高利增研究组开发类酯酶水解纳米酶用于病毒防控新策略

　　病毒性传染病的大流行对人类健康和社会经济发展构成严重威胁。当前，抗病毒药物治疗和疫苗接种是应对病毒感染的主要手段。然而，部分病毒具有较强的复制和变异能力，长期使用特定抗病毒药物可能导致耐药株出现，从而增加病毒防控难度。以流感病毒为例，根据其表面血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）蛋白的抗原特征，可分为多种亚型，且已有多种耐药株被发现。此外，流感病毒可通过飞沫、接触和气溶胶等途径传播，环境中残留的病毒可存活数小时仍具有感染性，这进一步加剧了病毒的传播感染风险。因此，开发能够体外快速灭活不同病毒亚型的广谱抗病毒策略，对于降低病毒传播风险和应对潜在病毒大流行具有重要意义。

　　实现病毒广谱灭活的关键之一在于选择具有广泛适用性的作用靶标。病毒包膜是许多包膜病毒维持颗粒完整性并实现宿主细胞感染的关键结构，其中的脂质组分具有更为基础和保守的结构特征。因此，直接破坏病毒包膜及其脂质组分，有望为广谱抗病毒提供新的思路。

　　2026年9月28日，中国科学院生物物理研究所高利增研究组在《ACS Nano》发表了题为"Hydrolytic Disruption of Viral Envelopes for Broad-Adaptive Antiviral Protection by an Esterase-Mimicking Nanozyme based on Copper Imidazole-Carboxylate Coordination"的研究论文。研究团队受天然酯酶催化机制启发，构建了一种具有酯酶样水解活性的纳米酶（Cu-ImCar esterase-like nanozyme）。该材料以Cu²⁺作为关键催化中心，咪唑羧酸配体参与金属配位和催化微环境构建，共同形成有利于酯键水解的活性位点。研究团队通过酶活测试、结构表征及理论计算等手段，系统解析了Cu-ImCar的结构特征、催化性能及催化机制。进一步研究证实，该水解纳米酶可高效灭活H1N1、H5N1流感病毒，对其灭活病毒机制进行解析，发现其可通过催化水解包膜脂质组分，破坏病毒包膜结构完整性，进而阻断病毒的感染能力（图1）。这与依赖活性氧介导氧化损伤的氧化型纳米酶不同，Cu-ImCar主要通过酯键水解实现病毒结构破坏，是一种非氧化型催化灭活病毒机制，为纳米酶抗病毒功能的开发提供了新的思路。

图1. Cu-ImCar水解纳米酶的制备及抗病毒应用

　　除此之外，Cu-ImCar纳米酶还表现出良好的储存稳定性和较强的环境耐受性，在-20℃ 至 37℃温度条件下均能够保持其催化活性。作为抗病毒防护材料应用的概念验证，将其引入织物中，可赋予织物一定的病毒灭活能力，凸显出其在抗病毒防护材料及公共卫生防护领域的潜在应用价值。

　　中国科学院生物物理研究所高利增研究员和军事医学科学院刘玮研究员为该论文的共同通讯作者，中国科学院生物物理研究所博士研究生周彩玉和郑州大学袁野副教授为共同第一作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金项目的资助。

　　文章链接：

　　https://doi.org/10.1021/acsnano.6c10198

（供稿：高利增研究组）