动物源性食品安全的源头在于养殖。当前,中国养殖的源头污染对食品安全的危害越来越严重,因此解决食品安全问题很大程度上要依赖于源头上的严格控制。以猪伪狂犬病毒、猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪流行性腹泻病毒为典型代表的猪群呼吸、繁殖、消化三大系统性疾病严重危害着当前养猪业,给全球养猪业造成了不可估量的经济损失和严重困扰,也给动物源性食品带来了巨大的安全隐患。传统防治猪病毒性疾病的方法主要依赖于疫苗免疫和养殖场生物安全综合管理相结合,但现在猪群中病毒频繁的进化变异,针对性的疫苗研发及生产严重滞后,造成临床使用中免疫保护效果欠佳;其次与细菌感染不同,由于缺乏特效的抗病毒药物,使得病毒感染的防治更加复杂。因此,研发新型、安全、高效、低成本的抗猪病毒药物用于食源性动物疾病的防控和治疗有着重要的实用意义。量子点(QDs)作为零维的纳米材料,主要包括半导体量子点、单元素量子点(C、Ag、Au)和其他不同的相关形式,由于其具有独特的物理化学性质,在食品安全检测、生物医学、光电学等各个领域都具有重要的应用价值。QDs的抗微生物活性是目前其在生物领域应用的研究热点之一,但其对食源性动物病毒的应用研究还较少。本文主要立足于设计、筛选具有抗病毒活性的纳米材料并探讨其抗病毒的分子机制,为未来研发绿色环保的抗病毒制剂提供理论支撑。全文研究内容概括如下:1.碲化镉量子点对猪伪狂犬病毒的抗病毒研究制备了谷胱甘肽修饰的碲化镉量子点(GSH-CdTe QDs),探讨了其对PRV的抗病毒活性及其抗病毒的分子机制。通过一步生长曲线和荧光共定位分析表明CdTe QDs在病毒复制周期的早期阶段通过抑制病毒的侵入过程从而抑制PRV复制,但对PRV穿入过程没有明显影响。荧光光谱分析显示30 min之内随着PRV的不断加入,CdTe QDs的尺寸不断减小,表明PRV和CdTe QDs之间确实发生了相互作用。机理探究证实当CdTe QDs与PRV相互作用时,部分Cd2+的释放会导致可感染细胞的有效病毒数目减少;此外,QDs吸附在病毒表面改变了病毒表面的蛋白结构,从而抑制了病毒的复制。本部分内容为基于QDs标记病毒的研究提供了依据。2.基于聚乙烯二胺的碳量子点对猪伪狂犬病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒的抗病毒研究以猪伪狂犬病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒分别作为DNA病毒和RNA病毒的模式病毒,探讨了CDs对二者的作用。通过检测病毒的滴度和蛋白表达水平证明CDs可以抑制PRV和PRRSV的复制。进一步的机理研究显示CDs处理宿主细胞,可以激活细胞α-干扰素(IFN-α)和下游干扰素刺激基因的上调,从而抑制病毒的复制。这些数据为深入研究以CDs作为新型抗病毒制剂提供了理论基础,且本部分结果对于理解和研究CDs对许多其他病毒的抗病毒机制也具有重要借鉴意义。3.基于姜黄素的碳量子点对猪流行性腹泻病毒的抗病毒研究采用从姜黄根茎中提取的多酚化合物姜黄素为原料制备了均匀分散且稳定的正阳离子型碳量子点(CCM-CDs),并以猪流行性腹泻病毒(PEDV)作为模式病毒,研究了CCM-CDs与PEDV之间的相互作用。实验结果表明CCM-CDs能明显抑制病毒的增殖。机理研究发现CCM-CDs是通过改变病毒的表面蛋白结构从而抑制病毒的侵入过程,同时对病毒负链RNA合成、出芽以及由PEDV感染引起的ROS聚集有抑制作用。另外,实验结果也显示CCM-CDs处理细胞后能够上调干扰素刺激因子和促炎症因子的表达,从而激活本身的抗病毒反应。本部分的研究结果为提高中药的抗病毒活性提供了新思路。4.硫化银量子点对猪流行腹泻病毒的抗病毒研究合成了谷胱甘肽修饰的硫化银量子点(GSH-Ag2S QDs),首次证明其具有高效抗PEDV感染的活性。分子机制研究表明,Ag2S QDs主要抑制病毒负链RNA的合成和出芽这两个后期阶段。同时,Ag2S QDs处理细胞可以上调干扰素刺激基因(ISGs)和促炎症细胞因子的表达,激活下游抗病毒反应通路。基于以上结果以及Ag2S QDs本身良好的生物相容性,为进一步将其开发为潜在的高效的体内抗病毒治疗制剂提供了实验依据。此外,由于SARS,MERS和PEDV同属于冠状病毒科,也为抗SARS或抗MERS的纳米制剂研发提供了参考。