壳聚糖修饰磁性氧化石墨烯纳米组装体：靶向蛋白吸附与天然活性成分筛选的双功能平台

为解决天然产物活性成分筛选效率低、准确性差的问题，研究人员开发了壳聚糖修饰磁性氧化石墨烯复合材料（MGO/CS），通过增强蛋白结合能力实现高效配体垂钓。该材料负载能力达GO的1.5倍，蛋白固定率提高20%，结合高分辨质谱与分子动力学技术，从冬虫夏草中筛选出靶向肺纤维化关键蛋白VEGFR-2的活性核苷（肌苷、尿苷等），功能验证显示其可逆转TGF-β1诱导的上皮-间质转化。该研究为天然药物开发提供了新策略。

　　

在天然药物开发领域，传统活性成分筛选方法长期面临效率低下和假阴性率高的瓶颈。以冬虫夏草为例，这种富含免疫调节多糖和生物活性核苷的传统药用真菌，虽被证实可通过抑制血管内皮生长因子（VEGF）介导的上皮-间质转化（EMT）来缓解肺纤维化，但其关键活性成分的鉴定仍如大海捞针。现有技术难以从复杂基质中精准捕获与靶标蛋白相互作用的微量成分，严重制约了天然药物的现代化研究进程。

针对这一挑战，澳门科学技术发展基金资助的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表创新成果。研究人员设计出壳聚糖修饰磁性氧化石墨烯（MGO/CS）纳米复合材料，通过整合配体垂钓技术与高分辨质谱-分子动力学联用方案，建立了天然活性成分的高通量筛选平台。关键技术包括：1）MGO/CS复合材料的制备与表征；2）VEGFR-2富集的Calu-1细胞膜蛋白固定；3）UPLC-Orbitrap高分辨质谱分析；4）分子对接与生物功能验证。

材料表征
傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示MGO/CS成功整合了GO的羧基（1720 cm^-1）与CS的氨基（1560 cm^-1）。透射电镜证实CS修饰使MGO分散性提升，比表面积增加至原始材料的1.8倍。

性能优化
MGO/CS对膜蛋白的负载能力达GO的1.5倍，固定效率提高20%。4℃保存7天后，CMP@MGO/CS仍保持70%的负载率，解决了传统方法中膜蛋白不稳定的难题。

活性筛选
从冬虫夏草中鉴定出4种与VEGFR-2特异性结合的核苷：鸟苷、腺苷、肌苷和尿苷。分子对接显示肌苷与VEGFR-2的ATP结合域形成3个氢键，结合能为-7.8 kcal/mol。

功能验证
在TGF-β1诱导的肺纤维化模型中，50 μM肌苷和尿苷使上皮细胞鹅卵石形态恢复率达82%，显著抑制胶原沉积（p<0.01），证实其通过调节VEGF/EMT通路发挥抗纤维化作用。

该研究突破性地将纳米材料工程与生物筛选技术结合，MGO/CS的双功能设计既解决了石墨烯材料易聚集的缺陷，又通过CS的氨基增强蛋白吸附。所建立的平台筛选通量较传统方法提升3倍，为天然药物开发提供了新范式。特别值得注意的是，发现的核苷类成分肌苷和尿苷作为膳食补充剂具有转化潜力，为肺纤维化的营养干预策略提供了科学依据。研究团队指出，该技术可拓展应用于其他复杂基质的功能成分挖掘，未来将通过类器官模型进一步验证筛选结果的体内适用性。