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Nanotecnologia e diagnóstico COVID-19 e tratamento

A revelação dos nano-biosensors e vacinas e medicinas nanoparticle-baseadas abriu um trajecto novo para a melhor gestão da pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19). Em um artigo recentemente publicado na ciência & na engenharia dos matérias biológicos do jornal ACS, os cientistas reviram avanços recentes em intervenções diagnósticas e terapêuticas nanotecnologia-baseadas contra coronaviruses humanos.

Fundo

O coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), o micróbio patogénico causal de COVID-19, é envolvido, único-encalhado, o vírus do RNA do positivo-sentido, que compartilha da similaridade da seqüência mais de 50% com outros membros letais da família humana do coronavirus, incluindo coronavirus respiratório da síndrome de SARS-CoV e de Médio Oriente (MERS-CoV).

SARS-CoV-2 espalha primeiramente de pessoal através das grandes gotas respiratórias. Contudo, alguns estudos recentes indicaram a possibilidade de transmissão transportada por via aérea através dos aerossóis respiratórios pequenos.

Infecção com os novatos SARS-CoV-2 com o emperramento da proteína viral do ponto ao receptor deconversão da enzima 2 da pilha de anfitrião (ACE2). Em cima do emperramento do receptor, a proteína do ponto é activada proteolytically pelo protease TMPRSS2 da pilha de anfitrião, conduzindo à dissociação da subunidade do ponto S1/S2 e da fusão do envelope viral com a membrana de pilha do anfitrião.

Ser um vírus respiratório, SARS-CoV-2 afecta primeiramente as vias respiratórias superiores e causa suave à doença pulmonaa severa. Contudo, o vírus pode contaminar outros órgãos vitais e causar uma vasta gama de complicações clínicas, de desordens cardiovasculares, neurológicas, gastrintestinais, hepáticas, e nephrological incluir.

Nanomaterials no diagnóstico da infecção viral

As técnicas moleculars tais como a reacção em cadeia reversa da transcrição-polimerase (RT-PCR) são consideradas a bandeira de ouro para diagnosticar a infecção SARS-CoV-2. Contudo, a precisão, a sensibilidade, e a especificidade de RT-PCR dependem restrita da consistência genética do vírus. A emergência de mutações novas no componente viral do alvo pode potencial afectar a eficiência diagnóstica de RT-PCR.

Para o diagnóstico imagem-baseado e clínico de COVID-19, os nanomaterials estão emergindo como carcaças prometedoras devido a suas propriedades ópticas, eletrônicas, magnéticas, e mecânicas originais. Os Nanomaterials que foram propor para a detecção viral incluem o metal, o silicone, e nanoparticles poliméricos, pontos do quantum, e nanotubes do carbono.

Plataformas de Nanobiohybrid

Os Nanomaterials podem ser conjugados com componentes virais específicos, tais como o ácido nucleico ou a proteína, para desenvolver nano-bio ferramentas híbridas para detectar a infecção viral. Nesta aproximação, as pontas de prova nano-baseadas multivalentes são usadas para a transdução do sinal.

Os dispositivos analíticos Colorimetric com nanoparticles de prata como carcaças colorimetric foram desenvolvidos para detectar ácidos nucleicos de MERS-CoV. Similarmente, o nanoparticle do ouro e os immunosensors ponto-baseados quantum foram desenvolvidos para detectar a infecção aviária do coronavirus. Tais immunosensor-basearam uma precisão mais alta da exibição dos métodos e uma sensibilidade e um tempo de resposta mais rápido do que ELISA.

Para detectar coronaviruses aviários, as tiras immunochromatographic foram desenvolvidas usando conjugado do anticorpo monoclonal ponto-específico viral e do ouro coloidal como projétis luminosos. Similarmente, os ensaios laterais do fluxo foram desenvolvidos para a detecção SARS-CoV-2 exacta. Nestes ensaios, uma tira de papel é revestida com os conjugado do nanoparticle do ouro e de anticorpos vírus-específicos na primeira linha. Na segunda linha, os anticorpos da captação são usados revestindo. Para a detecção, as amostras biológicas são colocadas na tira, e as proteínas do interesse são colocadas na membrana. Após a ligação de antígenos virais aos conjugado do nanoparticle-anticorpo, o complexo inteiro corre através da tira e é imobilizado pelos anticorpos da captação na segunda linha. Isto conduz à aparência de uma linha colorida.

Para monitorar o ponto - a interacção ACE2, um sistema de transferência da energia foi desenvolvida usando o ponto de recombinação RBD conjugado com os pontos do quantum, nanoparticles do ouro, e as pilhas fluorescentes que expressam ACE2 GFP-etiquetado. Similarmente, um biosensor avançado do transistor do efeito de campo foi desenvolvido usando as folhas do graphene conjugadas a um anticorpo específico do ponto anti-SARS-CoV-2. Este biosensor é usado para a detecção e a detecção ultrasensitive dos antígenos SARS-CoV-2.

Dispositivos de Microfluidic

Em dispositivos microfluidic, um polímero, um vidro, ou microplaqueta sobre papel são fixados com umas câmaras e uns microcanal da reacção. Usando o capilar, o vácuo, ou forças electrokinetic, este dispositivo mistura e separa amostras líquidas.

Recentemente, uma plataforma microfluidic Smartphone-baseada foi desenvolvida para a detecção colorimetric de anticorpos contra a infecção pelo HIV. Esta plataforma é compor de nanorods e de polydimethylsiloxane de ZnO.       

Nanomaterials no tratamento da infecção viral

Os Nanomaterials, tais como o colóide de prata, o dióxido titanium, e os nanoparticles do diphyllin, sãos agentes e plataformas antivirosos prometedores da droga-entrega para a gestão eficaz da infecção do coronavirus.

terapia genética Nano-baseada

RNAs de interferência pequeno (siRNAs) é altamente eficiente em reduzir a réplica de vírus do RNA, tais como coronaviruses. A eficácia de tratamentos siRNA-baseados depende restrita da escolha de objectivos específica da seqüência viral do interesse e da entrega celular visada do siRNA terapêutico. Neste contexto, os nanocarriers nontoxic, biocompatible compor dos polímeros, os lipidos, os nanoparticles do polímero/lipido, os nanohydrogels, o silicone, os dendrimers, os nanoparticles do óxido de ferro, ou os nanoparticles híbridos do ouro são considerados como plataformas de promessa da siRNA-entrega. Estes nanocarriers podem melhorar a estabilidade do siRNA impedindo a degradação enzimático.

Para a carga antivirosa inalante do siRNA e a entrega aerossol-baseada do siRNA antiviroso nos pulmões, os nanocarriers do polímero/lipido mostraram resultados prometedores. Similarmente, os nanoparticles Colesterol-conjugados do lipido mostraram a potência alta em entregar as vacinas COVID-19 mRNA-baseadas.     

imunoterapia Nano-baseada

Os formulários de Nanoparticulate de agentes immunomodulatory mostraram resultados prometedores em termos de modular as funções de componentes imunes e de reduzir toxicidade immunomodulation-relacionada. Além, os nanoparticles, tais como dendrimers, lipossoma, nanotubes do carbono, polímero-basearam materiais, e os nanoparticles inorgánicos, podem ser incorporados com diversos antígenos para uma activação mais robusta do sistema imunitário.

vacinas Nano-baseadas

Os nanoparticles antivirosos foram usados como agentes immunostimulatory potenciais para a revelação vacinal. Por exemplo, os nanoparticles do ouro conjugados com o vírus transmissível da gastroenterite dos suínos foram usados para activar macrófagos, induzir a produção da interferona, e para aumentar anti-coronavirus níveis de neutralização do anticorpo em animais vacinados. Similarmente, os conjugado do ácido ribonucléico e os nanoparticles ferritin-baseados foram usados como acompanhante moleculars para desenvolver uma vacina contra MERS-CoV. A vacina foi mostrada para induzir uma resposta de célula T forte e para promover a produção da interferona.

Actualmente, a nanotecnologia está jogando um papel cada vez mais importante na terapia antivirosa para coronaviruses. Os Nanomaterials foram desenvolvidos especificamente para melhorar a entrega do biotherapeutics através das barreiras fisiológicos.  Uma escala larga de nanodevices potenciais, tais como nanosensors, nano-baseou vacinas, e os nanomedicines espertos, esperança das ofertas a grande para combater a corrente e o futuro transformaram versões dos 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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