新研究可能会为药物输送中使用的纳米壳工程设计提供参考

病毒已经引起了人们的广泛关注，但仍然存在许多谜团。病毒是一种引起疾病的小寄生虫，可以感染各种生命形式。这样的一个谜是球形病毒如何绕过能垒形成对称壳的过程。

由加州大学河滨分校的物理学家Roya Zandi领导的研究小组已经取得了进展，正在解决这个谜团。该小组在ACS Nano上发表的一篇论文中报告说，分子水平上的能量相互作用使壳的形成成为可能。

了解有助于病毒组装的因素可以使生物医学尝试阻止病毒复制和感染。更好地了解病毒壳-自然的纳米容器-的形成形式对材料科学家至关重要，这是工程纳米壳设计的关键步骤，可以用作将药物输送到体内特定目标的载体。

Zandi的小组研究了蛋白质浓度和弹性能在弯曲外壳表面上蛋白质的自组织中的作用，以了解病毒如何绕过许多能量屏障。

物理学和天文学系教授赞迪说：“了解弹性能，基因组蛋白质相互作用和病毒装配中蛋白质浓度的综合作用是我们工作的突破。”“我们的研究表明，如果由于蛋白质浓度高或有吸引力的相互作用而形成了一个杂乱的壳，则随着壳变大，弹性能的成本变得很高，以至于几个键会断裂，从而导致分解和随后的分解。重新组装对称壳体。”

什么是病毒?

病毒是生物学中最简单的物理对象，由称为衣壳的蛋白质外壳组成，可保护其核酸基因组-RNA或DNA。可以将病毒视为RNA或DNA的移动容器，将其遗传物质插入活细胞。然后，他们接管细胞的生殖机制，以繁殖自己的基因组和衣壳。

衣壳形成是病毒感染过程中最关键的步骤之一。衣壳的形状可以是圆柱形或圆锥形，但更常见的是呈二十面体结构，如足球。

一个二十面体是一个几何结构与12个顶点，20个面，和30个侧。正式的足球是一种二十面体，称为截头二十面体。它具有32个面板，这些面板切成20个六边形和12个五边形的形状，五边形之间用六边形彼此分隔。

病毒组装尚不为人所理解，因为病毒非常小，以纳米为单位，纳米是十亿分之一米。组装也非常快速地进行，通常以毫秒为单位，毫秒是千分之一秒。为了理解病毒的生长，必须进行理论研究和模拟。

赞迪说：“病毒壳是高度对称的。”“如果在错误的位置上形成一个五边形缺陷，则会破坏对称性。尽管具有这种敏感性，但病毒壳通常会组装成轮廓分明的对称结构。”

纳米车

Zandi解释说，由于缺乏实验数据，因此对病毒组装过程的了解还不够。这项新工作发现衣壳蛋白的弹性特性以及它们之间的吸引力相互作用共同形成了高度对称的构型，该构型在能量上非常稳定。

她说：“通过微调这些参数，我们可以控制病毒衣壳的最终结构和稳定性。”“这些病毒衣壳可以用作将药物作为货物运输到特定目标的纳米容器。使它们在药物递送和基因递送方面的高度前景是它们稳定，吸收效率高且毒性低。”

已经有一些实验小组与制药公司合作设计干扰或阻断病毒装配的药物。她的实验室正在与国际合作者合作，设计模拟以更好地了解病毒组装。