考虑到目前的Covid-19大流行，以及它已经产生并仍然存在的巨大负面影响，抗病毒药物的开发是一个高度相关的话题。在这里，我们介绍两个研究QSenseQCM-D技术被用于探索病毒膜破坏和针对大流行准备的抗病毒策略。
本文介绍的工作是基于一篇综述论文，参考文献[1]和其中的参考文献，特别是参考文献[2-3]。它涵盖了广泛的研究，已经进行了十多年，并建立在几项研究的基础上。具体来说，我们将在这里重点介绍综述中提到的两项研究——QCM-D被用作探索基于脂质的抗病毒药物开发平台设计的工具之一的研究。
在我们继续讨论案例之前，让我们先了解一点背景知识。我们现在非常熟悉的冠状病毒Sars-CoV-2，是一种所谓的包膜病毒。在过去十年中，许多病毒流行都是由膜包膜病毒引起的，例如埃博拉病毒和寨卡病毒。因此，有必要开发抗病毒策略来治疗和预防包膜病毒感染。理想情况下，这种抗病毒策略应该是广谱的，也就是说，它不仅针对单一病毒，而且针对多种病毒。这将帮助我们应对当前的病毒，并为未来未知的病毒做好准备。要想一种抗病毒策略对多种病毒有效，你必须针对这些病毒共同的特征或特征。在包膜病毒的情况下，这个共同特征是病毒包膜。
病毒包膜是一种磷脂膜为基础的涂层，是病毒结构完整性所必需的。它对病毒感染也很重要。这意味着，如果这层膜以某种方式被破坏，被包裹的病毒就会失效，或解除武装。有几种抗病毒策略是针对磷脂膜的。其中一种策略是病毒膜破坏。在这里，我们将简要介绍两项使用QSense QCM-D探索病毒膜破坏现象的研究。
诱导膜破坏的一种方法是使用具有膜破坏特性的多肽。在本例中，基于参考文献[2]中的研究，他们使用QCM-D和这种肽来分析膜-肽相互作用和膜破坏。然而，这项研究并不是在抗病毒策略的背景下进行的，而是在创建平面脂质双分子层的背景下进行的。在示例的最后，您将看到这项研究在抗病毒策略背景下的好处。
平面脂质双分子层在某些固体基质(如Au和TiO)上难以形成2．在这项研究中，目标是探索一种具有膜破坏特性的肽是否可以用于迫使囊泡破裂，在这种底物上形成双分子层。具体来说，作者想要描述上述Au和TiO上的膜-肽相互作用和囊泡破裂2他们使用QCM-D来探索和回答问题
为了回答上述问题，QCM-D实验是根据以下设计的——感兴趣的表面材料，Au和TiO2，将它们暴露在小的POPC囊泡中，然后进行两个冲洗步骤。接下来，将表面粘附的脂质结构暴露于具有膜破坏特性的肽，即两亲性α-螺旋(AH)肽。然后是两个冲洗步骤。
QCM-D测量数据为两个实验，POPC仅和POPC紧随ah -肽，分别在Au和TiO两个表面2如图1所示
图1。膜-肽相互作用和膜破坏的QCM-D分析。图中显示POPC囊泡暴露于(上)Au和(下)TiO2表面，随后暴露于AH肽(右图)。实验顺序如下:缓冲基线，1)POPC囊泡，2)缓冲冲洗，3)缓冲冲洗，4)AH肽，5)缓冲冲洗，6)缓冲冲洗。
查看图1中左边两张图的数据，可以看到Au和TiO上都有囊泡的引入2导致Δ的显著下降f并相应增加ΔD．这种行为是囊泡吸附和在表面形成完整的囊泡层的特征特征。
在右边的两张图中，测量再次从囊泡引入开始，结果在Au和TiO上都形成了完整的囊泡层2．然后，经过两次缓冲冲洗，引入AH肽(图1中的步骤4，右)。ah -肽的加入导致Δ的降低f并增加ΔD，其次是Δ的突然增加f突然减少ΔD．反应表明AH肽最初与完整的囊泡层相互作用，导致大量摄取。接下来，肽诱导囊泡破裂，表现为明显的质量损失和囊泡破裂和融合的特征特征，在两个表面形成支撑的脂质双分子层。即，ah -肽的加入导致囊泡破裂和融合，在Au和TiO上形成平面双分子层2．
研究表明，高质量的脂质双分子层可以很容易地在以前不那么直接的材料上形成。从这一研究和类似研究中得到的另一个相关结论是，表面吸附的脂质囊泡可以作为包膜病毒颗粒的有用模型系统。这种模拟包膜病毒颗粒的模型膜平台可用于探索，例如，膜-肽相互作用，并分析病毒包膜在各种情况下的破裂。QCM-D结合该病毒膜模拟平台进行了多项研究，以探索该模型系统的破裂效率和各个方面。在下面的研究B中，研究人员使用这种病毒膜模拟平台来评估囊泡大小的影响。
病毒颗粒大小不一。例如，蚊媒病毒，如寨卡病毒和登革热病毒，直径约为50纳米，而冠状病毒，如中东呼吸综合征和SARS-CoV-2，直径通常为100纳米左右。因此，重要的是了解破裂效率的大小依赖性，以了解哪些病毒可以用特定的抗病毒肽失活。在本例中，基于ref[3]中的研究，作者详细研究了肽诱导的囊泡破裂动力学，以及囊泡大小的影响。具体来说，他们使用QCM-D来探索和回答以下问题
为了回答上述问题，我们设计了与研究A相似的QCM-D实验。Au传感器，已知会导致完整的囊泡的吸附，暴露在不同大小的POPC囊泡中，直径从~58 nm到~925 nm。接下来，将完整的囊泡adlayer暴露于两亲性α-螺旋(AH)肽中。
3个具有代表性的囊泡吸附Au和随后暴露于ah -肽的实验测量数据如图2所示。图A、B和C分别代表一个囊泡大小类别，“小”、“中”和“大”。
图2。膜-肽相互作用和膜破坏作为囊泡大小的函数的QCM-D分析。该图显示了POPC囊泡暴露于Au后再暴露于AH肽的三个具有代表性的实验，分别为A)小囊泡，B)中等囊泡，C)大囊泡。
Au表面暴露在不同大小的囊泡中，与研究A中的结果一样，我们注意到囊泡吸附的特征特征和紧密填充的完整囊泡附着层的形成，图2。Δ的量级f和ΔD图2A、B和C之间的位移不同，反映了囊泡的大小;囊泡直径越大，位移的幅度越大。
当各自的囊泡层暴露于ah -肽时，观察到三种类型的囊泡-肽相互作用动力学，每种行为由图2A, B和c中的代表性图表所示。图2A中的“小”囊泡，Ø < 80 nm的囊泡，显示了一个完整的囊泡破裂和平面双分子层的形成。这与研究a中观察到的行为相同。ah -肽的引入导致与完整囊泡层的初始相互作用，如Δ的下降所示f以及Δ的增长D，然后观察到囊泡破裂和融合的特征特征。在“中等”大小的囊泡类别中，囊泡的大小范围为94 < Ø < 161 nm，图2B，观察到不完全囊泡破裂。Δ的减少f并增加ΔD表明肽与完整的囊泡层有某种相互作用。此后，有一些囊泡破裂，如Δ轻微增加所示f和相应的减少ΔD．第三类是“大”囊泡，囊泡Ø > 241 nm。图2C的数据显示，在这类病例中，囊泡破裂的情况最小，观察到的主要事件是AH肽结合。
研究表明，肽膜之间的相互作用行为具有尺寸依赖性，并观察到三种类型的相互作用动力学。正如本文概述中讨论的所有出版物一样，这项工作包含了比这里描述的更详细的分析。该研究中提到的一个关键结论是，AH肽可以靶向直径达160 nm的包膜病毒。
最近的流行病有很大一部分是由膜包膜病毒引起的，因此非常需要开发抗病毒策略来治疗和预防这种病毒感染。尽管这一次的疫苗研发速度惊人，但生命、健康和财富的损失仍然很大。而且，如果我们有更充分的准备，也许这些损失是可以避免的。
本案例基于一篇讨论广谱抗病毒药物开发的综述论文，这将有助于我们防范大流行。本文讨论了病毒包膜是广谱抗病毒策略的一个合适的靶点。它扩展了通过靶向病毒膜来对付这些病毒的几种方法，其中讨论的策略之一是通过使用具有膜破坏特性的肽来破坏病毒膜。
在这种抗病毒解决方案的探索和开发中，表面敏感技术与病毒膜模拟平台相结合是有用的。QSense QCM-D技术与表面吸附囊泡的结合就是一个例子。该装置已在多项研究中用于评估不同抗病毒肽的膜破坏特性，并评估各种膜结构。这些研究正在引领下一代抗病毒策略的发展，这些策略不仅可以对抗当前的包膜病毒，而且还可以为我们应对未来的病毒做好准备。
下载概述以获取其他案例示例，这些案例示例展示QSense QCM-D技术如何用于病毒研究
