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Podia o graphene ser uma plataforma antivirosa eficaz contra SARS-CoV-2?

A pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19) continua a tomar um pedágio pesado na vida humana e no bem estar econômico. Causado pelo coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), não tem sido opor eficazmente até agora, o mais actualmente por antivirais terapêuticos ou preventivos disponíveis. A apresentação vacinal começou mas é pouco susceptível de conseguir a tempo a cobertura adequada para impedir muito mais mortes.

A necessidade urgente para a terapêutica nova spurred a investigação em inibidores do largo-espectro da infecção viral e da réplica. Um papel novo publicado no jornal pequeno descreve a actividade antivirosa de plataformas sintetizadas do graphene, apontando às aproximações terapêuticas novas contra este vírus.

Necessidade para alvos do não-ponto

SARS-CoV-2 é um vírus envolvido do beta género do coronavirus do ‐. Contamina a pilha de anfitrião do alvo através de sua glicoproteína do ponto, que liga ao angiotensin o ‐ que converte a enzima 2 (ACE2) na superfície de pilhas de anfitrião e inicia a entrada do vírus. A maioria vacinas e de anticorpos terapêuticos visam conseqüentemente esta proteína.

Contudo, os pesquisadores têm notado já que apenas algumas mutações na proteína do ponto no domínio receptor-obrigatório (RBD) podem permitir que o vírus escape a neutralização pelos anticorpos que reconhecem resumos, incluindo os resíduos transformados. O estudo novo centra-se conseqüentemente sobre encontrar alvos virais novos para a inibição de entrada viral.

Os pesquisadores exploraram os compostos do uso que causam o rasgo irreversível da membrana viral, mas deixam as membranas de pilha humana intactos, ou causam somente facilmente dano reparável. Esta condição prévia ordenou para fora detergentes como o sulfonate dodecyl do sódio, desde que estas são fortemente tóxicas às pilhas humanas.

Graphene oferece a plataforma antivirosa

Os pesquisadores no estudo actual girado para o graphene, um 2D nanomaterial compor do carbono. O graphene alterado apresenta uma plataforma capaz de inibir uma variedade de micróbios patogénicos, bacterianos e virais, devido a sua afinidade obrigatória alta.

Isto é negociado pelas interacções multivalentes que ocorrem na relação functionalized. Estes incluem anticorpo ou interacções, ligações electrostáticas, e armadilhas ligante-negociadas do micróbio patogénico. Tais caça com armadilhas e mecanismos do envolvimento foram demonstrados em uns estudos mais adiantados, que mostrassem o graphene para ter propriedades virustatic um pouco do que virucidal.

Os efeitos Virucidal do graphene podem ser negociados por interacções hidrofóbicas ou por efeitos mecânicos. Para assegurar este, os pesquisadores adicionaram grupos funcionais como o sulfato do polyglycerol (PGS) e as correntes alifáticas à folha do graphene surgem. Isto ajudou-os a criar uma disposição de plataformas do graphene, que foram comparadas então para seu efeito inibitório em coronaviruses.

Representação esquemática de interacções pretendidas entre G-PGS-C11 e SARS-CoV-2. Quando negativamente - o sulfato cobrado do polyglycerol interage com positivamente - os domínios cobrados de S na superfície de SARS-CoV-2, correntes alifáticas penetrarem em sua membrana e desintegrarem o vírus. b) Representação esquemática da síntese de G-PGS-CX. Síntese de derivados de G-PGS com i) o curto (C6, C9) e ii) correntes alifáticas longas (C10, C11, e C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, triethylamine, °C 25-60, 24 imagens do AFM do c-e do H.) com as peças ampliadas que mostram o tamanho e a altura típicos de folhas do graphene, e espectros altamente resolved de XPS do f-h) para G-PGS-C6, G-PGS, e G-PGS-C12, respectivamente. As barras da escala correspondem a 100 nanômetro.
a) Representação esquemática de interacções pretendidas entre G-PGS-C11 e SARS-CoV-2. Quando negativamente - o sulfato cobrado do polyglycerol interage com positivamente - os domínios cobrados de S na superfície de SARS-CoV-2, correntes alifáticas penetrarem em sua membrana e desintegrarem o vírus. b) Representação esquemática da síntese de G-PGS-CX. Síntese de derivados de G-PGS com i) o curto (C6, C9) e ii) correntes alifáticas longas (C10, C11, e C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, triethylamine, °C 25-60, 24 imagens do AFM do c-e do H.) com as peças ampliadas que mostram o tamanho e a altura típicos de folhas do graphene, e espectros altamente resolved de XPS do f-h) para G-PGS-C6, G-PGS, e G-PGS-C12, respectivamente. As barras da escala correspondem a 100 nanômetro.

As interacções electrostáticas são chaves à actividade virucidal

Graphene com as correntes alifáticas que contêm menos de 10 átomos de carbono não é mostrado a inibição forte, mas quando umas correntes mais longas foram usadas, a inibição e a destruição do virion foi aumentado. Contudo, isto foi acompanhado da citotoxidade.

PGS e as correntes do alkyl eram importantes em tais interacções electrostáticas e hidrofóbicas, que mostraram a captação sinérgico do vírus e a actividade da ruptura contra o ‐ 2 de CoV do ‐ do SARS, respectivamente.

As correntes alifáticas causam a desintegração viral do envelope

Encontraram que a presença das correntes alifáticas longas nas folhas do graphene conduziu à penetração das membranas de pilha, que era responsável para a morte celular. Isto conduziria conseqüentemente à conclusão que as partículas virais estariam neutralizadas somente na presença de tais correntes do alkyl, com um número o melhor de 11 átomos de carbono.

Potencial preventivo e terapêutico contra o vírus vivo

Em uma experiência felino do coronavirus, observaram a abolição eficaz da infecção quando tratados com o ‐ functionalized C11 do ‐ PGS de G do composto do graphene, indicando seu potencial como agentes preventivos.

Em segundo lugar, observaram a mesma inibição quase completa de réplica do vírus dentro das pilhas já contaminadas. A eficácia potencial do ‐ C11 do ‐ PGS de G como uma infecção de seguimento do agente terapêutico é conseqüentemente óbvia.

A maioria de inibidores virais obstruem competitiva o emperramento do vírus-receptor, mas saem do virion capaz da infecção se liberado da inibição. Contudo, o ‐ C11 do ‐ PGS de G mostrou a actividade virucidal clara, reduzindo titers virais por dois ordens de grandeza, e outperforming o ‐ similar C12 do ‐ C10 do ‐ PGS de G dos compostos e do ‐ PGS de G.

A microscopia de elétron de transmissão criogênica (EM do ‐ do cryo) dos coronaviruses felinos incubados com o ‐ virustatic de ‐ C6 do ‐ PGS de G e de ‐ PGS de G C11 mostrou aquela quando o anterior não é produzida nenhumas mudanças morfológicas, a desintegração produzida últimos dos virions. Isto era devido à ruptura do envelope e à perda dos pontos.

Mecanismo da actividade virucidal

A análise mais aprofundada mostrou que PGS, sendo negativamente - cobrado, formou interacções electrostáticas com as regiões positivas da proteína do ponto. Entrementes, correntes alifáticas as interacções formadas com o envelope viral, fazendo com que quebre aberto e neutralizando o vírus.

A estrutura flexível da folha do graphene permitiu que as interacções múltiplas ocorressem com a mesmas partícula do vírus, captação viral crescente e ruptura.

Margem terapêutica

Os pesquisadores igualmente identificaram as concentrações citotóxicos e inibitórios metade-máximas (CC50 e IC50, respectivamente) do ‐ C11 do ‐ PGS de G como ~43 e ~5 µg/mL, respectivamente. Isto mostra o indicador da segurança terapêutica. Decuplamente o diâmetro da pilha típica relativo ao vírus confere no anterior uma membrana mais curvada, capaz da maior tensão. Além disso, a pilha pode reparar facilmente sua membrana, ao contrário do vírus, que falta a maquinaria para fazer assim.

O ‐ C11 do ‐ PGS de G foi demonstrado igualmente para inibir bem SARS-CoV-2 em concentrações abaixo de seu CC50, a saber, um IC50 de 0,8 µg/mL. Assim, seu deslocamento predeterminado da selectividade, indicando sua segurança às pilhas, é 86. Certamente, em uma dose de 50 µg/mL, a inibição irreversível do vírus ocorreu, mas a camada da pilha básica permaneceu intacto.

Que são as implicações?

O estudo demonstra o serviço público do graphene como um 2D functionalized a plataforma para capturar partículas virais e para as neutralizar. Os grupos funcionais eram duplos na natureza, compreendendo o sulfato do polyglycerol e correntes alifáticas 11 átomos de carbono de comprimento.

A actividade virucidal a mais forte foi considerada com ‐ C11 do ‐ PGS de G, que não foi associado com a toxicidade significativa à pilha de anfitrião. “O ‐ observado do cargo tratou o efeito e o deslocamento predeterminado da selectividade de 86 abre a porta para aplicações terapêuticas potenciais.”

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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