年底，突如其来的新型冠状病*肺炎（CoronaVirusDisease，COVID-19）给人类的生命及财产带来毁灭性的打击，笼罩在人类心中的阴霾至今仍挥之不去。
“如今，COVID-19仍在全球范围内持续传播，大约在个国家引起超过1.4亿报告病例和万人死亡。
虽然大多数病例症状较轻，但仍有约15%的患者，尤其是免疫缺陷患者，因病*在血管内迅速扩散继而引发病*血症等问题。”崔文国表示。
图｜截至年10月14日全球累计病例确诊数据（来源：百度疫情实时大数据报告）
上海交通大学科研团队从“宿主受到病*感染”过程得到启发，开发了一种基于微流控的水凝胶微球的吸入式气溶胶（iAE-PMS）来预防SARS-CoV-2感染，iAE－PMS对这些细胞免受病*感染的防护活性从9.28%提高到91.33%，比空白对照组有效10倍。
这种吸入性微球给非侵入性给药治疗严重的SARS-CoV-2感染患者，提供了一种强有力的协同策略，同时这一吸入式水凝胶微球给药平台为呼吸道内靶向给药提供了广泛基础。
10月19日，相关论文以《经ACE2改造的吸入式微流控微球可用于气管内中和COVID-19并平息细胞因子风暴》（InhaledACE2-engineeredmicrofluidicmicrosphereforintratrachealneutralizationofCOVID-19andcalmingofthecytokinestorm）为题发表在Matter上[1]。
图｜相关论文（来源：Matter）
由上海交通大医院的再生医学材料课题组博士研究生王臻担任第一作者，崔文国教授担任通讯作者。
该研究利用基因工程化的ACE2受体过度表达细胞和促炎型巨噬细胞来源的细胞膜，进行双重伪装透明质酸水凝胶微球，研制了一种可吸入的工程化微流控微球气溶胶，在病*血症发生之前，可实现捕获整个呼吸道病*，这为新冠重症治疗提供新的治疗策略。
图｜iAE-PMS制备与表征（来源：Matter）
成功构建了ACE2受体，作为竞争性抑制病*的“假靶子”
目前来说，中国主要来源于本地零散病例的出现和境外持续输入的压力。从疫情爆发以来，中国做出了有效的对策，目前国内疫苗接种率已经达到77.6%，但全球疫情发展仍给中国带来双重挑战。
首先，鉴于COVID-19感染存在潜伏期长、症状多变等特点，加之入境检疫手段较为单一，国外疫情发生率居高不下，使中国边检和防疫部门备受压力。
其次，持续的病*变异也为疫苗研发和阻断病*传播带来了挑战，所以医学界要不断探索切实有效的治疗方案，用于治疗严重病例，并应对疫情可能再次出现大面积爆发的情况。
作为冠状病*感染人体的竞争性抑制剂，ACE2蛋白无疑是有效的，然而目前大部分研究都局限于病*感染早期重组ACE2蛋白的作用效果，其能否阻止晚期感染患者体内病*进一步扩散尚不清楚。
图｜吸入ACE2工程多孔微球抑制细胞因子风暴因子（来源：Matter）
尤其是对于病情严重的患者，不仅仅存在无法清除病*感染的治疗困难，更面临持续的破坏性炎症反应等难题。在这种极端病理环境中，如何保证ACE2蛋白在体内长期保持活性也是面临的一大挑战。
因此，在严重急性呼吸综合征冠状病*2型（SARS-CoV-2）的全球大流行的严峻形势下，对呼吸道病*传染病和急性肺损伤防治提出新的要求。
受新冠病*通过ACE2受体感染人体肺泡上皮细胞的启发，该团队首先对常用的工程化细胞株HEK进行基因组重设计，成功构建了ACE2受体过表达的细胞膜伪装材料，来作为竞争性抑制病*的“假靶子”。
图｜吸入ACE2工程微流控微球中和COVID-19的示意图（来源：Matter）
针对于新冠重症患者并发的炎症因子风暴问题，该团队提取了促炎型巨噬细胞的细胞膜，形成能够广谱吸附炎症因子的修饰膜材料。之后利用静电吸附作用，将上述伪装材料装载于超高搭载面积的疏松多孔微球中，形成了可吸入的病*清除和炎症调节多功能气雾剂。
由于吸入颗粒物的呼吸道内分布主要取决于其空气动力学直径，是一种反应颗粒沉降速率的物理学参数。目前认为，空气动力学直径大于10微米的粒子主要沉积于鼻咽部和上呼吸道，而5-10微米的则分布于气管、支气管等部位，5微米以下的则均可进入呼吸道深部。
该团队通过设计iAE-PMS制备过程中的流体剪切参数，使其具备较宽的尺径分布范围。此外，微米级的尺径分布更大大提高了肺部滞留量，为病*捕获和炎症抑制提供了基础。
实现感染前呼吸道内病*早期捕获，从而抑制病*感染肺泡入血、避免全身播撒和有效平抑病*血症后组织器官内无节制炎症风暴仍旧是新冠重症治疗中亟待解决的问题。
ACE2工程微流控微球，真正实现了病*入侵的全保护
该研究表明，呼吸道全程分布的iAE-PMS在不同吸入部位呈现出不同的清除机制，表现为：沉积于上呼吸道的病*，主要被气管壁上丰富的纤毛捕获，从而通过摆动、咳嗽排出人体；沉积于下呼吸道的病*，则被巨噬细胞吞噬后通过溶酶体途径降解。
这种特征性的清除作用，相较于已有的纳米病*捕获制剂，根本上避免了病*入血播散和病*血症的形成，不仅为病*捕获后的安全清除奠定了基础，也可以有效解决已感染患者通过上呼吸道的唾液、黏液等向环境输出大量病*，有效降低新冠病*的人际传播效率。
新冠病*通过自身表面的刺突蛋白与人体广泛分布的ACE2受体结合，形成病*的入侵。
可吸入病*强效吸附微球的亮点主要集中在如下几个方面：
第一，延长了保护范围。通过设计吸入水凝胶微球的空气动力学直径分布，iAE-PMS基本覆盖了鼻咽部、主气管、支气管以及下呼吸道等全部呼吸道部位，真正实现了病*入侵的全保护。
第二，清除途径受到局限。吸附病*后的高病*载量微球被局限在呼吸道内清除，这与传统治疗方式吸附病*后，最终经过全身循环通过肝肾清除截然不同，根本上克服了病*播散入血的风险。
第三，使用方式简便了。相较于疫苗接种、中和抗体输注等传统方法，雾化吸入微球不仅可以实现临床一线的简便应用，更能够将预防策略沉降到居民日常生活，真正实现防患于日常。
图｜可吸入微球的生物相容性表征和生物分布（来源：来源：Matter）
崔文国表示：“我想该工程化吸入微球主要实现了人体呼吸道全程的病*入侵保护，填补了以往上呼吸道鼻咽部等预防漏洞；其次，强效粘附病*后的高病*载量微球，实现了呼吸道局限的降解模式，根本上避免了病*全身播散和病*血症的发生；第三，不仅