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nanoweapons antimicrobiais Carbono-baseados para lutar COVID-19

Em um artigo de revisão recente publicado no jornal ACS Nano, os pesquisadores interdisciplinars avaliaram do mundo inteiro o papel de nanomaterials carbono-baseados (CBNs), tais como o fullerene, os pontos do carbono, o graphene, e os seus derivados como alternativas prometedoras para combater COVID-19 (doença 2019 do coronavirus) e outras infecções microbianas. Devido ao modo principalmente físico de acção de CBNs, há um de baixo-risco da resistência antimicrobial e de um espectro largo da actividade antimicrobial.

Nesta revisão, os pesquisadores apresentados CBNs com actividade antivirosa contra 13 envolveram os vírus único-encalhados positivo-sentido do RNA, incluindo o coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), o agente etiological de COVID-19.

A mostra de CBNs baixa ou nenhuma toxicidade aos seres humanos e são conseqüentemente terapêutica prometedora contra a pneumonia COVID-19 complexa e outros vírus, bactérias, e os fungos, incluindo aqueles que são multidrug-resistentes, os pesquisadores destacam.

“Os materiais alternativos tais como CBNs com actividade antimicrobial do largo-espectro intrínseco representam uma opção prometedora que supere provavelmente o problema microbiano da resistência devido a seus mecanismos antimicrobiais diferenciais.”

A manifestação pandémica recente de SARS-CoV-2 causou sobre 176 milhão infecções e sobre 3,8 milhão mortes global. Sem opções terapêuticas bem sucedidas, a pandemia continua a causar a morbosidade e a mortalidade significativas. A doença COVID-19 é associada com a pneumonia viral e a síndrome de aflição respiratória aguda (ARDS).

Quando os pesquisadores notaram a inflição do vírus causando COVID-19 moderado e severo, igualmente destacaram a propagação e a coexistência rápidas de SARS-CoV-2 com uma escala larga de outros tipos de micro-organismos clìnica relevantes, incluindo aqueles que são multidrug-resistentes. A pneumonia é desenfreado com resistência antibiótica.

Com resistência antibiótica no tratamento bacteriano da pneumonia, a encenação actual constitui uma situação risco de vida aos seres humanos. Relata-se que CBNs está emergindo como as opções prometedoras que mostraram a actividade antivirosa poderoso contra uma escala larga de vírus único-encalhados positivo-sentido envolvidos do RNA, incluindo o SARS-CoV-2.

“Também, exercem uma acção biocidal eficaz contra um espectro largo das bactérias, vírus, e os fungos, incluindo tensões multidrug-resistentes,” os pesquisadores adicionados.

Propor o CBNs como a próxima geração de antimicrobianos. Embora outros nanomaterials tais como a prata, o cobre, o titânio, ou os nanoparticles do zinco mostrem a largo-espectro poderoso propriedades antimicrobiais, existe resistência microbiana a estes nanomaterials e toxicidade alta às pilhas mamíferas.

CBNs tem propriedades originais: área muito altamente de superfície, condutibilidade elétrica e térmica excelente, biocompatibility, e a possibilidade a ser combinada igualmente com os polímeros projetados para desenvolver compostos antimicrobiais avançados do matéria biológico. Estes rendem o CBNs para ser candidatos potenciais para a terapêutica a longo prazo.

Em um diagrama esquemático, os pesquisadores igualmente apresentados como o CBNs em combinação com CAM (células estaminais mesenchymal) tem o potencial visar os eventos pathophysiological (durante uma infecção SARS-CoV-2), actuando como uma estratégia alternativa para tratar os pacientes COVID-19. Propor o uso de CBNs em combinação com terapias de célula estaminal para a regeneração do tecido também.

Os pesquisadores analisaram as propriedades antivirosas de CBNs individualmente, com cada estrutura carbono-baseada diferente, tal como o fullerene (um alótropo zero-dimensional), os pontos do carbono (ou os pontos do quantum do carbono), o graphene (CBNs bidimensional), e os derivados contra 13 vírus único-encalhados positivo-sentido envolvidos do RNA, tais como SARS-CoV-2. Os pesquisadores resumiram a lista de estudos em um formulário tabulado.

Quando o CBNs for nanomaterials prometedores como agentes antivirosos alternativos, seu mecanismo da acção não está compreendido ainda completamente. Os pesquisadores discutiram o mecanismo possível de cada CBNs na revisão, mencionando as propriedades immunostimulatory e seguido pelos aspectos toxicological.

“CBNs podia trabalhar directamente contra a partícula do vírus distorcendo o envelope ou a organização do capsid; adicionalmente, podem exercer um efeito steric do obstáculo fisicamente ocupando um local catalítico de uma enzima viral essencial ou uma cavidade do receptor,” observou os pesquisadores.

Em conclusão, os pesquisadores destacaram a actividade antivirosa prometedora de CBNs contra os 13 vírus envolvidos (HCoV, PRRSV, PEDV, HIV-1, HIV-2, FCoV, JEV, SIV, M-MuLV, ZIKV, DENV, HCV, e SARS-CoV-2), todos os vírus único-encalhados do RNA do positivo-sentido que pertencem ao grupo de Baltimore IV. Chamam estes CBNs “nanoweapons antimicrobiais” que pode ser empregado para combater SARS-CoV-2 e outros tipos de vírus, de bactérias, ou de fungos que causam a pneumonia, sublinhando as tensões multidrug-resistentes.

“Como uma aproximação revolucionária da tecnologia para tratar COVID-19, estes a terapêutica carbono-baseada pode fornecer uma descoberta significativa, porque estes nanomaterials permitem a escolha de objectivos de edições microbianas da resistência e podem potencial induzir a regeneração do tecido ao mesmo tempo.”

Journal reference:
  • Carbon-Based Nanomaterials: Promising Antiviral Agents to Combat COVID-19 in the Microbial-Resistant Era, Ángel Serrano-Aroca, Kazuo Takayama, Alberto Tuñón-Molina, Murat Seyran, Sk. Sarif Hassan, Pabitra Pal Choudhury, Vladimir N. Uversky, Kenneth Lundstrom, Parise Adadi, Giorgio Palù, Alaa A. A. Aljabali, Gaurav Chauhan, Ramesh Kandimalla, Murtaza M. Tambuwala, Amos Lal, Tarek Mohamed Abd El-Aziz, Samendra Sherchan, Debmalya Barh, Elrashdy M. Redwan, Nicolas G. Bazan, Yogendra Kumar Mishra, Bruce D. Uhal, and Adam Brufsky, ACS Nano 2021 15 (5), 8069-8086, DOI: 10.1021/acsnano.1c00629, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c00629
Dr. Ramya Dwivedi

Written by

Dr. Ramya Dwivedi

Ramya has a Ph.D. in Biotechnology from the National Chemical Laboratories (CSIR-NCL), in Pune. Her work consisted of functionalizing nanoparticles with different molecules of biological interest, studying the reaction system and establishing useful applications.

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