Tapered chiral nanoparticles as broad-spectrum thermally stable antivirals for SARS-CoV-2 variants

手性(物理) 广谱 抗体 化学 病毒学 严重急性呼吸综合征冠状病毒 严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2) 纳米颗粒 2019年冠状病毒病(COVID-19) 免疫系统 生物物理学 纳米技术 生物 材料科学 组合化学 免疫学 医学 物理 手征对称破缺 疾病 量子力学 病理 传染病(医学专业) Nambu–Jona Lasinio模型 夸克
作者
Rui Gao,Xinxin Xu,Prashant Kumar,Ye Liu,Hongyu Zhang,Xiao Guo,Maozhong Sun,Felippe Mariano Colombari,André Farias de Moura,Changlong Hao,Jessica Ma,Emine Sumeyra Turali Emre,Minjeong Cha,Liguang Xu,Hua Kuang,Nicholas A. Kotov,Chuanlai Xu
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (13) 被引量:3
标识
DOI:10.1073/pnas.2310469121
摘要

The incessant mutations of viruses, variable immune responses, and likely emergence of new viral threats necessitate multiple approaches to novel antiviral therapeutics. Furthermore, the new antiviral agents should have broad-spectrum activity and be environmentally stable. Here, we show that biocompatible tapered CuS nanoparticles (NPs) efficiently agglutinate coronaviruses with binding affinity dependent on the chirality of surface ligands and particle shape. L- penicillamine-stabilized NPs with left-handed curved apexes display half-maximal inhibitory concentrations (IC 50 ) as low as 0.66 pM (1.4 ng/mL) and 0.57 pM (1.2 ng/mL) for pseudo-type SARS-CoV-2 viruses and wild-type Wuhan-1 SARS-CoV-2 viruses, respectively, which are about 1,100 times lower than those for antibodies (0.73 nM). Benefiting from strong NPs–protein interactions, the same particles are also effective against other strains of coronaviruses, such as HCoV-HKU1, HCoV-OC43, HCoV-NL63, and SARS-CoV-2 Omicron variants with IC 50 values below 10 pM (21.8 ng/mL). Considering rapid response to outbreaks, exposure to elevated temperatures causes no change in the antiviral activity of NPs while antibodies are completely deactivated. Testing in mice indicates that the chirality-optimized NPs can serve as thermally stable analogs of antiviral biologics complementing the current spectrum of treatments.

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