近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所纳米医疗技术研究中心蔡林涛研究员团队联合深圳市第三人民医院/传染和感染性疾病国家临床医学研究中心郑明彬教授、赵鹏飞副研究员，在Advanced Science（IF=14.1）在线发表了题为Intelligent Programmable Membrane Nanosponge for Early Virus Blocking的研究论文。

冠状病毒是威胁全球公共卫生的重大病原体，包括新型冠状病毒（SARS-CoV-2）及其突变株、流感病毒HCoV-NL63等，通过表面刺突蛋白（S蛋白）结合宿主受体ACE2并借助跨膜丝氨酸蛋白酶（TMPRSS2）介导膜融合侵入宿主细胞，易导致急性呼吸窘迫甚至死亡。

针对这一科学问题，研究团队构建了可吸入的智能可编程细胞膜纳米海绵平台（ACNPs）。作为源头阻断的“病毒拦截哨兵”，该平台通过高密度展示ACE2的工程化细胞膜包裹病毒入侵抑制剂卡莫司他（camostat），实现了受体竞争结合与膜融合内吞阻断的有序级联。首先，ACNPs表面高密度呈现的ACE2多价受体可模拟宿主细胞，高效竞争性捕获游离病毒并形成物理屏蔽屏障；随后，纳米核心缓释的卡莫司他精准抑制宿主TMPRSS2活性，强力阻断S蛋白裂解及融合肽暴露，彻底截断未被完全中和病毒的膜融合与内吞路径，在体外实现了对活病毒增效22倍以及近100%的病毒侵染阻断率。

肺部转录组分析进一步显示，该平台显著下调了病毒抗原结合、膜融合以及IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎细胞因子通路，同时显著激活宿主抗病毒防御应答，重塑了失衡的肺部免疫微环境。在人源化小鼠肺部感染模型中，雾化给药后纳米海绵可有效穿透黏液层并在肺内长效驻留超过72小时，单次给药即可清除92%以上的假病毒负荷；对真实高致病性野生型毒株、强毒株Delta以及高传播性Omicron EG.5变异株均具广谱抗病毒活性，肺部活病毒清除率超过95%，显著减轻肺部病理损伤并提高小鼠存活率；同时对流感病毒HCoV-NL63亦实现了超93%的清除效果；且连续28天高频次重复给药未表现出明显的脏器病理损伤、免疫过度激活或系统性RAS系统失衡。ACNPs将受体多价捕获与内吞抑制紧密嵌合，从源头切断病毒侵染链条并保护肺部组织，为冠状病毒及未来潜在的“X病毒”的主动预防与极早期干预提供了通用策略。

图智能可编程纳米海绵（ACNPs）通过中和病毒与阻断内吞，在源头早期抑制广谱泛ACE2依赖性冠状病毒的感染。

中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛研究员、深圳市第三人民医院郑明彬教授和赵鹏飞副研究员为本文共同通讯作者。博士生陈泽、何卓俊、助理研究员郭慧敏和石敏为本文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市医学研究专项、深圳市科技计划及广东省基础与应用基础研究基金等项目支持。

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