От нанодо макроуровня: обзор механизмов биоминерализации с участием грибов для самовосстановления и упрочнения материалов
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Применение наноматериалов и нанотехнологий в строительстве
Статья в выпуске: 4 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. В обзоре систематизированы ключевые механизмы биоминерализации, реализуемые грибной культурой, для самовосстановления и упрочнения минеральных материалов – образование карбоната кальция (CaCO3) через гидролиз мочевины и метаболическую активность мицелия (FICP), а также оксалата кальция (CaC2O4) посредством секреции щавелевой кислоты (FIOP). Методы и материалы. Обзор основан на анализе рецензируемых научных публикаций (Scopus, Web of Science), из которых более 80% работ опубликованы за последние 5 лет (2022–2026 гг.). Внимание уделялось качественным и количественным показателям влияния грибов на характеристики укрепляемых материалов — составу и объему формирующихся минералов, приросту прочности и снижению водопоглощения, что подтверждалось методами нанои микроскопии. Результаты и обсуждение. В ходе исследования выявлена взаимосвязь между видами и штаммами грибов, реализуемыми механизмами биоминерализации, составами питательных сред и эффектами упрочнения минеральных материалов. Установлено, что Trichoderma reesei, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger и Neurospora crassa эффективно индуцируют карбонатную биоминерализацию, обеспечивая самовосстановление и повышение устойчивости бетонных конструкций и грунтовых матриц. Pleurotus ostreatus рассматривается как «модельный» организм: он способен осаждать оксалаты и карбонаты кальция, а также формировать «биоармирование», что приводит к циклическому самовосстановлению и упрочнению структуры минеральных материалов. Однако для реализации описанных биотехнологий необходимы разработка методик и стандартов их применения, а также апробация в реальных условиях эксплуатации. Заключение. Настоящий обзор представляет научную основу для дальнейшего развития экспериментальных данных и подтверждает перспективы применения грибной культуры для самовосстановления и стабилизации минеральных материалов в строительной, геотехнической и смежных отраслях.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248531
IDS: 142248531 | УДК: 69.059 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-4-507-520
From nano- to macro-scale: a review of fungal-induced biomineralization mechanisms for self-healing and strengthening of materials
Introduction. This review systematizes the key mechanisms of fungal-induced biomineralization for the self-healing and strengthening of mineral materials – calcium carbonate (CaCO3) precipitation through urea hydrolysis and mycelial metabolic activity (FICP), as well as calcium oxalate (CaC2O4) formation via oxalic acid secretion (FIOP). Materials and methods. The review is based on an analysis of peer-reviewed scientific studies (Scopus, Web of Science), and more than 80% of them were published within the last five years (2022–2026). The analysis focused on qualitative and quantitative indicators of fungal impact on treated materials’ properties – mineral composition and yield, strength gains, and reduced water absorption, confirmed by nano‑ and microscopy methods. Results and discussion. A relationship between fungal species and strains, biomineralization mechanisms, medium compositions, and material strengthening effects has been identified in the study. It has been established that Trichoderma reesei, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, and Neurospora crassa effectively induce carbonate biomineralization, enhancing self‑healing and durability in concrete and soil matrices. Pleurotus ostreatus is considered a model organism capable of precipitating both calcium oxalates and carbonates, and forming bio‑reinforcement that enables cyclic self‑healing and strengthening of mineral material structures. However, implementing these biotechnologies requires developing application protocols and standards, as well as validation under real operating conditions. Conclusion. The present review provides a scientific base for further experimental developments and confirms the potential of fungal cultures for the self‑healing and stabilization of mineral materials in construction, geotechnical engineering, and related fields.
