新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的全球大流行已对人类健康和世界经济造成了巨大打击。随着新型变异株病毒接连出现，研发高效且广谱抗新冠突变病毒药物迫在眉睫。国家纳米科学中心、中国科学院高能物理研究所、中国科学院深圳先进技术研究院和中国科学院昆明动物研究所等单位科研人员基于新冠病毒的宿主侵染机制和“纳米蛋白冠”的原理和性质，合作研发了铜铟磷硫二维纳米材料（CIPS），该纳米材料可选择性高效结合新冠病毒及以及4种VOC变异株（Alpha、Beta、Delta、Omicron）的刺突蛋白(S蛋白），进而阻断新冠病毒S蛋白与宿主细胞受体蛋白ACE2的识别和结合，从而高效地抑制病毒侵染宿主细胞。在细胞、类器官和小鼠动物模型上，证实了CIPS抗新冠病毒效果，即CIPS能高效抑制病毒对宿主侵染、有效缓解感染引起的小鼠肺部炎症、促进宿主清除病毒。
图1. 基于软X射线透射成像的CIPS纳米材料可视化胞内追踪
CIPS作为外源物质，在肺部能被巨噬细胞识别、捕获并降解。同时，CIPS作为一种可降解二维纳米材料，能够充当“胶水”或“陷阱”，特异性粘附新冠病毒表面的刺突蛋白，捕获并附着病毒颗粒形成病毒-CIPS复合物，引起巨噬细胞对病毒-CIPS复合物的摄取、降解和清除，诱发后续抗病毒免疫反应，提高抗病毒效率。利用合肥光源软X射线透射成像（Nano-CT）等技术，在单细胞水平上观察了CIPS的细胞和组织摄取、吸收、分布、降解与代谢、排泄等行为（图1），实现了纳米材料的同步辐射可视化胞内追踪。实验数据表明通过鼻滴给药的CIPS能够在7天内从小鼠肺部快速代谢，代谢产物可通过尿液排出体外。相关工作以“A nanomaterial targeting the spike protein captures SARS-CoV-2 variants and promotes viral elimination”为题，发表于纳米领域国际顶级期刊Nature Nanotechnology上（Nature Nanotechnology ,17, 993–1003 (2022)）。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01177-2
