物能够在NiTi合金表面形成生物膜，并通过核黄素介导的电子传递加速合金的腐蚀。不同微生物样本的腐蚀速率存在显著差异，这与核黄素合成基因的丰度和核黄素产量密切相关。这些发现为开发抗微生物腐蚀的NiTi合金提供了重要理论依据，并对其他环境中的微生物腐蚀研究具有借鉴意义。
本研究还揭示了肠道微生物群落的多样性与腐蚀速率之间的关系，为预测和控制微生物腐蚀提供了新的思路。此外，研究结果对医疗植入物的材料设计和临床应用具有重要的指导意义。