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Nanotecnología y diagnosis COVID-19 y tratamiento

El revelado de nano-biosensores y las vacunas y remedio nanoparticle-basados ha abierto un nuevo camino hacia una mejor administración del pandémico de la enfermedad 2019 del coronavirus (COVID-19). En un artículo recientemente publicado en la ciencia y la ingeniería de los biomateriales del gorrón ACS, los científicos han revisado adelantos recientes en intervenciones diagnósticas y terapéuticas nanotecnologÃa-basadas contra coronaviruses humanos.

Fondo

El coronavirus 2 (SARS-CoV-2), el patógeno causativo de la neumonía asiática de COVID-19, es haber envuelto, de una sola fila, el virus del ARN del positivo-sentido, que comparte semejanza de la serie más de 50% con otras piezas mortíferas de la familia humana del coronavirus, incluyendo coronavirus respiratorio del síndrome de los SARS-CoV y de Oriente Medio (MERS-CoV).

SARS-CoV-2 se extiende sobre todo de personal vía gotitas respiratorias grandes. Sin embargo, algunos estudios recientes han indicado la posibilidad de la transmisión llevada por aire vía los pequeños aerosoles respiratorios.

Infección con los iniciados SARS-CoV-2 con el atascamiento de la proteína viral del pico al receptor de la enzima 2 de la célula huesped angiotensina-que convierte (ACE2). Sobre el atascamiento del receptor, la proteína del pico proteolytically es activada por la proteasa TMPRSS2 de la célula huesped, llevando a la disociación de la subunidad del pico S1/S2 y de la fusión del envolvente viral con la membrana de la célula huesped.

El ser un virus respiratorio, SARS-CoV-2 afecta sobre todo a las vías respiratorias superiores y causa suave a la enfermedad pulmonar severa. Sin embargo, el virus puede infectar otros órganos vitales y causar una amplia gama de complicaciones clínicas, incluyendo desordenes cardiovasculares, neurológicos, gastrointestinales, hepáticos, y nephrological.

Nanomaterials en la diagnosis de la infección viral

Las técnicas moleculares tales como reacción en cadena reversa de la transcripción-polimerasa (RT-PCR) se consideran el patrón oro para diagnosticar la infección SARS-CoV-2. Sin embargo, la exactitud, la sensibilidad, y la especificidad de RT-PCR dependen estrictamente del estado coherente genético del virus. La aparición de mutaciones nuevas en el componente viral del objetivo puede potencialmente afectar a la eficiencia diagnóstica de RT-PCR.

Para el diagnóstico imagen-basado y clínico de COVID-19, los nanomaterials están emergiendo como substratos prometedores debido a sus propiedades ópticas, electrónicas, magnéticas, y mecánicas únicas. Los Nanomaterials que se han propuesto para la detección viral incluyen el metal, sílice, y los nanoparticles, los puntos del quantum, y los nanotubes poliméricos del carbono.

Plataformas de Nanobiohybrid

Los Nanomaterials se pueden conjugar con los componentes virales específicos, tales como ácido nucléico o proteína, para desarrollar las nano-bio herramientas híbridas para descubrir la infección viral. En esta aproximación, las antenas nano-basadas polivalentes se utilizan para la transducción de la señal.

Los dispositivos analíticos colorimétricos con los nanoparticles de plata como substratos colorimétricos se han desarrollado para descubrir los ácidos nucléicos de MERS-CoV. Semejantemente, el nanoparticle del oro y los immunosensors punto-basados quantum se han desarrollado para descubrir la infección aviar del coronavirus. Tales immunosensor-basaron una exactitud más alta de la pieza de convicción de los métodos y sensibilidad y un tiempo de vuelta más rápido que ELISA.

Para descubrir coronaviruses aviares, las tiras immunochromatographic se han desarrollado usando las conjugaciones del anticuerpo monoclonal pico-específico viral y del oro coloidal como trazadores. Semejantemente, los análisis laterales del flujo se han desarrollado para la detección exacta SARS-CoV-2. En estos análisis, una tira de papel está recubierta con las conjugaciones del nanoparticle del oro y de anticuerpos virus-específicos en la primera línea. En la segunda línea, los anticuerpos de la captura se utilizan para recubrir. Para la detección, las muestras biológicas se colocan en la tira, y las proteínas del interés se colocan en la membrana. Después de atar de antígenos virales a las conjugaciones del nanoparticle-anticuerpo, el complejo entero atraviesa la tira y es inmovilizado por los anticuerpos de la captura en la segunda línea. Esto lleva al aspecto de una línea coloreada.

Para vigilar el pico - la acción recíproca ACE2, un sistema de transferencia de energía se ha desarrollado usando el pico recombinante RBD conjugado con los puntos del quantum, los nanoparticles del oro, y las células fluorescentes que expresaban ACE2 GFP-marcado con etiqueta. Semejantemente, un biosensor avanzado del transistor del efecto de campo se ha desarrollado usando las hojas del graphene conjugadas a un anticuerpo específico del pico anti-SARS-CoV-2. Este biosensor se utiliza para detectar y la detección ultrasensibles de los antígenos SARS-CoV-2.

Dispositivos de Microfluidic

En dispositivos microfluidic, un polímero, un cristal, o viruta sobre papel se repara con cámaras y microcanales de la reacción. Usando capilar, vacío, o fuerzas electrocinéticas, este dispositivo mezcla y separa muestras líquidas.

Recientemente, una plataforma microfluidic Smartphone-basada se ha desarrollado para la detección colorimétrica de anticuerpos contra la infección VIH. Esta plataforma se compone de los nanorods y del polydimethylsiloxane de ZnO.       

Nanomaterials en el tratamiento de la infección viral

Los Nanomaterials, tales como coloide de plata, dióxido de titanio, y los nanoparticles del diphyllin, se consideran promesa de agentes y de las plataformas antivirus del droga-lanzamiento para la administración efectiva de la infección del coronavirus.

terapia génica Nano-basada

Pequeño RNAs de interferencia (siRNAs) es muy eficiente en reducir la réplica de los virus del ARN, tales como coronaviruses. La eficacia de tratamientos siRNA-basados depende estrictamente del alcance específico de la serie viral del interés y del lanzamiento celular apuntado del siRNA terapéutico. En este contexto, los nanocarriers no tóxicos, biocompatibles integrados por polímeros, los lípidos, los nanoparticles del polímero/del lípido, los nanohydrogels, el sílice, los dendrimers, los nanoparticles del óxido de hierro, o los nanoparticles híbridos del oro se consideran como plataformas prometedoras del siRNA-lanzamiento. Estos nanocarriers pueden perfeccionar estabilidad del siRNA previniendo la degradación enzimática.

Para el cargamento antivirus inhalable del siRNA y el lanzamiento aerosol-basado del siRNA antivirus en los pulmones, los nanocarriers del polímero/del lípido han mostrado resultados prometedores. Semejantemente, los nanoparticles Colesterol-conjugados del lípido han mostrado alta potencia en la entrega de las vacunas mRNA-basadas COVID-19.     

inmunoterapia Nano-basada

Las formas de Nanoparticulate de agentes inmunomoduladores han mostrado resultados prometedores en términos de modulación de las funciones de componentes inmunes y reducir toxicidad immunomodulation-relacionada. Además, los nanoparticles, tales como dendrimers, los liposomas, nanotubes del carbono, polímero-basaron los materiales, y los nanoparticles inorgánicos, se pueden incorporar con varios antígenos para una activación más robusta del sistema inmune.

vacunas Nano-basadas

Los nanoparticles antivirus se han utilizado como agentes immunostimulatory potenciales para el revelado vaccíneo. Por ejemplo, los nanoparticles del oro conjugados con el virus transmisible de la gastroenteritis de los cerdos se han utilizado para activar macrófagos, para inducir la producción del interferón, y para aumentar niveles de neutralización antis-coronavirus del anticuerpo en animales vacunados. Semejantemente, las conjugaciones del ácido ribonucleico y los nanoparticles ferritina-basados se han utilizado como caperuzas moleculares para desarrollar una vacuna contra MERS-CoV. La vacuna se ha mostrado para inducir una reacción fuerte del linfocito T y para ascender la producción del interferón.

Actualmente, la nanotecnología está desempeñando un papel cada vez más importante en la terapia antivirus para los coronaviruses. Los Nanomaterials se han desarrollado específicamente para perfeccionar el lanzamiento del biotherapeutics a través de barreras fisiológicas.  Una amplia gama de nanodevices potenciales, tales como nanosensors, nano-basaron vacunas, y los nanomedicines elegantes, gran esperanza de las ofertas de combate versiones transformadas actuales y futuras de 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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