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Nanopolymer do polylysine de Hyperbranched como o antiviral potencial do largo-espectro contra SARS-CoV-2

A pandemia da doença do coronavirus (COVID-19) causada pelo coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) criou uma necessidade de desenvolver os antivirais novos do largo-espectro que são eficazes contra as variações existentes e em desenvolvimento.

Estudo: Actividade SARS-CoV-2 antivirosa eficaz de nanopolymers hyperbranched do polylysine. Crédito de imagem: Mongkolchon Akesin/ShutterstockEstudo: Actividade SARS-CoV-2 antivirosa eficaz de nanopolymers hyperbranched do polylysine. Crédito de imagem: Mongkolchon Akesin/Shutterstock

Polylysines possui uma carga positiva alta com uma estrutura polimérico linear e tem sido relatado mais cedo para inibir a réplica de HIV-1 e de vírus da gripe A. O estudo recentemente publicado no jornal Nanoscale tenta investigar a actividade antivirosa de nanopolymers hyperbranched do polylysine contra SARS-CoV-2.

Síntese e estrutura de nanopolymers hyperbranched do polylysine

Os polímeros de Hyperbranched (HP) são as macromoléculas que altamente são ramificadas e caracterizadas a estrutura e pela ramificação irregulares. HP sintetizou dos ácidos aminados tem a melhores solubilidade, biocompatibility, e estabilidade quando comparado a HP de outros precursores.

No estudo actual, os nanoparticles do polylysine de Hyperbranched (HPNs) foram sintetizados pela polimerização térmica da L-lisina apenas ou na presença do ácido bórico (HBO33) como um catalizador. O nanopolymer sintetizou usando a L-lisina e o ácido bórico foi usado executando o estudo.

A estrutura do HPNs foi analisada então usando a espectroscopia in situ de FTIR, que sugeriu que o HPNs estivesse feito de nanoparticles esféricos com dimensões na escala de 200-300 nanômetro e que pode ser dispersada no solvente da água e do sulfoxide (DMSO) Dimethyl. Os espectros de absorção do Uv-Vis de HPNs mostraram que exibem propriedades da fluorescência qual pode ser utilizado para executar estudos bioimaging para compreender suas interacções dentro da pilha.  

Citotoxidade da exibição de HPNs baixa

O HPNs foi avaliado para a citotoxidade e seu efeito antiviroso contra SARS-CoV-2 usando in vitro ensaios baseados em celulas. Remedesivir, é a primeira droga antivirosa aprovada por Food and Drug Administration contra SARS-CoV-2, foi empregado como a droga do controle no estudo actual.

O ensaio padrão da citotoxidade de MTS determina a dose tóxica das substâncias avaliando a viabilidade das pilhas. Foi usado para avaliar a citotoxidade de HPNs e para determinar sua concentração 50% citotóxico (CC)50.

As pilhas de Vero E6 foram expor às concentrações crescentes de HPNs ou de remdesivir, e o centímetro cúbico50 de HPNs foi para sido > 500 o μg mL-1, que era a dose a mais alta testada, e o centímetro cúbico50 do remdesivir era > 60 o μg mL-1.

HPNs exibiu a baixa citotoxidade quando comparado ao remdesivir. Era notável que o remdesivir e HPNs produziram uma perda média similar de viabilidade da pilha; contudo, a dose a mais alta em que remdesivir produziu o efeito era oito vezes menos do que aquela de HPNs.

Actividade antivirosa eficaz da exibição de HPNs    

A actividade antivirosa de HPNs foi testada expor as pilhas de Vero E6 às várias concentrações de HPNs ou do remdesivir da droga do controle e então contaminando os com SARS-CoV-2.

A réplica viral nestas pilhas contaminadas foi analisada então com a quantificação do nucleoprotein SARS-CoV-2 usando ELISA.

Os efeitos Cytopathic (CPE) são mudanças na estrutura das pilhas de anfitrião devido às infecções do vírus. A aparência do CPE vírus-induzido devido das pilhas destacadas foi avaliada igualmente usando a fotomicroscopia. Os resultados mostraram que HPNs exibiu a actividade antivirosa com um valor 50% inibitório (IC)50 da concentração 125 do μg mL-1 comparado ao remdesivir do controle, que mostrou a actividade antivirosa similar a uns relatórios mais adiantados com um IC50 1,9 do μg mL−1.

Em cima do exame de morfologias da pilha, encontrou-se que HPNs teve um efeito protector contra dano cytopathic duas vezes em sua concentração50 do IC quando mostrado para restaurar o monolayer de pilha de pilhas de Vero E6.

HPNs pode produzir efeitos antivirosos em fases diferentes do ciclo de vida SARS-CoV-2

A actividade antivirosa de HPNs foi avaliada executando um tratamento, uma pre-adsorção, e uns ensaios a tempo completo da cargo-adsorção. A inibição da réplica SARS-CoV-2 foi avaliada medindo os níveis virais da proteína do nucleocapsid usando ELISA.

O tratamento completo conduziu à inibição completa de réplica viral. Comparado aos controles não tratados, o tratamento da pre-adsorção conduziu à inibição de 26% na réplica viral, e havia um tratamento da cargo-adsorção da inibição de 72%. HPNs pode exibir sua actividade antivirosa actuando em fases diferentes do ciclo de vida viral. Igualmente observou-se que HPNs não mostrou nenhum efeito citotóxico em pilhas uninfected em todos os três ensaios.

Actividade antivirosa da exibição de HPNs penetrando as pilhas de anfitrião

O estudo tentou explorar a possibilidade de HPNs que exibe sua actividade antivirosa durante a fase viral da cargo-entrada penetrando as pilhas de anfitrião. As pilhas de Vero E6 foram incubadas nos media do crescimento que contêm duas concentrações diferentes de HPNs por seis e 24 horas, e a fluorescência resultante foi medida usando o cytometry de fluxo.

Encontrou-se que HPNs entrado eficientemente nas pilhas em ambos os pontos do tempo estudou, nas concentrações que tinham produzido mais cedo a eficácia antivirosa. Uma tomada dependente da dose de HPNs foi observada igualmente. Uma localização mais adicional de HPNs dentro das pilhas foi confirmada igualmente empregando o counterstain do azul trypan para extinguir a fluorescência fora das membranas de pilha.

A internalização de HPNs dentro das pilhas foi examinada igualmente usando a microscopia confocal. Os pontos verdes fluorescentes foram observados no citoplasma das pilhas de Vero E6 que foram incubadas com 250 μg mL−1 de HPNs por 24 horas. A presença de HPNs não foi observada nos núcleos das pilhas. A tomada de HPNs por pilhas de Vero E6 pode ocorrer com o endocytosis que necessidades de ser investigado mais.

Mecanismos da actividade antivirosa por HPNs

O mecanismo da actividade antivirosa de HPNs pode ser devido a sua interacção electrostática com vírus ou a sua estrutura hyperbranched que oferece uma vantagem para interagir com as proteínas do ponto em SARS-CoV-2.  Tem-se encontrado já que as moléculas do polylysine com carga positiva alta inibem a réplica viral com sua interacção electrostática com vírus.

Os resultados deste estudo sugerem que independentemente de exibir a actividade antivirosa no ponto de entrada dos vírus em pilhas de anfitrião, HPNs possa igualmente inibir a réplica viral e a brotamento enquanto podem penetrar as pilhas de anfitrião. Podem exercer sua actividade antivirosa actuando em várias fases do ciclo de vida SARS-CoV-2.

Journal reference:
  • Stagi, L. et al. (2021) "Effective SARS-CoV-2 antiviral activity of hyperbranched polylysine nanopolymers", Nanoscale. doi: 10.1039/d1nr03745e.
Dr. Maheswari Rajasekaran

Written by

Dr. Maheswari Rajasekaran

Maheswari started her science career with an undergraduate degree in Pharmacy and later went on to complete a master’s degree in Biotechnology in India. She then pursued a Ph.D. at the University of Arkansas for Medical Sciences in the USA.

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    Rajasekara, Maheswari. (2021, September 27). Nanopolymer do polylysine de Hyperbranched como o antiviral potencial do largo-espectro contra SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on November 30, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210927/Hyperbranched-polylysine-nanopolymer-as-potential-broad-spectrum-antiviral-against-SARS-CoV-2.aspx.

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