科研进展

Advanced Functional Materials |深圳先进院成功研制新型抗新冠病毒纳米材料

时间:2024-02-04  来源:医药所 文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院医药所王国成团队与李洋团队合作,在Advanced Functional Materials杂志上发表题为ZIF-67-Derived Antivirus Cobalt Hydroxide LDH Nanosheets Produced through High-Concentration Cobalt Ion-Assisted Hydration的研究论文。本研究研发了一种新型高效抗病毒纳米材料(α-氢氧化钴纳米片),并首次揭示了金属价态在抗新冠病毒感染中的作用,为抗病毒纳米材料设计提供了新思路。    

  近年来,全球面临严重急性呼吸综合征冠状病毒-2SARS-CoV-2)引发的新冠肺炎公共卫生危机。虽然疫情已经过去,但新冠病毒诱发的肺部感染与其他疾病依然严重影响着我们的身体健康,因此开发新型抗病毒策略仍具有重大价值。纳米材料在抗病毒领域具有巨大潜力,已经得到广泛报道。特别是二维纳米材料,由于其小尺寸、高比表面积和易于功能化等特性,成为抗病毒研究的热点。层状双氢氧化物(LDH)作为一种二维金属基纳米材料,具有高表面积、低毒性、独特的层状结构和良好的生物相容性等优势,在抗病毒方面具有重要的应用潜力。然而,对LDH在抗病毒领域的研究还相对较少。    

  基于上述背景,研究团队开发了一种名为高浓度钴离子辅助水合反应(HCCAH)的新合成策略,利用沸石咪唑框架ZIF-67作为前驱体,成功合成了独立、平整且超薄的α-Co(OH)2 (CHN)纳米片。这些纳米片具有丰富的与新冠病毒Spike蛋白S蛋白)RBD结合的接触位点,可以有效抑制新冠病毒感染宿主细胞    

  通过一系列测试发现,CHNS蛋白RBD之间的亲和力比RBD与宿主细胞ACE2之间的亲和力高出约10000倍。在抗病毒感染实验中,CHNEC50(半最大效应浓度)分别为3.10 μg/mlSARS-CoV-2 假病毒)和6.85 μg/mlSARS-CoV-2真病毒),其抗病毒感染能力优于目前已报道的大多数纳米材料。此外,体内外生物相容性评价也展示了CHN良好的生物相容性,使其成为抗新冠病毒感染的潜在纳米材料。分子模拟结果表明,较高的Co(III)Co(II)比例可更加有效地与S蛋白RBD结合并使其变性,从而达到抗感染的目的。这项研究拓展了Co(OH)2纳米片的应用,并为抗病毒纳米材料的优化设计提供了参考。    

  该论文的共同第一作者为王国成团队研究助理吴犇、硕士研究生纪佳雯和李洋团队张国芳副研究员。共同通讯作者为中国科学院深圳先进技术研究院的王国成研究员和李洋研究员。此外,中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员及其团队的罗荣华、刘丰亮副研究员以及波兹南密茨凯维奇大学的Emerson Coy教授也对该工作做出了重要贡献。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目和深圳市自然科学基金等项目的资助。

 

 

图:抗新冠病毒纳米片CHN的制备及作用机制示意图 

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