405nm 蓝紫光对 SARS-CoV-2 的灭活机制分析

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Applied and Environmental Microbiology 3.9

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  本文探究 405nm 蓝紫光(VBL)对 SARS-CoV-2 的灭活机制,发现其通过诱导活性氧(ROS)生成,引发病毒包膜脂质过氧化及结构蛋白(S、E 蛋白)氧化,导致病毒感染能力下降。SARS-CoV-2 包膜缺乏胆固醇等抗氧化成分,使其对 VBL 更敏感。

  

研究背景与目的


COVID-19 大流行期间,光基消毒方法因其非侵入性和环境效益受到关注。405-450nm 蓝紫光(VBL)通过激活光引发剂产生活性氧(ROS)发挥抗菌作用,但 SARS-CoV-2 对 VBL 的敏感机制尚不明确。本研究旨在评估 VBL 对 SARS-CoV-2 的灭活机制,包括病毒滴度变化、蛋白氧化、核酸损伤及悬浮培养基的影响,并与流感病毒(IAV、IBV)对比敏感性差异。

关键实验结果


  1. 病毒滴度与敏感性差异
    随着 VBL 剂量增加(最高 21.6 J/cm2),SARS-CoV-2 病毒滴度显著降低(2.33 log??),而流感病毒滴度降低幅度极小(0.16 log??左右)。表明 SARS-CoV-2 对 VBL 的敏感性显著高于流感病毒。

  2. 核酸完整性分析
    实时荧光定量 PCR(qRT-PCR)和下一代测序(NGS)显示,VBL 处理后病毒 RNA 的 Ct 值和基因组序列均无显著变化,排除了 VBL 直接损伤核酸的可能性。

  3. 悬浮培养基与抗氧化剂作用
    不同稀释度的杜氏改良 Eagle 培养基(DMEM)对病毒灭活影响较小,说明培养基仅起次要作用。抗氧化剂(NAC、AsA、SOD)能部分抑制病毒灭活,其中 0.003 mM SOD 可使病毒存活率从 99.99% 升至 85.43%,证实 ROS 介导的氧化应激是关键机制。

  4. 蛋白氧化与结构损伤
    蛋白质羰基化实验表明,S 蛋白和 E 蛋白在 DMEM 中氧化程度更高,而 N 蛋白和非结构蛋白 NSP13 变化较小。病毒包膜脂质过氧化被证实是重要因素,SARS-CoV-2 包膜主要含甘油磷脂,缺乏胆固醇和鞘脂,使其抗氧化能力弱于富含胆固醇的流感病毒包膜。


结论与意义


VBL 主要通过诱导 ROS 引发 SARS-CoV-2 包膜脂质过氧化和表面蛋白(S、E 蛋白)氧化,破坏病毒结构完整性及与宿主细胞的相互作用,从而抑制感染。病毒包膜的脂质组成差异(如胆固醇缺乏)是其对 VBL 敏感的关键原因。本研究为 VBL 作为非侵入性消毒工具提供了理论依据,尤其在医疗环境和空气过滤系统中具有应用潜力。未来需进一步优化 VBL 参数,并结合抗氧化策略提升消毒效果。

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