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Nanopolymer del polylysine de Hyperbranched como amplio-espectro potencial antivirus contra SARS-CoV-2

El pandémico de la enfermedad del coronavirus (COVID-19) causado por el coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática ha creado una necesidad de desarrollar los antivirals nuevos del amplio-espectro que son efectivos contra las variantes existentes y de desarrollos.

Estudio: Actividad antivirus efectiva SARS-CoV-2 de los nanopolymers hyperbranched del polylysine. Haber de imagen: Mongkolchon Akesin/ShutterstockEstudio: Actividad antivirus efectiva SARS-CoV-2 de los nanopolymers hyperbranched del polylysine. Haber de imagen: Mongkolchon Akesin/Shutterstock

Polylysines posee una alta carga positiva con una estructura polimérica lineal y se ha denunciado anterior para inhibir la réplica de HIV-1 y de los virus de la gripe A. El estudio recientemente publicado en el gorrón Nanoscale tentativa investigar la actividad antivirus de los nanopolymers hyperbranched del polylysine contra SARS-CoV-2.

Síntesis y estructura de los nanopolymers hyperbranched del polylysine

Los polímeros de Hyperbranched (HP) son las macromoléculas que son de muchas ramas y caracterizadas por la estructura y ramificarse irregulares. HP sintetizó de los aminoácidos tiene una mejores solubilidad, biocompatibility, y estabilidad cuando estaba comparado a HP de otros precursores.

En el actual estudio, los nanoparticles del polylysine de Hyperbranched (HPNs) fueron sintetizados por la polimerización térmica de la L-lisina solamente o en presencia del ácido bórico (HBO33) como catalizador. El nanopolymer sintetizado usando la L-lisina y el ácido bórico fue utilizado para realizar el estudio.

La estructura del HPNs entonces era analizada usando la espectroscopia in situ de FTIR, que sugirió que el HPNs esté hecho de nanoparticles esféricos con dimensiones en el rango de 200-300 nanómetro y que ella puede ser dispersada en disolvente del agua y del sulfóxido (DMSO) Dimethyl. Los espectros de amortiguación de las Ultravioleta-Fuerzas de HPNs mostraron que exhiben propiedades de la fluorescencia cuál se puede utilizar para realizar estudios bioimaging para entender sus acciones recíprocas dentro de la célula.  

Citotoxicidad inferior de la pieza de convicción de HPNs

El HPNs fue fijado para la citotoxicidad y su efecto antivirus contra SARS-CoV-2 usando análisis célula-basados ines vitro. Remedesivir, es la primera droga antivirus aprobada por Food and Drug Administration contra SARS-CoV-2, fue empleado como la droga del mando en el actual estudio.

El análisis estándar de la citotoxicidad de MTS determina la dosis tóxica de substancias evaluando la viabilidad de células. Fue utilizado para fijar la citotoxicidad de HPNs y para determinar su concentración el 50% citotóxica (CC)50.

Las células de Vero E6 fueron expuestas a las concentraciones cada vez mayores de HPNs o de remdesivir, y el centímetro cúbico50 de HPNs era calculado para ser > 500 el μg ml-1, que era la dosis más alta probada, y el centímetro cúbico50 de remdesivir era > 60 el μg ml-1.

HPNs exhibió citotoxicidad inferior cuando estaba comparado al remdesivir. Era notable que el remdesivir y HPNs produjeron una baja media similar de la viabilidad de la célula; sin embargo, la dosis más alta en que remdesivir produjo el efecto era ocho veces menos que el de HPNs.

Actividad antivirus efectiva de la pieza de convicción de HPNs    

La actividad antivirus de HPNs fue probada exponiendo las células de Vero E6 a las diversas concentraciones de HPNs o del remdesivir de la droga del mando y después infectándolos con SARS-CoV-2.

La réplica viral en estas células infectadas entonces era analizada con la cuantificación de la nucleoproteína SARS-CoV-2 usando ELISA.

Los efectos citopáticos (CPE) son cambios en la estructura de las células huesped debido a las infecciones del virus. El aspecto de las células separadas debido al CPE inducido por virus también fue fijado usando microscopia liviana. Los resultados mostraron que HPNs exhibió actividad antivirus con un valor el 50% inhibitorio (IC)50 de la concentración 125 del μg ml-1 comparado al remdesivir del mando, que mostró la actividad antivirus similar a partes anteriores con IC50 1,9 del μg ml−1.

Sobre el examen de las morfologías de la célula, fue encontrado que HPNs tenía un efecto protector contra daño citopático en dos veces su concentración50 de IC cuando estaba mostrado para restablecer la capa monomolecular de célula de las células de Vero E6.

HPNs puede producir efectos antivirus en diversos escenarios del ciclo vital SARS-CoV-2

La actividad antivirus de HPNs fue fijada realizando un tratamiento, una pre-adsorción, y análisis a tiempo completo de la poste-adsorción. La inhibición de la réplica SARS-CoV-2 fue fijada midiendo los niveles virales de la proteína del nucleocapsid usando ELISA.

El tratamiento completo dio lugar a la inhibición completa de la réplica viral. Comparado a los mandos no tratados, el tratamiento de la pre-adsorción dio lugar a la inhibición del 26% en la réplica viral, y había tratamiento de la poste-adsorción de la inhibición del 72%. HPNs puede exhibir su actividad antivirus actuando en diversos escenarios del ciclo vital viral. También fue observado que HPNs no mostró ningún efecto citotóxico sobre las células no infectadas en todos los tres análisis.

Actividad antivirus de la pieza de convicción de HPNs penetrando las células huesped

El estudio tentativa explorar la posibilidad de HPNs que exhibía su actividad antivirus durante la fase viral de la postentrada penetrando las células huesped. Las células de Vero E6 fueron incubadas en los ambientes del incremento que contenían dos diversas concentraciones de HPNs por seis y 24 horas, y la fluorescencia resultante fue medida usando cytometry de flujo.

Fue encontrado que HPNs entrado eficientemente en las células en ambos los puntos del tiempo estudió, en las concentraciones que habían producido anterior eficacia antivirus. Una absorción dosis-relacionada de HPNs también fue observada. La localización adicional de HPNs dentro de las células también fue confirmada empleando el counterstain del azul trypan para apagar fluorescencia fuera de las membranas celulares.

La internalización de HPNs dentro de las células también fue examinada usando microscopia confocal. Los sitios verdes fluorescentes fueron observados en el citoplasma de las células de Vero E6 que fueron incubadas con 250 el μg mL−1 de HPNs por 24 horas. La presencia de HPNs no fue observada en los núcleos de las células. La absorción de HPNs por las células de Vero E6 puede ocurrir con el endocytosis que las necesidades de ser investigado más lejos.

Mecanismos de la actividad antivirus por HPNs

El mecanismo de la actividad antivirus de HPNs puede ser debido a su acción recíproca electroestática con los virus o a su estructura hyperbranched que ofrece una ventaja para obrar recíprocamente con las proteínas del pico en SARS-CoV-2.  Se ha encontrado ya que las moléculas del polylysine con la alta carga positiva inhiben la réplica viral con su acción recíproca electroestática con los virus.

Las conclusión de este estudio sugieren que aparte de la exhibición de actividad antivirus actualmente el asiento de los virus en las células huesped, HPNs pueda también inhibir la réplica viral y el florecimiento mientras que pueden penetrar las células huesped. Pueden ejercer su actividad antivirus actuando en las diversas fases del ciclo vital 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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