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Nanotechnologie et diagnostic COVID-19 et demande de règlement

Le développement des nano-biocapteurs et les vaccins et les médicaments nanoparticle basés sur a ouvert un circuit neuf vers un meilleur management de la pandémie de la maladie 2019 de coronavirus (COVID-19). Dans un article récent publié en la Science et bureau d'études de biomatériaux du tourillon ACS, les scientifiques ont observé les avancements récents dans la diagnose et l'intervention thérapeutique basées sur nanotechnologie contre les coronaviruses humains.

Mouvement propre

Le coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l'agent pathogène causal de syndrôme respiratoire aigu sévère de COVID-19, est enveloppé, monocatenaire, le virus ARN de positif-sens, qui partage l'homologie de séquence plus de 50% avec d'autres membres mortels de la famille humaine de coronavirus, coronavirus respiratoire y compris de Radars à ouverture synthétique-CoV et de Moyen-Orient syndrome (MERS-CoV).

SARS-CoV-2 écarte principalement de la personne à personne par l'intermédiaire de grandes gouttelettes respiratoires. Cependant, quelques études récentes ont indiqué la possibilité de transmission aérienne par l'intermédiaire de petits aérosols respiratoires.

Infection avec les initiés SARS-CoV-2 avec le grippement de la protéine virale de pointe au récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 de cellule hôte (ACE2). Sur le grippement de récepteur, la protéine de pointe est proteolytically activée par la protéase TMPRSS2 de cellule hôte, menant à la dissociation de la sous-unité de la pointe S1/S2 et de la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane de cellule hôte.

Être un virus respiratoire, SARS-CoV-2 affecte principalement les voies respiratoires supérieures et entraîne doux à la maladie pulmonaire sévère. Cependant, le virus peut infecter d'autres organes vitaux et entraîner un large éventail de complications cliniques, y compris des troubles cardiovasculaires, neurologiques, gastro-intestinaux, hépatiques, et nephrological.

Nanomaterials dans le diagnostic du viral infection

Des techniques moléculaires telles que la réaction en chaîne inverse de transcription-polymérase (RT-PCR) sont considérées l'étalon-or pour diagnostiquer l'infection SARS-CoV-2. Cependant, l'exactitude, la sensibilité, et la spécificité du RT-PCR dépendent strictement de la régularité génétique du virus. L'émergence des mutations nouvelles dans la composante virale d'objectif peut potentiellement affecter le rendement diagnostique du RT-PCR.

Pour la diagnose basée sur image et clinique de COVID-19, les nanomaterials apparaissent en tant que substrats prometteurs à cause de leurs seules propriétés optiques, électroniques, magnétiques, et mécaniques. Les Nanomaterials qui ont été proposés pour la détection du virus comprennent le métal, la silice, et les nanoparticles, les points de tranche de temps, et les nanotubes polymères de carbone.

Plates-formes de Nanobiohybrid

Des Nanomaterials peuvent être conjugués avec les composantes virales spécifiques, telles que l'acide nucléique ou la protéine, pour développer de nano-bio outils hybrides pour trouver le viral infection. Dans cette approche, des sondes basées sur nano polyvalentes sont employées pour la transduction du signal.

Des dispositifs analytiques colorimétriques avec les nanoparticles argentés en tant que substrats colorimétriques ont été développés pour trouver les acides nucléiques de MERS-CoV. De même, le nanoparticle d'or et les immunosensors basés sur point de tranche de temps ont été développés pour trouver l'infection aviaire de coronavirus. De telles méthodes basées sur immunosensor montrent de grande précision et sensibilité et temps de basculement plus rapide que l'ELISA.

Pour trouver les coronaviruses aviaires, des filets immunochromatographic ont été développés utilisant des conjugués d'anticorps monoclonal viral de pointe-détail et d'or colloïdal comme traceurs. De même, des analyses transversales de flux ont été développées pour le dépistage SARS-CoV-2 précis. Dans ces analyses, un filet de papier est enduit des conjugués des anticorps de nanoparticle et de virus-détail d'or dans la première ligne. Dans la deuxième ligne, des anticorps de saisie sont employés pour vêtir. Pour le dépistage, des échantillons biologiques sont mis sur le filet, et des protéines d'intérêt sont mises sur la membrane. Après avoir grippé des antigènes viraux aux conjugués de nanoparticle-anticorps, le composé entier traverse le filet et est immobilisé par les anticorps de saisie dans la deuxième ligne. Ceci mène à l'apparence d'une ligne colorée.

Pour surveiller la pointe - l'interaction ACE2, un système de transfert d'énergie a été développée utilisant la pointe recombinée RBD conjugué avec les points fluorescents de tranche de temps, les nanoparticles d'or, et les cellules exprimant ACE2 GFP-étiqueté. De même, un biocapteur avancé de transistor à effet de champ a été développé utilisant des feuilles de graphene conjuguées à un anticorps de pointe du détail anti-SARS-CoV-2. Ce biocapteur est employé pour la détection et le dépistage ultra-sensibles des antigènes SARS-CoV-2.

Dispositifs de Microfluidic

Dans des dispositifs microfluidic, du polymère, la glace, ou frite sur papier est fixé avec les chambres et les microcanaux de réaction. Utilisant le capillaire, l'aspirateur, ou les forces électrocinétiques, ce dispositif mélange et sépare les échantillons liquides.

Récent, une plate-forme microfluidic basée sur Smartphone a été développée pour le dépistage colorimétrique des anticorps contre l'infection à VIH. Cette plate-forme se compose de nanorods et de polydimethylsiloxane de ZnO.       

Nanomaterials dans la demande de règlement du viral infection

Des Nanomaterials, tels que le colloïde argenté, dioxyde de titane, et des nanoparticles de diphyllin, sont considérés les agents antiviraux et les plates-formes prometteurs de la médicament-distribution pour le management efficace de l'infection de coronavirus.

thérapie génique basée sur nano

Petit RNAs de intervention (siRNAs) sont très efficace en réduisant la réplication des virus ARN, tels que des coronaviruses. L'efficacité des demandes de règlement basées sur siRNA dépend strictement de la désignation d'objectifs spécifique de la séquence virale d'intérêt et de la distribution cellulaire visée du siRNA thérapeutique. Dans ce contexte, des nanocarriers non-toxiques et biocompatibles composés de polymères, les lipides, les nanoparticles de polymère/lipide, les nanohydrogels, la silice, les dendrimers, les nanoparticles d'oxyde de fer, ou les nanoparticles hybrides d'or sont considérés en tant que plates-formes de promesse de la siRNA-distribution. Ces nanocarriers peuvent améliorer la stabilité de siRNA en évitant la dégradation enzymatique.

Pour la charge antivirale inhalable de siRNA et la distribution basée sur aérosol du siRNA antiviral dans les poumons, les nanocarriers de polymère/lipide ont montré des résultats prometteurs. De même, les nanoparticles Cholestérol-conjugués de lipide ont montré le pouvoir élevé en livrant les vaccins COVID-19 basés sur ARNm.     

immunothérapie basée sur nano

Les formes de Nanoparticulate des agents immunomodulateurs ont montré des résultats prometteurs en termes de moduler les fonctionnements des composantes immunisées et réduire la toxicité liée immunomodulation. De plus, des nanoparticles, tels que des dendrimers, des liposomes, nanotubes de carbone, matériaux basés sur polymère, et nanoparticles minéraux, peuvent être comportés avec des plusieurs antigènes pour une activation plus robuste du système immunitaire.

vaccins basés sur nano

Des nanoparticles antiviraux ont été employés en tant qu'agents immunostimulatory potentiels pour la mise au point de vaccin. Par exemple, des nanoparticles d'or conjugués avec le virus transmissible de gastro-entérite de porcs ont été employés pour activer des macrophages, pour induire la production d'interféron, et pour augmenter les taux d'anticorps de neutralisation d'anti-coronavirus chez les animaux vaccinés. De même, des conjugués de l'acide ribonucléique et les nanoparticles basés sur ferritine ont été employés en tant que surveillants moléculaires pour développer un vaccin contre MERS-CoV. Le vaccin a été montré pour induire une réaction à cellule T intense et pour introduire la production d'interféron.

Actuel, la nanotechnologie joue de plus en plus un rôle majeur dans le traitement antiviral pour des coronaviruses. Des Nanomaterials ont été développés particulièrement pour améliorer la distribution du biotherapeutics en travers des barrages physiologiques.  Une large gamme de nanodevices potentiels, tels que des nanosensors, des vaccins basés sur nano, et des nanomedicines secs, espoir grand d'offres pour combattre le courant et les futures versions mutées des coronaviruses.

Journal reference:
Dr. Sanchari Sinha Dutta

Written by

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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