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流感病毒變異難測，傳統消殺手段遭遇瓶頸？公共衛生防控迎來革命性突破！ 日本科研團隊在《RSC Chemical Biology》發布重磅成果：一種基于氮化硅陶瓷的全新抗病毒策略，僅需10分鐘即可100%滅活A/B型流感病毒，且對人體零毒性！這項技術有望改寫呼吸道傳染病防控格局——從醫用防護裝備到公共場所消殺，“接觸即滅活”的疾控新時代即將開啟。
實驗現場直擊：
研究者將A型（H1N1、H3N2）和B型流感病毒浸泡在含2.5%氮化硅的水溶液中，僅1分鐘滅活82%病毒，5分鐘滅活98%，10分鐘清零！顯微鏡下，病毒顆粒像被“磁鐵吸住”般黏附在陶瓷表面，隨后結構崩解。
“捕獲-擊殺”雙機制：
1.靜電捕獲：氮化硅表面帶負電的硅羥基（≡Si-OH）模擬人體細胞表面的唾液酸受體，誘騙病毒HA蛋白“上鉤”。
2.化學絞殺：氮化硅遇水釋放氨氣（NH?）和氮自由基，病毒像被潑了“強堿+毒氣彈”
?RNA粉碎：嘌呤堿基環斷裂，遺傳物質報廢；
?蛋白癱瘓：甲硫氨酸氧化“生銹”，酪氨酸去質子化，質子通道M2被“鎖死”。
圖1.
圖(a) HA/硅醇鎖定的示意圖，即提議的“捕獲”機制，以及在病毒體/固體界面產生氨氣和氨離子的水解洗脫，伴隨著強烈的環境堿化和氮自由基的形成，即提議的“殺死”機制。在(b)中，展示了病毒脂質包膜（含HA）與核衣殼RNP相鏈接的M1蛋白的示意圖。(c)中形成蛋氨酸亞砜的氧化反應。(d)和(e)中的示意圖分別顯示了在堿性和酸性環境中AM2通道中的色氨酸41和組氨酸37殘基的分子構象。
病毒死因全記錄---納米級“分子法醫”
如何解碼病毒末日？
研究團隊借助高分辨拉曼光譜儀，如同手持“分子顯微鏡”，對病毒展開了一場納米級的“尸檢”。如圖2所示，通過掃描600–1800 cm?1光譜區間，他們捕捉到病毒從結構崩壞到功能瓦解的全過程，每一處分子損傷都化為“死亡信號”。
圖2.
在600–1800 cm-1的波數區間內記錄的三種病毒菌株的平均拉曼光譜（a）在暴露于2.5 vol% Si3N4的水溶液中10分鐘之前（未處理）和（b）之后（Si3N4處理后）。所研究的光譜區間分為六個區域（標記為區域I–VI），在這些區域中收集了高分辨率光譜，以揭示特定的振動特征。
RNA的“無聲崩潰”：
在未處理的病毒中，738cm?1和965cm?1的拉曼峰清晰可見，分別對應腺嘌呤環的呼吸振動和鳥嘌呤五元環的變形振動。然而，當病毒接觸氮化硅10分鐘后，鳥嘌呤的“生命信號”消失——965 cm?1峰消失，取而代之的是1727 cm?1和1742 cm?1處的雙峰，如圖3所示，這兩個新峰正是鳥嘌呤氧化產物FapyGua的“死亡證明”，標志著RNA的嘌呤環被氮自由基撕裂，病毒遺傳代碼化為碎片。
圖3.
原文中圖4、5和9中去卷積光譜提取的帶成分分別顯示在(c)、(d)和(e)中，未處理的樣品，以及(f)、(g)和(h)中分別顯示了Si3N4暴露的A H1N1、A H3N2和B98。
蛋白質的“結構性謀殺”：
病毒表面的甲硫氨酸先行。如圖4所示，原本在653 cm?1處穩定的C-S鍵信號強度暴跌40%，而在662 cm?1和725 cm?1處突現新峰，揭示硫原子被氧化為亞砜結構。更致命的是，1043 cm?1處的S=O伸縮振動信號強度激增10倍，如同“氧化鐵銹”般覆蓋了病毒蛋白的活性位點。標志性的酪氨酸雙峰（850/820 cm?1）發生劇變——雙峰強度比（I???/I???）從初始的0.8飆升至2.1，同時在842 cm?1處驚現酪氨酸陰離子的特征峰。這組數據如同一份“pH檢測報告”，實錘病毒表面環境從酸性（pH≈4）被氮化硅強行拉升至強堿性（pH＞9），導致蛋白電荷失衡、結構塌縮。在氮化硅攻擊下，色氨酸的吲哚環遭遇毀滅性打擊。752 cm?1處的環呼吸振動峰消失，而1546 cm?1處的C2=C3雙鍵峰位移至1550 cm?1，側鏈扭轉角（χ2,1）從60°擴大至85°。此時的色氨酸不再是質子通道的“守門員”，反而成了病毒膜結構的“斷裂帶”。
圖4.
(b)、(c)和(d)左側分別繪制了未處理的A H1N1、A H3N2和B98菌株從第一區光譜中提取的帶成分；在(b)、(c)和(d)右側分別繪制了暴露于Si3N4的A H1N1、A H3N2和B98菌株從第一區光譜中提取的C-S帶成分。
M2質子通道的“鎖死”
病毒賴以生存的M2質子通道在堿性環境下癱瘓。拉曼光譜顯示，1638 cm?1處質子化組氨酸（His37）的咪唑環信號強度驟降60%，而1584 cm?1處非質子化π-互變異構體信號顯著增強。此時的通道不再是“離子高速公路”，而是被堿性環境焊死的“分子牢籠”——病毒失去調節內部pH的能力，復制引擎熄火。
時間線復原：10分鐘滅活全記錄
第1分鐘：甲硫氨酸C-S鍵信號開始混亂，硫醚鍵氧化啟動；
第5分鐘：酪氨酸雙峰比突破1.5，表面pH突破9.0，蛋白電荷網絡崩潰；
第10分鐘：鳥嘌呤特征峰消失，FapyGua氧化峰達到峰值，RNA復制功能癱瘓。
拉曼技術：疾控戰場的“智能指揮官”
在這場“陶瓷革命”中，拉曼光譜不僅是科研工具，更是全鏈條質控核心。
生產端：在線拉曼監測氮化硅粒徑、表面羥基密度，確保每批材料滅活效能穩定；
應用端：便攜式拉曼儀5分鐘識別環境病毒種類，觸發氮化硅智能釋放系統；
驗證端：建立“抗病毒光譜數據庫”，通過AI比對病毒損傷特征，動態優化消殺策略。
研究者展望：“想象一下，拉曼傳感器+氮化硅涂層=病毒的‘天羅地網’。這不是科幻，而是下一代疾控系統的標配。”
結語：拉曼光譜像一臺分子攝像機，不僅拍下了病毒‘’死亡直播‘’，還解碼了氮化硅的‘’殺人手法‘’——這不是簡單的消殺，而是一場精準的‘’納米級手術‘’，從基因到蛋白，刀刀致命。
CVRam HR300
寬場高分辨顯微共聚焦拉曼光譜儀
顯微共聚焦拉曼是一種先進的光譜成像技術。CVRam HR300 結合了共聚焦顯微鏡和拉曼光譜儀的功能，能夠提供高分辨率和非破壞性的化學成分分析。該技術適用于各種領域，如材料科學、生命科學和藥物研發。它可以實時獲取樣品表面的化學信息，包括分子結構和成分分布。顯微共聚焦拉曼具有高靈敏度和高空間分辨率，可用于表征微區域的復雜樣品。
參考文獻：
G. Pezzotti, Y. Yasukochi, E. Ohgitani et al., RSC Chem. Biol., 2025, 6, 182–208,DOI: 10.1039/d4cb00237g
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