Advanced Functional Materials |深圳先進院成功研制新型抗新冠病毒納米材料
近日,中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)藥所王國成團隊與李洋團隊合作,在Advanced Functional Materials雜志上發(fā)表題為ZIF-67-Derived Antivirus Cobalt Hydroxide LDH Nanosheets Produced through High-Concentration Cobalt Ion-Assisted Hydration的研究論文。本研究研發(fā)了一種新型高效抗病毒納米材料( -氫氧化鈷納米片),并首次揭示了金屬價態(tài)在抗新冠病毒感染中的作用,為抗病毒納米材料設(shè)計提供了新思路。
近年來,全球面臨嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2(SARS-CoV-2)引發(fā)的新冠肺炎公共衛(wèi)生危機。雖然疫情已經(jīng)過去,但新冠病毒誘發(fā)的肺部感染與其他疾病依然嚴(yán)重影響著我們的身體健康,因此開發(fā)新型抗病毒策略仍具有重大價值。納米材料在抗病毒領(lǐng)域具有巨大潛力,已經(jīng)得到廣泛報道。特別是二維納米材料,由于其小尺寸、高比表面積和易于功能化等特性,成為抗病毒研究的熱點。層狀雙氫氧化物(LDH)作為一種二維金屬基納米材料,具有高表面積、低毒性、獨特的層狀結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性等優(yōu)勢,在抗病毒方面具有重要的應(yīng)用潛力。然而,對LDH在抗病毒領(lǐng)域的研究還相對較少。
基于上述背景,研究團隊開發(fā)了一種名為高濃度鈷離子輔助水合反應(yīng)(HCCAH)的新合成策略,利用沸石咪唑框架ZIF-67作為前驅(qū)體,成功合成了獨立、平整且超薄的 -Co(OH)2 (CHN)納米片。這些納米片具有豐富的與新冠病毒Spike蛋白(S蛋白)RBD結(jié)合的接觸位點,可以有效抑制新冠病毒感染宿主細胞。
通過一系列測試發(fā)現(xiàn),CHN與S蛋白RBD之間的親和力比RBD與宿主細胞ACE2之間的親和力高出約10000倍。在抗病毒感染實驗中,CHN的EC50(半最大效應(yīng)濃度)分別為3.10 g/ml(SARS-CoV-2 假病毒)和6.85 g/ml(SARS-CoV-2真病毒),其抗病毒感染能力優(yōu)于目前已報道的大多數(shù)納米材料。此外,體內(nèi)外生物相容性評價也展示了CHN良好的生物相容性,使其成為抗新冠病毒感染的潛在納米材料。分子模擬結(jié)果表明,較高的Co(III):Co(II)比例可更加有效地與S蛋白RBD結(jié)合并使其變性,從而達到抗感染的目的。這項研究拓展了Co(OH)2納米片的應(yīng)用,并為抗病毒納米材料的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。
該論文的共同第一作者為王國成團隊研究助理吳犇、碩士研究生紀(jì)佳雯和李洋團隊張國芳副研究員。共同通訊作者為中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院的王國成研究員和李洋研究員。此外,中國科學(xué)院昆明動物研究所鄭永唐研究員及其團隊的羅榮華、劉豐亮副研究員,以及波茲南密茨凱維奇大學(xué)的Emerson Coy教授也對該工作做出了重要貢獻。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金面上項目和深圳市自然科學(xué)基金等項目的資助。
圖:抗新冠病毒納米片CHN的制備及作用機制示意圖
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