微米和纳米科技材料

纳米粒子可以破坏大部分病毒结构

纳米粒子可以破坏大部分病毒结构

每年全世界有数百万人受到病毒感染,但目前可用的抗病毒药物有限,主要是针对一种或一小部分相关病毒。有一些广谱药物能阻止病毒进入健康细胞,但通常需要持续服用才能预防感染,通过病毒变异产生的耐药性是一个严重的风险。

现在,包括UIC化学教授Petr Kral在内的一些国际研究人员设计出了新的抗病毒纳米粒子,这些纳米粒子可以结合一系列病毒,包括单纯疱疹病毒,人类乳头状瘤病毒,呼吸道合胞病毒以及登革热和慢病毒。与其他广谱的抗病毒药物不同,它们只是防止病毒感染细胞,新的纳米粒子可以破坏病毒。

“ 自然材料 ”杂志报道了该团队的发现。

新型纳米颗粒模拟细胞表面蛋白,称为硫酸肝素蛋白多糖(HSPG)。包括HIV在内的大部分病毒首先与细胞表面的HSPG结合,进入并感染健康细胞。模拟HSPG的现有药物与病毒结合并阻止其与细胞结合,但是这种结合的强度相对较弱。这些药物也不能破坏病毒,当药物浓度降低时病毒可以重新激活。

Kral和他的同事,包括El Paso德克萨斯大学化学助理教授Lela Vukovic和论文的作者,试图设计一种基于HSPG的新型抗病毒纳米颗粒,但是它会与病毒更紧密地结合粒子并同时摧毁它们。

为了定制抗病毒纳米颗粒,Kral和Vukovic的研究小组与瑞士,意大利,法国和捷克的实验人员,病毒专家和生物化学家携手合作。

“我们知道纳米颗粒应该结合的HSPG结合病毒结构域的一般组成和纳米颗粒的结构,但是我们不明白为什么不同的纳米颗粒在结合强度和防止病毒进入细胞方面表现如此不同, “Kral说。

通过精心设计的模拟,Kral及其同事帮助解决了这些问题,并指导实验人员调整纳米颗粒设计,使其更好地工作。

研究人员使用先进的计算建模技术来生成各种靶病毒和纳米颗粒的精确结构,直到每个原子的位置。深入了解病毒和纳米颗粒内各个原子团之间的相互作用,使得研究人员能够估计两个实体之间可能形成的潜在债券的强度和持久性,并帮助他们预测债券如何随着时长的推移而发生变化摧毁病毒。

该团队的抗病毒纳米颗粒的最终“草案”可能不可逆地结合到一系列病毒,并对病毒造成致命变形,但对健康组织或细胞没有影响。用纳米颗粒进行的体外实验显示,它们不可逆地结合单纯疱疹病毒,人乳头瘤病毒,合胞病毒,登革热病毒和慢病毒。

Kral说:“我们能够向设计团队提供所需的数据,以便他们能够开发出我们希望能够用来挽救生命的非常有效和安全的广谱抗病毒原型。

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