《一种由蛋白质纳米纤维和羟基氧化铁纳米颗粒组成的抗病毒滤膜,可能在抗击当前和未来的病毒爆发和流行时发挥作用》

  • 来源专题:新发突发疾病(新型冠状病毒肺炎)
  • 编译者: 蒋君
  • 发布时间:2021-06-10
  • 最大限度地减少病毒在环境中的传播是抗击疫情阻止流行的第一道防线。2021年6月3日,瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员报道了他们开发了一种可持续、可生物降解的抗病毒滤膜[]。该滤膜由食品级牛奶蛋白制成的淀粉样纳米纤维和经过简单pH调节从铁盐原位合成的羟基氧化铁纳米颗粒组成,所有的滤膜组件均采用环保、无毒且可广泛使用的材料制成。该滤膜对多种病毒防控具有出色的功效,可以过滤包膜病毒、非包膜病毒、空气传播病毒和水传播病毒,如SARS-CoV-2、H1N1和肠病毒71等,在抗击当前和未来的病毒爆发和流行方面可能发挥重要作用。

相关报告
  • 《Nanoveu的智能手机抗病毒纳米技术》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2020-05-18
    • 有许多纳米材料显示出抗病毒性能。一些利用纳米抗病毒药技术的表面和产品开始崭露头角。最新的产品之一是来自澳大利亚Nanoveu的Nanoshield涂层。这种涂层可以用于各种触摸屏和显示器,包括用于平板电脑和手机的触摸屏和显示器。 抗病毒药的表面在现代世界正变得越来越重要,特别是当更多的病毒爆发和日益激烈的时候——最近的例子包括冠状病毒和SARS爆发。 当大多数病毒爆发集中在洗手和消毒双手,在一个连接的世界,我们许多人花时间在我们的手持设备。这为病毒(和细菌)在我们的便携式电子设备、手和这些电子设备接触的任何表面之间传播提供了机会。 一种能够防止病毒和细菌积聚和传播的涂层的开发,不仅为便携式电子工业提供了极好的补充,而且还展示了纳米材料对我们日常生活的影响。 纳米铜纳米颗粒和纳米盾抗病毒技术 Nanoveu的抗病毒涂层利用基于铜的纳米颗粒作为活性抗病毒材料,并提供了一种非侵入性和不引人注目的方式来保护使用者免受各种微生物的侵袭。人们早就知道铜是一种优秀的抗病毒药和抗菌剂,自20世纪初以来,铜就被大量用于抵御微生物(如大肠杆菌、流感病毒,以及最近的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)。 然而,随着需要保护的表面变得越来越小(例如从涂层管道过渡到涂层电子设备),用于保护较小表面的铜颗粒也变得越来越小。这使得科学家们尝试将铜纳米颗粒(以及纳米颗粒形式的其他块状抗菌剂,如银)作为一种抗病毒材料用于更小的表面。 也有一些研究表明,铜纳米粒子是更有效的抗菌剂比他们的体积对等物(假设相同的数量),因为他们的相对表面积更大。在美国,铜纳米颗粒具有比大块铜更大的活性表面积来杀灭微生物。 纯铜容易变色,无论它是散装还是纳米形式。这使得它成为手持电子设备的不良材料,当它与用户的手直接接触时,因为辐射的湿气和热量会导致铜涂层更快地失去光泽。 然而,还有另一种选择。用铜合金代替纯铜是可能的。当铜在合金中的浓度超过62%时,大块材料和纳米材料铜合金具有良好的抗菌性能。这是美国环境保护署(United States Environmental Protection Agency)认证过的东西,该机构称,铜合金表面可以杀死99.9%以上的革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌。 Nanoveu在创建其抗病毒纳米技术涂层时采用了这种方法。涂层本身是由一种特殊设计的聚合物表面组成的,其中嵌入并分散了氧化铜合金纳米颗粒。当氧化铜纳米颗粒与氧气发生反应时,涂层本身的抗病毒性能发挥作用。氧化还原反应激活氧分子,使它们分解成自由基,再结合生成臭氧分子(O3)。 臭氧分子中多余的氧原子作为清除分子,杀死表面附近的任何细菌和病毒。因为臭氧有一个相对较短的生命周期,臭氧分子很快返回到氧原子和不逗留在当地的大气。这项技术已经表明,它可以在5分钟内消灭细菌和病毒,而96小时是细菌和病毒在智能手机玻璃表面存活的时间。 什么抗病毒药涂层技术可以用来对抗 目前,美国和新加坡的独立实验室正在使用纳米盾铜涂层对人类冠状病毒oc43进行测试,该病毒与导致2019冠状病毒病的SARS-CoV-2冠状病毒属相同。 按照日本JIS Z 2801/ISO 221916标准对人OC43冠状病毒进行包衣试验,杀灭病毒达99.99%,显示出抗新型冠状病毒的潜力。除了用于解决现代最重要的病毒爆发之一的试验之外,纳米铜基表面还被用于保护几种菌株,包括大肠杆菌和流感病毒a。 潜在的抗病毒涂料的现代技术 只要符合澳大利亚当局的监管批准,这种涂层技术在许多设备上都有很大的潜力。 Nanoveu正在寻求将这种涂层作为一类医疗设备,但这需要得到澳大利亚治疗用品管理局(TGA)的批准。这项技术已被证明在抗击细菌菌株方面取得了成功,如果它被证明对不同的冠状病毒菌株以及任何新出现的病毒菌株有效,它将成为一个非常有价值的工具。 Nanoveu目前正在开发不同的原型,包括用于保护手机两侧的手机外壳和屏幕保护器。这些产品预计将于2020年下半年上市,第一批产品的准备工作正在进行中。 这项技术的潜力可能对许多便携式电子产品有用,而该公司相信,由于其固有的抗病毒特性,其技术可能成为手机外壳和屏幕保护器的市场领导者。市场上许多类似的产品需要定期的紫外线处理才能有效。
  • 《Cell:揭示新冠病毒破坏人体细胞的剪接、翻译和蛋白运输,从而抑制人体抗病毒防御》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-10-14
    • 在世界进入COVID-19大流行半年多的时候,医生和科研人员对这种疾病的主要症状---咳嗽、发烧、呼吸急促和疲劳等---有了相当好的了解。但是,对治疗症状同样重要的是,要了解导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2在人体细胞中做了什么而让人如此生病。 像所有病毒一样,SARS-CoV-2闯入宿主细胞,劫持它的资源和分子机器来制造更多的病毒。从进化的角度来说,成功存活下来的病毒能够有效地躲避宿主细胞的防御,但又不直接杀死它们(毕竟,病毒需要细胞保持活力才能增殖)。 人体细胞(更广泛地说,哺乳动物细胞)有内置的防御机制来应对病毒感染。细胞中病毒遗传物质的存在会触发一连串的事件,导致一组称为干扰素的蛋白的产生和分泌,所产生的干扰素试图抑制感染,并通知邻近的细胞有威胁存在。人们已发现,具有重症COVID-19症状的患者也表现出低水平的干扰素反应,这表明干扰素反应对对抗病毒至关重要。SARS-CoV-2如何抑制这些正常的防御机制? 如今,在一项新的研究中,来自美国加州理工学院和佛蒙特大学等研究机构的研究人员确定了SARS-CoV-2病毒让人体细胞丧失能力的机制:这基本上使得人体细胞的报警系统失效,从而无法呼救附近细胞的帮助,也无法提醒附近细胞存在感染。了解这种病毒如何导致细胞水平上的功能障碍,为如何对抗它提供了新的见解。相关研究结果于2020年10月8日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“SARS-CoV-2 disrupts splicing, translation, and protein trafficking to suppress host defenses”。论文通讯作者为加州理工学院生物学教授Mitchell Guttman博士和佛蒙特大学医学院研究员Devdoot Majumdar博士。 SARS-CoV-2病毒会产生大约30种病毒蛋白。在这项新的研究中,Guttman实验室检查了其中的每一种,并绘制了它们如何与实验室培养皿中培养的人体细胞内的分子成分相互作用。他们发现SARS-CoV-2蛋白会攻击三个关键的细胞过程,以破坏人类蛋白的产生。 论文共同第一作者、佛蒙特大学的Emily Bruce说,“病毒太了不起了。病毒和宿主细胞不断进行进化军备竞赛,以战胜对方。SARS-CoV-2已进化出复杂而特殊的方法来使宿主细胞丧失功能,而不会直接杀死它们,这样这种病毒仍然可以利用宿主细胞达到它自己的目的。” 先介绍一些基本的细胞生物学背景:细胞核容纳着细胞的遗传物质(基因组DNA)。细胞基因组可以被看作是一本综合性的指导手册,比如它的“章节”可能被命名为“如何发送信号”或者“在病毒感染的情况下该怎么做”。细胞的其余部分包含合成执行这些指令的蛋白(如干扰素)的分子机器。 将DNA指令转化为有用的蛋白的过程被称为生物学的“中心法则”。第一步是转录,即细胞核中的一段DNA被读取并产生一种称为mRNA的分子,mRNA可以离开细胞核并迁移到细胞的其余部分。在从细胞核中迁出之前,mRNA通常会在一种称为“剪接(splicing)”的过程中重新组装和“成熟”。 当mRNA从细胞核中输出后,细胞中的一种称为核糖体的分子机器会附着在成熟的mRNA上,读取它,并通过一种称为翻译的过程制造相应的蛋白。 其中的一些蛋白可以从初始的细胞中迁移出去而向其他细胞传递信息,比如警告病毒感染的存在。在这种情况下,另一种称为信号识别颗粒(signal recognition particle, SPR)的分子机器就会发挥作用:它作为一种运输系统,协助蛋白从细胞内移动到细胞外。这就是所谓的蛋白运输。 Guttman实验室发现SARS-CoV-2蛋白在多个阶段干扰了这整个过程。这种病毒的一些蛋白阻止人体细胞mRNA完全剪接和正确组装。另一些蛋白则堵塞了核糖体,使得它无法形成新的蛋白。还有一些SARS-CoV-2蛋白干扰信号识别颗粒,从而阻止蛋白运输。 堵塞核糖体的病毒蛋白叫做NSP1。值得注意的是,这些研究人员发现,NSP1阻止人类mRNA进入核糖体,但允许病毒mRNA顺利通过。每一种病毒mRNA在它的开始处都包含遗传签名(genetic signature),该遗传签名像存取密码那样起作用,使得每种病毒mRNA有效地劫持核糖体来制病毒蛋白,而不是人体蛋白。鉴于病毒生产依赖于这种遗传签名,它可能代表了一种强效的用于开发抗病毒疗法的靶标。 Guttman说,“SARS-CoV-2破坏的每一种过程---剪接、翻译和蛋白运输---对于将人类的遗传物质转化为蛋白质非常重要,它们对于人类生物学来说是必不可少的。事实上,这些过程中每一种的发现都分别导致了诺贝尔奖的颁发。这些过程对生命至关重要。没有它们,我们就无法生存。SARS-CoV-2以非常特殊的方式进化,使得这些过程失去功能,破坏它们的功能。” 论文共同第一作者、Guttman实验室研究生Abhik Banerjee说,“我们的研究说明了基础科学研究的重要性,并建立了一条管道来解决未来新出现的RNA病毒。此外,它还说明了加州理工学院和科学界其他地方的科学合作氛围是非常好的。” 论文共同第一作者、Guttman实验室研究员Mario Blanco对此表示同意,“我们研究SARS-CoV-2蛋白识别人类RNA靶标的能力使得我们能够在没有事先证据的情况下确定这些机制。我们在这项研究中开发的方法措施将使得我们能够将这些相同的过程应用于新出现的疾病,甚至是目前存在的我们对作用机制缺乏深刻理解的病毒。”