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¿Podía el graphene ser una plataforma antivirus efectiva contra SARS-CoV-2?

El pandémico de la enfermedad 2019 del coronavirus (COVID-19) continúa tomar un peaje pesado en vida humana y bienestar económico. Causado por el coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática, no ha sido contradicho efectivo hasta ahora, por los antivirals terapéuticos o preventivos más actualmente disponibles. La salida vaccínea ha comenzado pero es poco probable lograr abrigo adecuado a tiempo para prevenir muchas más muertes.

La necesidad urgente de la terapéutica nueva ha estimulado la investigación en los inhibidores del amplio-espectro de la infección viral y de la réplica. Un nuevo papel publicado en el gorrón pequeño describe la actividad antivirus de las plataformas sintetizadas del graphene, apuntando a las nuevas aproximaciones terapéuticas contra este virus.

Necesidad de objetivos del no-pico

SARS-CoV-2 es un virus envuelto del género beta del coronavirus del ‐. Infecta la célula huesped de objetivo vía su glicoproteína del pico, que ata a la angiotensina el ‐ que convierte la enzima 2 (ACE2) en la superficie de las células huesped e inicia el asiento del virus. La mayoría de las vacunas y de los anticuerpos terapéuticos por lo tanto apuntan esta proteína.

Sin embargo, los investigadores han observado ya que apenas algunas mutaciones en la proteína del pico en el dominio receptor-obligatorio (RBD) pueden permitir que el virus escape la neutralización por los anticuerpos que reconocen epitopos, incluyendo los residuos transformados. El nuevo estudio por lo tanto se centra en encontrar los nuevos objetivos virales para la inhibición del asiento viral.

Los investigadores exploraron las composiciones del uso que causan rasgar irreversible de la membrana viral, pero dejan las membranas celulares humanas intactas, o causan solamente fácilmente daño reparable. Este los detersorios eliminados necesarios de antemano tienen gusto del sulfonato dodecyl del sodio, puesto que éstos son fuertemente tóxicos a las células humanas.

Graphene ofrece la plataforma antivirus

Los investigadores en el estudio actual girado al graphene, un 2.o nanomaterial integrado por el carbono. El graphene modificado presenta una plataforma capaz de inhibir una variedad de patógeno, bacterianos y virales, debido a su alta afinidad obligatoria.

Esto es mediada por las acciones recíprocas polivalentes que ocurren en el interfaz functionalized. Éstos incluyen anticuerpo o las acciones recíprocas, las ligazones electroestáticas, y las trampas ligand-mediadas el patógeno. Tal la interceptación y mecanismos del embalaje se han demostrado en estudios anteriores, que mostraron el graphene para tener propiedades virustatic bastante que virucidal.

Los efectos Virucidal del graphene se pueden mediar por acciones recíprocas hidrofóbicas o efectos mecánicos. Para asegurar esto, los investigadores agregaron grupos funcionales como el sulfato del poliglicerol (PGS) y las cadenas alifáticas al graphene cubren la superficie. Esto les ayudó para crear un arsenal de las plataformas del graphene, que entonces fueron comparadas para su efecto inhibitorio sobre coronaviruses.

Representación esquemática de acciones recíprocas previstas entre G-PGS-C11 y SARS-CoV-2. Mientras que negativo - el sulfato cargado del poliglicerol obra recíprocamente con positivo - los dominios cargados de S en la superficie de SARS-CoV-2, las cadenas alifáticas penetran en su membrana y desintegran el virus. b) Representación esquemática de la síntesis de G-PGS-CX. Síntesis de los derivados de G-PGS con el cortocircuito de i) (C6, C9) e ii) las cadenas alifáticas largas (C10, C11, y C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, trietilamina, °C 25-60, 24 imágenes del AFM del c-e del H.) con las piezas aumentadas que muestran talla y la altura típicas de las hojas del graphene, y espectros altamente resueltos de XPS del f-h) para G-PGS-C6, G-PGS, y G-PGS-C12, respectivamente. Las barras de la escala corresponden a 100 nanómetro.
a) Representación esquemática de acciones recíprocas previstas entre G-PGS-C11 y SARS-CoV-2. Mientras que negativo - el sulfato cargado del poliglicerol obra recíprocamente con positivo - los dominios cargados de S en la superficie de SARS-CoV-2, las cadenas alifáticas penetran en su membrana y desintegran el virus. b) Representación esquemática de la síntesis de G-PGS-CX. Síntesis de los derivados de G-PGS con el cortocircuito de i) (C6, C9) e ii) las cadenas alifáticas largas (C10, C11, y C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, trietilamina, °C 25-60, 24 imágenes del AFM del c-e del H.) con las piezas aumentadas que muestran talla y la altura típicas de las hojas del graphene, y espectros altamente resueltos de XPS del f-h) para G-PGS-C6, G-PGS, y G-PGS-C12, respectivamente. Las barras de la escala corresponden a 100 nanómetro.

Las acciones recíprocas electroestáticas son dominantes a la actividad virucidal

Graphene con las cadenas alifáticas que contenían menos de 10 átomos de carbono no podidos para mostrar la inhibición fuerte, pero cuando cadenas más largas fueron utilizadas, la inhibición y la destrucción del virion fue aumentado. Sin embargo, esto fue acompañada por la citotoxicidad.

PGS y las cadenas alkílicas eran importantes en tales acciones recíprocas electroestáticas e hidrofóbicas, que mostraron captura del virus y actividad sinérgicas de la ruptura contra el ‐ 2 de CoV del ‐ del SARS, respectivamente.

Las cadenas alifáticas causan la desintegración viral del envolvente

Encontraron que la presencia de las cadenas alifáticas largas en las hojas del graphene llevó a la penetración de las membranas celulares, que era responsable de muerte celular. Esto por lo tanto llevaría a la conclusión que las partículas virales serían desactivadas solamente en presencia de tales cadenas alkílicas, con un número óptimo de 11 átomos de carbono.

Potencial preventivo y terapéutico contra virus vivo

En un experimento felino del coronavirus, observaron la abolición efectiva de la infección cuando estaban tratados con el ‐ functionalized C11 de PGS del ‐ de G de la composición del graphene, indicando su potencial como agentes preventivos.

En segundo lugar, observaron la misma inhibición casi completa de la réplica del virus dentro de las células ya infectadas. La eficacia potencial del ‐ C11 de PGS del ‐ de G como infección de siguiente del agente terapéutico es por lo tanto obvia.

La mayoría de los inhibidores virales competitivo ciegan el atascamiento del virus-receptor, pero salen del virion capaz de la infección si están liberados de la inhibición. Sin embargo, el ‐ C11 de PGS del ‐ de G mostró la actividad virucidal sin obstrucción, reduciendo títulos virales por dos órdenes de magnitud, y superando el ‐ similar C12 de PGS del ‐ C10 de PGS del ‐ de G de las composiciones y del ‐ de G.

La microscopia electrónica de transmisión criogénica (EM del ‐ del cryo) de los coronaviruses felinos incubados con el ‐ virustatic de PGS del ‐ C6 de PGS del ‐ de G y del ‐ de G C11 mostró eso mientras que el anterior no podido para producir cualquier cambio morfológico, la desintegración producida estes último de los virions. Esto era debido a la ruptura del envolvente y a la baja de los picos.

Mecanismo de la actividad virucidal

El análisis adicional mostró ese PGS, estando negativo - las acciones recíprocas electroestáticas cargadas, formadas con las regiones positivas de la proteína del pico. Mientras tanto, las acciones recíprocas formadas cadenas alifáticas con el envolvente viral, haciéndolo romper abierto y desactivando el virus.

La estructura flexible de la hoja del graphene permitió que las acciones recíprocas múltiples ocurrieran con la misma partícula del virus, captura viral cada vez mayor y ruptura.

Margen terapéutico

Los investigadores también determinaron las concentraciones citotóxicas e inhibitorias mitad-máximas (CC50 e IC50, respectivamente) del ‐ C11 de PGS del ‐ de G como ~43 y ~5 µg/mL, respectivamente. Esto muestra la ventana del seguro terapéutico. El diámetro décuplo de la célula típica en relación con el virus consulta al anterior una membrana curvada, capaz de la mayor deformación. Por otra parte, la célula puede reparar su membrana fácilmente, a diferencia del virus, que falta la maquinaria para hacer tan.

El ‐ C11 de PGS del ‐ de G también fue demostrado para inhibir SARS-CoV-2 en las concentraciones bien abajo de su CC50, a saber, un IC50 de 0,8 µg/mL. Así, su índice de la selectividad, indicando su seguro a las células, es 86. De hecho, en una dosis de 50 µg/mL, la inhibición irreversible del virus ocurrió, pero seguía habiendo la capa de la célula básica intacto.

¿Cuáles son las implicaciones?

El estudio demuestra la utilidad del graphene como un 2.o functionalized la plataforma para capturar partículas virales y para desactivarlos. Los grupos funcionales eran dobles en naturaleza, comprendiendo el sulfato del poliglicerol y cadenas alifáticas 11 átomos de carbono de largo.

La actividad virucidal más fuerte fue considerada con el ‐ C11 de PGS del ‐ de G, que no fue asociado a toxicidad importante a la célula huesped. “El ‐ observado del poste trató efecto y el índice de la selectividad de 86 abre la puerta para los usos terapéuticos potenciales.”

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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