摘要：病毒感染一直是人类健康面临的重大威胁，从流感、艾滋病到新冠疫情，给社会与经济带来巨大负担。传统的抗病毒药物与疫苗在对抗多样化且高度变异的病毒时仍存在局限，包括耐药性、疗效不稳定、副作用明显以及生产成本高等问题。开发一种具有高选择性、低毒性、稳定性强且可规模化生

病毒感染一直是人类健康面临的重大威胁，从流感、艾滋病到新冠疫情，给社会与经济带来巨大负担。传统的抗病毒药物与疫苗在对抗多样化且高度变异的病毒时仍存在局限，包括耐药性、疗效不稳定、副作用明显以及生产成本高等问题。开发一种具有高选择性、低毒性、稳定性强且可规模化生产的新型抗病毒平台材料，是亟需解决的科学难题。

近日，英国伦敦大学学院（UCL）Eastman Dental Institute 马小涵博士（第一作者、通讯作者）与合作者在国际权威期刊Materials Science & Engineering R: Reports 发表综述文章，全面总结了“分子印迹聚合物（Molecularly Imprinted Polymers, MIPs）”在抗病毒领域的研究进展，系统揭示了其在多种治疗策略中的应用潜力，并提出了未来发展方向。

图1. 分子印迹聚合物（MIPs）的抗病毒作用机制示意图。MIPs 可通过多种途径发挥抗病毒效应，包括：1）阻断病毒与宿主细胞受体结合，防止病毒入侵；2）靶向遗传物质或关键酶，抑制病毒复制与成熟；3）调控免疫反应，促进 T 细胞功能恢复和病毒聚集清除；4）作为智能载体，实现抗病毒药物的靶向递送与控释。图片来源：Mater. Sci. Eng. R: Rep.

MIPs 的独特优势

分子印迹聚合物（MIPs）是一类通过“模板分子-功能单体-交联剂”自组装与聚合形成的仿生材料。在聚合过程中，目标分子（模板）会“刻印”在聚合物中，形成与其在空间结构和化学功能上互补的识别空穴。当去除模板后，这些空穴就能在再次遇到目标分子时，实现特异性识别和结合。正因如此，MIPs 常被称为“人工抗体”。

图2. MIPs的制备与识别机制示意图。模板分子（T）与功能单体（M）和交联剂（CL）通过自组装和聚合反应形成聚合物网络。移除模板分子后，材料内部留下与模板互补的识别空穴。当目标分子再次进入时，可选择性结合并实现识别与释放。图片来源：Mater. Sci. Eng. R: Rep.

与天然抗体和小分子抑制剂相比，MIPs 具有一系列显著优势：

这些特性使 MIPs 在抗病毒研究中展现出独特潜力，有望弥补传统药物和抗体在成本、耐药性和稳定性方面的不足。

四大抗病毒策略

本综述首次将 MIPs 的抗病毒应用系统化归纳为四大类：

1. 阻止病毒入侵

通过识别病毒颗粒或表面蛋白，阻断其与宿主细胞受体结合，从而防止感染。例如，针对流感病毒血凝素蛋白或 HIV 外膜糖蛋白的 MIPs，有望作为“分子口罩”阻挡病毒。

图3. 新冠病毒（SARS-CoV-2）及其与宿主细胞结合的关键机制示意图。病毒表面的刺突蛋白（S 蛋白）可与宿主细胞的 ACE2 受体结合，从而进入细胞并导致多器官损伤。分子印迹聚合物（MIPs）能够特异性识别并结合刺突蛋白，从而阻断病毒入侵，为抗击新冠等病毒感染提供新策略。图片来源：Mater. Sci. Eng. R: Rep.

2. 抑制病毒复制

针对病毒的关键酶类或核酸结构，MIPs 可抑制基因组复制和蛋白翻译。该策略有望与现有抗病毒药物形成协同，减少耐药性。

图4. HIV-1 的生命周期示意图。病毒进入宿主细胞后，依次经历逆转录、基因组整合、转录、翻译、装配、出芽和成熟等步骤，完成复制和增殖。MIPs能够在其中多个关键环节（如逆转录和蛋白加工）发挥抑制作用，从而有效干扰病毒复制过程。图片来源：Mater. Sci. Eng. R: Rep.

3. 免疫调控

部分 MIPs 能干扰病毒的糖基化逃逸机制，或促进病毒聚集并激活补体反应，从而帮助宿主清除潜伏病毒库。该方向为免疫治疗提供了新工具。

图5. MIPs 通过阻断病毒结合、促进聚集和巨噬细胞吞噬，从而增强免疫清除作用。引自 Li, Ying, et al. Adv. Sci. 10. 2 (2023): 2202689.

4. 药物递送与诊疗结合

MIPs 作为智能纳米载体，可实现药物的响应性释放，增强抗病毒药物的疗效与安全性。同时，MIPs 还可用于体内外病毒检测、药物分离与纯化。

技术亮点与前沿趋势

本文特别强调了几项未来推动 MIPs 抗病毒应用落地的关键方向：

1. 人工智能与计算模拟

借助分子对接、分子动力学模拟和机器学习，研究人员能够预测印迹位点并优化结合模式。这些方法还能结合病毒突变数据，指导开发具有广谱潜力的 MIPs，提高设计的速度与准确性。

2. 连续流合成与绿色制备

连续流微反应器技术可实现可控、可放大的规模化生产，满足 GMP 标准要求。同时，绿色合成策略（如水相聚合、低毒溶剂、生物可降解单体）为未来临床应用奠定了环保和安全基础。

3. 系统生物安全评估

MIPs 的体内应用需关注免疫原性、器官分布和长期蓄积问题，尤其是在药物负载后的协同毒性风险。未来需要建立 PK/PD 建模和长期体内验证体系，确保其安全性。

4. 监管与临床转化路径

要推动 MIPs 真正进入临床，还需制定关键质量属性（CQA）、过程分析技术（PAT）等标准，并探索其在“组合产品”（药物+材料）的审批路径。这将是实现临床转化的关键一环。

未来展望

MIPs 的抗病毒应用正处于快速发展阶段，未来研究可从以下几方面展开：

1. 机制研究：深入解析 MIPs 与病毒蛋白、核酸及糖基结构的相互作用机理，提升理性设计水平；

2. 应用场景拓展：MIPs 有望开发为鼻喷剂、雾化吸入剂、口服制剂、注射剂、诊断芯片和检测试纸等多种形式；

3. 功能扩展：作为药物或疫苗的协同平台，MIPs 可提升组织靶向性、延长药效并降低耐药风险；

4. 战略定位：MIPs 正在逐步形成“识别—干预—递送”的一体化抗病毒平台，未来可发展为模块化、可定制的精准防治体系。

综上，MIPs 被誉为“人工抗体”，不仅展现出特异性识别和高稳定性的优势，更正迈向智能化、工程化的新阶段。其在病毒阻断、复制抑制、免疫调控和药物递送等方面的多重潜力，预示着未来在公共健康与临床治疗中大有可为。

Antiviral Molecularly Imprinted Polymers: Engineered precision for multifunctional therapeutic strategies

Xiaohan Ma¹*，Latifa W. Allahou¹，Ren Yang，Yingqi Ma，Myrto Dimoula，David Y.S. Chau，Gareth R. Williams，Jonathan C. Knowles，Alessandro Poma*

Mater. Sci. Eng. R Rep., 2025, DOI: 10.1016/j.mser.2025.101099

作者简介

Xiaohan Ma

博士研究生，英国伦敦大学学院（UCL）Eastman Dental Institute，UCL 卓越研究学者（Research Excellence Scholar）。他的研究聚焦于分子印迹聚合物（MIPs）纳米材料在感染控制与生物医学中的应用，兼具材料设计与临床转化价值。在加入 UCL 前，他曾在中国科学院上海硅酸盐研究所开展多年转化研究，负责先进医疗涂层与生物界面材料项目，积累了丰富的科研与产业化经验。作为第一作者和通讯作者，他在 Materials Science & Engineering R: Reports、Journal of Nanobiotechnology 和 Biotechnology Advances 等国际高水平期刊发表论文，并荣获 Rosetrees PhD Plus Award 和 Great Britain-China Educational Trust Chinese Student Award 等学术荣誉。同时，他积极推动科研成果转化，已申请国内外专利30余项，涵盖抗菌纳米材料与医疗器械方向。

Latifa W. Allahou

博士研究生，英国伦敦大学学院（UCL），师从 Dr. Alessandro Poma，获科威特大学奖学金资助。此前获得诺丁汉大学药学硕士（MPharm）学位，以及 UCL 纳米技术与再生医学硕士学位。研究方向为基于纳米颗粒的平台用于肿瘤免疫治疗及药物递送，兴趣涵盖药物传输、癌症免疫治疗及生物医用纳米技术。

博士，英国伦敦大学学院（UCL）副教授（Associate Professor in Biomaterials and Tissue Engineering）。2009 年获意大利巴勒莫大学药剂学与化学硕士学位，2013 年获英国克兰菲尔德大学生物传感与纳米材料博士学位。2014 年加入 UCL，曾任 NC3Rs David Sainsbury Fellow。他长期致力于开发作为“人工抗体”的分子印迹纳米材料，以及用于诊断、药物/基因递送和组织工程的可生物降解复合材料。在 Nature Protocols、Science Advances、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Trends in Biotechnology、Biomaterials 和 ACS Nano 等国际顶级期刊发表了多篇论文，研究成果在生物材料与生物传感领域具有广泛影响。

来源：X一MOL资讯