纳米海绵，是一种由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授张良方研制的纳米粒子，这种包覆有红细胞膜的纳米粒子可去除体内毒素，能够用于对抗细菌感染。这种“纳米海绵”不仅能吸收细菌毒素，同时亦能吸收蛇毒、蜂蜇等会导致人体中毒性休克的毒液。 这种“纳米海绵”以造孔毒素（通过在细胞中挖孔来杀死细胞）为目标。
最新一期《自然·纳米技术》发表的一篇论文介绍了加大圣地亚哥分校纳米工程系张良方教授（题图）和波士顿大学Anthony Griffiths教授领导的纳米研究团队的最新成果 — 他们开发出一种纳米海绵，已在细胞实验中证实可以“吸走”新冠病毒，让它们的感染能力下降90%！后续的动物研究正在进行之中。
原理分析
这种“纳米海绵”以造孔毒素（通过在细胞中挖孔来杀死细胞）为目标。造孔毒素作为自然界中最常见的一种蛋白质毒素，可由包括金黄色葡萄球菌在内的众多细菌分泌。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有耐药性，每年在全世界范围造成数万人死亡。它们也出现在许多类型的动物毒液中。
现有的一系列治疗方法都以造孔毒素的分子结构为目标，使其失去杀死细胞的能力。但是这些疗法必须根据不同的疾病和病情进行定制，这些有害蛋白家族已知有80多个，每一个均有不同的结构。使用新的纳米海绵疗法可中和每一种蛋白，而不用管其分子结构。
张良方团队将真实的红细胞膜包裹在生物相容性的聚合物纳米粒子周围。单个血红细胞可提供足够的膜材料，生产出超过3000个纳米海绵，每个直径大约为85纳米。因为血红细胞是造孔毒素的主要目标，纳米海绵一旦进入血液将担任诱饵角色，吸收破坏性蛋白并中和其毒性。纳米海绵由于尺寸极小，其在系统中的数量将大大超过真正的血红细胞。这意味着，纳米海绵有更高的机会与毒素发生作用并吸收，从而将毒素带离其天然目标。
实验结果
动物实验表明，在给小鼠注射致命剂量的最强造孔毒素后，新疗法可大大增加小鼠的存活率。注射后数天进行的肝活检显示没有损伤，这表明纳米海绵连同积累在肝脏中的毒素已被安全消化掉。
发展前景
如果该种药物能获得监管机构的批准，将主要用以治疗细菌感染，尤其是耐抗生素细菌。中和细菌产生的毒素，不仅可保护身体，还可削弱细菌对免疫系统的侵害，因为细菌将不再依赖毒素来保护自己。
▲这种纳米颗粒表面包裹有来自细胞的细胞膜，细胞膜上的受体与真实细胞具有一致性（图片来源：UCSD官方视频截图）
▲这些纳米颗粒能够“吸走”新冠病毒，让它们无法入侵人类细胞（图片来源：UCSD官方视频截图）
具体来看，科学家们这次在纳米颗粒的外边，套上了来自人类肺上皮细胞的细胞膜，或是巨噬细胞的细胞膜。值得注意的是，这些细胞膜上，也带有原本属于这些细胞的各种蛋白受体（包括与新冠病毒结合的受体）。也就是说，在新冠病毒看起来，这些纳米颗粒长得和正常细胞几乎一模一样，难以区分。因此，只要提供大量纳米颗粒，就可以把细胞周围的新冠病毒给“吸走”，纳米海绵的名称也正是如此而来。
▲“打扮成”人类肺上皮细胞的纳米海绵，能够将新冠病毒的感染能力减少93%（图片来源：UCSD官方视频截图）
为了实际检测这些纳米海绵的效果，科学家们与波士顿大学的研究人员们合作，在后者的BSL-4实验室（具有最高生物安全性的实验室）进行针对新冠病毒的研究。研究表明，在1毫升的液体里，只要有5毫克的纳米海绵，就可以分别将病毒的感染能力减少88%（使用巨噬细胞的细胞膜）和93%（使用肺上皮细胞的细胞膜），让它们难以入侵人类细胞。
张良方教授向药明康德记者介绍说，这种纳米海绵，甚至对将来可能出现的变种新冠病毒也有效。“因为这些细胞膜上有着各种各样的蛋白受体。只要新冠病毒仍然对人体肺部细胞或巨噬细胞有作用，纳米海绵就会有效果。”
在细胞实验中得到了积极的结果后，研究人员们计划在接下来的几个月里，评估纳米海绵在动物模型内的有效性。如果它能取得进一步的概念验证，并证实其长期安全有效，则将有望在人体内检验抗击新冠病毒的效果。
张良方于2000年本科毕业于清华大学化学工程系，目前是美国加州大学圣地亚哥分校纳米工程系及穆尔斯癌症中心（Moores Cancer Center）的教授。2013年入选《麻省理工科技评论》评选的“世界杰出青年创新家”（35 Innovators Under 35）榜单。2014年，获得美国化学工程师学会Allan P. Colburn奖；2015年，当选美国生物与医学协会Fellow；同年他和著名科学家钱煦教授开发的一项重要成果（通过纳米粒子模拟的血小板传送到人体特定部位以加大药物疗效）发表在《自然》期刊广受关注 。2016年，他入选“美国十大杰出青年科学家”。
报道来源：药明康德，生物探索，百度百科；图片来源：UCSD网站。
参考资料：
[1] Qiangzhe Zhang et al., (2020), Cellular Nanosponges Inhibit SARS-CoV-2 Infectivity, Nano Letters, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02278
[2] Nanosponges Could Intercept Coronavirus Infection, Retrieved June 17, 2020, from https://
[3] https://baike.baidu.com/item/%E7%BA%B3%E7%B1%B3%E6%B5%B7%E7%BB%B5/72968
（美国华文网 圣地亚哥华文网俊隽编发 USChinesePress.com SanDiegoChinesePress.com）