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Nanotecnologia e diagnosi COVID-19 e trattamento

Lo sviluppo dei nano-biosensori ed a vaccini ed a medicine basati a nanoparticella ha aperto un nuovo percorso verso la migliore gestione della pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19). In un articolo recentemente pubblicato nella scienza & nell'assistenza tecnica dei biomateriali del giornale ACS, gli scienziati hanno esaminato gli avanzamenti recenti agli negli interventi diagnostici e terapeutici basati a nanotecnologia contro i coronaviruses umani.

Sfondo

Il coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l'agente patogeno causativo di sindrome respiratorio acuto severo di COVID-19, è avvolto, unico incagliato, virus a RNA di positivo-senso, che divide la similarità di sequenza più di di 50% con altri membri letali della famiglia umana di coronavirus, compreso coronavirus respiratorio di sindrome di Medio Oriente e di SAR-CoV (MERS-CoV).

SARS-CoV-2 soprattutto si sparge da personale via le grandi goccioline respiratorie. Tuttavia, alcuni studi recenti hanno indicato la possibilità della trasmissione ærea via i piccoli aerosol respiratori.

Infezione con gli iniziati SARS-CoV-2 con l'associazione della proteina virale della punta al ricevitore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 della cellula ospite (ACE2). Sopra l'associazione del ricevitore, la proteina della punta proteolytically è attivata dalla proteasi TMPRSS2 della cellula ospite, piombo alla dissociazione dell'sottounità della punta S1/S2 e della fusione della busta virale con la membrana cellulare ospite.

Essere un virus respiratorio, SARS-CoV-2 soprattutto pregiudica le vie respiratorie superiori e causa delicato alla malattia polmonare severa. Tuttavia, il virus può infettare altri organi vitali e causare una vasta gamma di complicazioni cliniche, compreso i disordini cardiovascolari, neurologici, gastrointestinali, epatici e nephrological.

Nanomaterials nella diagnosi dell'infezione virale

Le tecniche molecolari quale reazione a catena della trascrizione-polimerasi inversa (RT-PCR) sono considerate il sistema monetario aureo per la diagnostica dell'infezione SARS-CoV-2. Tuttavia, l'accuratezza, la sensibilità e la specificità di RT-PCR dipendono rigorosamente dalla consistenza genetica del virus. L'emergenza delle mutazioni novelle nella componente virale dell'obiettivo può potenzialmente pregiudicare il risparmio di temi diagnostico di RT-PCR.

Per sistema diagnostico basato a immagine e clinico di COVID-19, i nanomaterials stanno emergendo come substrati di promessa a causa dei loro beni ottici, elettronici, magnetici e meccanici unici. I Nanomaterials che sono stati proposti per rilevazione virale includono il metallo, silice e nanoparticelle, punti di quantum e nanotubes polimerici del carbonio.

Piattaforme di Nanobiohybrid

I Nanomaterials possono essere coniugati con le componenti virali specifiche, quali acido nucleico o proteina, per sviluppare i nano-bio- strumenti ibridi per individuare l'infezione virale. In questo approccio, a sonde basate a nana multivalent sono usate per trasduzione del segnale.

Le unità analitiche colorimetriche con le nanoparticelle d'argento come substrati colorimetrici sono state sviluppate per individuare gli acidi nucleici di MERS-CoV. Similmente, la nanoparticella dell'oro e a immunosensors basati a punto di quantum sono stati sviluppati per individuare l'infezione aviaria di coronavirus. Tali a metodi basati immunosensor esibiscono il più alta accuratezza e la sensibilità e tempo complessivo più veloce che ELISA.

Per individuare i coronaviruses aviari, i nastri immunochromatographic sono stati sviluppati facendo uso dei coniugati dell'anticorpo monoclonale punta-specifico virale e dell'oro colloidale come elementi traccianti. Similmente, le analisi laterali di flusso sono state sviluppate per rilevazione accurata SARS-CoV-2. In queste analisi, una striscia di carta è ricoperta di coniugati della nanoparticella dell'oro ed anticorpi virus-specifici nella prima riga. Nella seconda riga, gli anticorpi di bloccaggio sono usati per ricoprire. Per rilevazione, i campioni biologici sono collocati sul nastro e le proteine di interesse sono collocate sulla membrana. Dopo che legare degli antigeni virali ai coniugati dell'nanoparticella-anticorpo, l'intero complesso attraversa il nastro ed è vincolato dagli anticorpi di bloccaggio nella seconda riga. Ciò piombo all'aspetto di una riga colorata.

per riflettere punta - l'interazione ACE2, un sistema di trasferimento di energia è stata sviluppata facendo uso della punta recombinante RBD coniugato con i punti di quantum, le nanoparticelle dell'oro e le celle fluorescenti che esprimono ACE2 GFP-etichettato. Similmente, un biosensore avanzato del transistor di effetto di campo è stato sviluppato facendo uso delle lamiere sottili del graphene coniugate ad un anticorpo specifico della punta anti-SARS-CoV-2. Questo biosensore è usato per la percezione e la rilevazione ultrasensibili degli antigeni SARS-CoV-2.

Unità di Microfluidic

In unità microfluidic, un polimero, un vetro, o chip cartaceo è fissato con le camere ed i microchannels della reazione. Facendo uso del capillare, del vuoto, o delle forze elettrocinetiche, questa unità mescola e separa i campioni liquidi.

Recentemente, ad una piattaforma microfluidic basata a Smartphone è stata sviluppata per rilevazione colorimetrica degli anticorpi contro infezione HIV. Questa piattaforma è composta di nanorods e di polydimethylsiloxane di ZnO.       

Nanomaterials nel trattamento dell'infezione virale

I Nanomaterials, quale il colloide d'argento, biossido di titanio e nanoparticelle di diphyllin, sono considerati promettere gli agenti e le piattaforme antivirali della droga consegna per l'efficace gestione dell'infezione di coronavirus.

a terapia genica basata a nana

Piccolo RNAs d'interferenza (siRNAs) è altamente efficiente nella diminuzione della replica dei virus a RNA, quali i coronaviruses. L'efficacia ai dei trattamenti basati siRNA dipende rigorosamente dall'ottimizzazione specifica della sequenza virale di interesse e della consegna cellulare mirata a di siRNA terapeutico. In questo contesto, i nanocarriers non tossici e biocompatibili composti di polimeri, i lipidi, le nanoparticelle lipido/del polimero, i nanohydrogels, la silice, i dendrimers, le nanoparticelle dell'ossido di ferro, o le nanoparticelle ibride dell'oro sono considerati come piattaforme di promessa della siRNA-consegna. Questi nanocarriers possono migliorare la stabilità del siRNA impedendo la degradazione enzimatica.

Per caricamento antivirale inalabile del siRNA ed alla la consegna basata a aerosol di siRNA antivirale nei polmoni, i nanocarriers lipido/del polimero hanno indicato i risultati di promessa. Similmente, le nanoparticelle Colesterolo-coniugate del lipido hanno indicato l'alta potenza nella consegna dei vaccini mRNA basati COVID-19.     

ad immunoterapia basata a nana

I moduli di Nanoparticulate degli agenti immunomodulatory hanno indicato i risultati di promessa in termini di modulazione delle funzioni delle componenti immuni e diminuzione della tossicità in relazione con immunomodulation. Inoltre, le nanoparticelle, quali i dendrimers, i liposomi, i nanotubes del carbonio, a materiali basati a polimero e nanoparticelle inorganiche, possono essere incorporate con parecchi antigeni per un'attivazione più robusta del sistema immunitario.

a vaccini basati a nana

Le nanoparticelle antivirali sono state usate come agenti immunostimulatory potenziali per sviluppo del vaccino. Per esempio, le nanoparticelle dell'oro hanno coniugato con i maiali che il virus ereditario della gastroenterite è stato usato per attivare i macrofagi, indurre la produzione dell'interferone ed aumentare i livelli di neutralizzazione anti--coronavirus dell'anticorpo in animali vaccinati. Similmente, i coniugati di acido ribonucleico ed a nanoparticelle basate a ferritina sono stati usati come chaperon molecolari per sviluppare un vaccino contro MERS-CoV. Il vaccino è stato indicato per indurre una forte risposta a cellula T e per promuovere la produzione dell'interferone.

Corrente, la nanotecnologia sta svolgendo un ruolo sempre più importante nella terapia antivirale per i coronaviruses. I Nanomaterials sono stati sviluppati specificamente per migliorare la consegna del biotherapeutics attraverso le barriere fisiologiche.  Una vasta gamma di nanodevices potenziali, quali i nanosensors, ai i vaccini basati a nana e i nanomedicines astuti, grande speranza di offerte per il combattimento delle versioni mutate attuali e future dei 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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