新冠病毒变异株来袭，我国科研团队研发出高效防护策略！ ‘鼻内口罩’ 能拦截93.2%气溶胶颗粒，保护肺部不受感染”

中国科学院过程工程研究所的研究团队成功开发出“鼻内口罩”新策略

近日，一项突破性的研究发现，中国科学院过程工程研究所（简称：过程工程所）的研究团队成功开发出一种名为“鼻内口罩”的新型策略，并创新了给药剂型。这一创新成果已经在线发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上，引起了广泛关注。

由于病毒气溶胶是导致呼吸道传染病的主要传播途径，因此，如何提高对病毒气溶胶的防护效果一直备受关注。在此背景下，过程工程所的研究团队设计了一种由携带正电荷的温敏型水凝胶（GEL）与表面高表达病毒受体的微米级细胞囊泡（MV）嵌合而成的保护层（MV@GEL），以期在鼻腔处形成一道防止病毒气溶胶入侵的“关卡”。

鼻内口罩的设计灵感来源于生物剂型工程领域多年的研究成果。传统的口罩主要依靠物理隔离和化学屏障来防止病毒气溶胶进入呼吸道，但这些方法存在一定局限性。相比之下，鼻内口罩利用了纳米材料的优势，通过微观结构的设计实现了对病毒气溶胶的精确识别和捕获。

研究人员首先从多个角度阐述了鼻内口罩的工作原理。当病毒气溶胶被吸入鼻腔时，保护层中正电荷的GEL能够拦截，并吸附负电荷的病毒气溶胶颗粒，阻断其向下游气管及肺部的传播。而嵌合在凝胶中的MV能够进一步借助表面高表达的受体，诱捕病毒进入囊泡内部使其失活，以此保护鼻腔上皮细胞不被病毒感染。

为了验证鼻内口罩的有效性和安全性，研究人员采用了多种实验手段。他们的小鼠实验表明，“鼻内口罩”可以有效保护小鼠鼻腔和肺部免受病毒气溶胶的感染；在人鼻腔数字模型和人呼吸道仿真模型上进行的验证也证实了这一结论。此外，该研究还利用计算流体力学-离散颗粒模拟（CFD-DPS）技术计算了在呼吸行为下气溶胶颗粒的鼻腔内分布状态，证明了MV@GEL对气溶胶颗粒的截留率达93.2%。

值得一提的是，该研究团队并未止步于此。他们借助3D打印技术获得了人体鼻腔实物模型，并将其与人肺类器官模块（模拟肺组织）和气流管道模块（模拟呼吸气流）连接，构建了集成化的人呼吸道仿真模型。在此基础上，研究人员进一步验证了“鼻内口罩”在实际应用场景中的有效性，例如与传统口罩的联合使用，可以实现更高效的防护效果。

尽管这些研究成果尚处于临床前阶段，但其通用性、灵活性和安全性等特点使得未来有望通过更换微米级细胞囊泡上的病毒受体，快速构建针对不同病毒的特定防护型“鼻内口罩”。此外，通过与传统口罩的联合使用，可以实现更高效的防护效果。

这一研究得到了包括国家自然科学基金、北京自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、过程工程所前沿基础研究项目以及北京市科技新星计划在内的多项基金支持。

总之，中国科学院过程工程研究所的研究团队凭借其在生物剂型工程领域的深厚积累，成功地开发出了一种名为“鼻内口罩”的创新产品，为提高口罩对病毒气溶胶的防护效果提供了新的可能性。这一研究成果不仅具有重要的科学价值，而且对于应对当前全球疫情挑战具有重要意义。未来，随着技术的不断发展和完善，我们有理由期待这一创新产品能为公共卫生事业作出更大贡献。