北京化工大学王瑞雪、范华昊、童贻刚等发表低温等离子体广谱抗冠状病毒机制研究论文
2019冠状病毒 (COVID-19)大流行已成为全球公共卫生紧急事件，而SARS-CoV-2变种的高传染性引起了广泛地关注。高效的消毒方法对于预防病毒传播至关重要。与传统消毒方式如紫外线、含氯消毒剂、75%乙醇等不同，低温等离子体作为一种新型病菌消杀技术，可以在温和的条件下实现对病菌的有效消杀，具备高效、广谱、绿色无污染等特点，是极具前景的新一代病毒消杀技术。 2022年2月4日，北京化工大学机电工程学院王瑞雪团队（英蓝）和生命科学与技术学院童贻刚范华昊团队在环境科学领域著名期刊Journal of Hazardous Materials（IF=10.588）杂志在线发表了题为Efficient disinfection of SARS-CoV-2-like coronavirus, pseudotyped SARS-CoV-2 and other coronaviruses using cold plasma induces spike protein damage（利用低温等离子体损伤S蛋白对类新冠病毒、新冠病毒假病毒和其他冠状病毒进行有效消杀）研究论文，该论文首次证实了低温等离子体具有广谱杀灭冠状病毒的能力（类新冠病毒、多种新冠病毒变异株假病毒、猪流行性腹泻病毒、猪急性腹泻综合征冠状病毒），阐明了低温等离子体通过灭活冠状病毒表面的Spike蛋白高效广谱杀灭冠状病毒的分子机制，为等离子技术高效广谱消毒的推广奠定了坚实基础。
图1：低温等离子体灭活病毒示意图和工作流程图
在该研究中，研究者们首先利用脉冲电源驱动的低温等离子体（CAP）对与SARS-CoV-2高度同源的穿山甲冠状病毒GX_P2V进行处理，发现在5分钟内CAP能将其有效灭活，随后研究者测试了CAP对包括Delta在内的多种新冠突变株假病毒、猪流行性腹泻病毒、猪急性腹泻综合征冠状病毒的灭活效果，结果发现在5分钟内CAP对上述病毒灭活率均能达到99%以上。
图2：低温等离子体能在短时间内灭活多种冠状病毒
新冠Spike蛋白RBD区域与细胞受体ACE2的结合是病毒进入细胞的关键。为了研究CAP对新冠的灭活机制，研究者们将新冠的RBD暴露在CAP中不同时间，利用ELISA等方法发现随着时间的增加RBD与细胞受体ACE2的结合能力逐渐减弱。同时还发现经CAP短时间（3 分钟）处理冠状病毒，病毒RNA并未显著降解。
图3：低温等离子体能在短时间内损伤新冠Spike蛋白并能够阻止病毒吸附和进入细胞
为进一步阐明CAP能在短时间灭活冠状病毒的关键活性物质，研究者们利用经典的CAP释放RONS（活性氧/活性氮）活性物质猝灭剂鉴定出ONOO-（过氧亚硝基阴离子）是CAP高效灭活冠状病毒的关键。
图4：RONS活性物质对冠状病毒影响为ONOO- >O2->1O2>·OH
这一研究成果显示脉冲激励的等离子体技术是一种高效广谱的灭活冠状病毒方法，作为一种全新的消毒技术有极大的应用与开发潜力。
北京化工大学研究生秦宏博、仇恒举、何诗婷、洪碧霞、刘珂为该论文的共同第一作者，通讯作者为北京化工大学王瑞雪教授、范华昊副教授和童贻刚教授。北京化工大学为唯一完成单位。
论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389422002023