成果简介
冠状病毒是可以导致哺乳动物和鸟类感染（如普通感冒和肺炎）的呼吸道病毒。本世纪的三次重大疫情的起因都是冠状病毒，包括2002年流行的严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）和2012年流行的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）以及2019年底流行的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）。由于SARS-CoV-2传染能力强，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）在世界范围的流行对人类生命健康造成极大威胁，并对世界经济发展造成了巨大的危害。SARS-CoV-2是一种高度传染性的空气传播病原体，通过呼吸道飞沫在患者之间传播，可引起新冠肺炎患者发热、乏力、干咳、鼻塞、流涕等症状，甚至出现缺氧低氧状态。约半数患者在感染后出现呼吸困难，严重者会快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍，甚至最终导致死亡。
从病毒的整个生命周期来看，病毒如何进入细胞是关键，特异性靶向阻断新型冠状病毒刺突蛋白S1蛋白与ACE2的结合将是预防和治疗新冠肺炎的有效策略。S1蛋白是新型冠状病毒感染后引起宿主免疫系统产生中和性抗体的主要靶标，目前各国研究的抗体等药物大多数都是将S1-RBD蛋白作为靶点。与此同时ACE2受体蛋白也是新型冠状病毒（感染的关键，潜在的ACE2受体结合(保护)剂也有望成为新型冠状病毒感染的治疗药物。现有数据表明，新型冠状病毒感染通常始于鼻腔，并逐渐扩散到下呼吸道，鼻腔或肺部注射病毒抑制剂可对感染部位产生直接和有效的治疗。本课题组针对SARS-CoV-2刺突蛋白S1蛋白RBD区域以及人细胞膜上的ACE2受体，筛选并设计了中和SARS-CoV-2的生物活性片段APT-S和保护人源ACE2蛋白的活性片段APT-A的双向阻断策略。该系列活性片段具有分子量小、化学性质稳定、易于保存和标记，能够以高亲和力结合SARS-CoV-2刺突蛋白S1蛋白和以高亲和力结合人源ACE2蛋白，可为医务人员、高风险工作从业人员和未接种疫苗者以及免疫力低下的中老年人群体提供预防和保护作用。
据研究报道SARS-CoV-2主要通过呼吸道飞沫，气溶胶以及密切接触等方式进行传播。在所有传播途径中，气溶胶是最难预防和控制的传播途径，具有严重危害性。研究表明病毒气溶胶在静止空气中沉降时间较长，如果有空气推波助澜，可以漂到很远的地方。SARS-CoV-2有蛋白质膜壳的保护，能在相当长的时间保持活性，在相对封闭空间，若吸入体内，就有可能导致感染。由于新型冠状病毒潜伏期具有传染性，为了阻止病毒的快速传播，有必要对密闭场所的空气中病毒进行高效的筛查。本课题组采用荧光传感器阵列和微纳生物传感器，基于AIE效应、荧光强度比率分析、信号放大反应和自驱动载体等手段，提升检测灵敏度和响应速度。所产生的数据可通过集成的微型电路和蓝牙模块实时传输到智能终端，以应对新冠病毒在不同场景检测的需求，为实现对新冠毒株的实时化、精准化、可视化和智能化的检测提供科学依据和技术手段。
应用前景
本研究成果的应用场景如下：新冠病毒预防产品（口腔或者鼻腔给药的喷剂）；预防新冠病毒的功能牙膏；无接触全自动检测平台构建；新冠病毒生物传感器。
成熟度
基础研究（小试）。
成果展示
图1 生物活性片段的不同应用场景
图2 微纳生物传感器的制备及其应用
知识产权情况
成果完成人
化学化工学院：刘海波
成果转化，请联系成果与合作处，联系人：刘老师，联系电话：0771-3272162。