Revisión:Plataformas nanobasadas para el diagnóstico y tratamiento de COVID-19:de la mesa a la cabecera. Haber de imagen:Shutterstock Síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), el patógeno causante de COVID-19, es un envuelto, monocatenario virus de ARN de sentido positivo, que comparte más del 50% de similitud de secuencia con otros miembros letales de la familia del coronavirus humano, incluido el SARS-CoV y el síndrome respiratorio coronavirus de Oriente Medio (MERS-CoV).
El SARS-CoV-2 se transmite principalmente de persona a persona a través de grandes gotas respiratorias. Sin embargo, algunos estudios recientes han indicado la posibilidad de transmisión aérea a través de pequeños aerosoles respiratorios.
La infección por el SARS-CoV-2 se inicia con la unión de la proteína de pico viral al receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) de la célula huésped. Tras la unión del receptor, la proteína espiga es activada proteolíticamente por la proteasa de la célula huésped TMPRSS2, que conduce a la disociación de la subunidad de la espiga S1 / S2 y la fusión de la envoltura viral con la membrana de la célula huésped.
Al ser un virus respiratorio, El SARS-CoV-2 afecta principalmente al tracto respiratorio superior y causa una enfermedad pulmonar de leve a grave. Sin embargo, el virus puede infectar otros órganos vitales y causar una amplia gama de complicaciones clínicas, incluyendo cardiovascular, neurológico, gastrointestinal, hepático, y trastornos nefrológicos.
Las técnicas moleculares como la reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa (RT-PCR) se consideran el estándar de oro para diagnosticar la infección por SARS-CoV-2. Sin embargo, la exactitud, sensibilidad, y la especificidad de la RT-PCR dependen estrictamente de la consistencia genética del virus. La aparición de nuevas mutaciones en el componente viral diana puede afectar potencialmente la eficacia diagnóstica de la RT-PCR.
Para el diagnóstico clínico y basado en imágenes de COVID-19, Los nanomateriales están emergiendo como sustratos prometedores debido a su óptica única, electrónico, magnético, y propiedades mecánicas. Los nanomateriales que se han propuesto para la detección viral incluyen metal, sílice, y nanopartículas poliméricas, puntos cuánticos, y nanotubos de carbono.
Plataformas nanobiohíbridas
Los nanomateriales se pueden conjugar con componentes virales específicos, como el ácido nucleico o la proteína, Desarrollar herramientas híbridas nano-bio para detectar infecciones virales. En este enfoque, Las sondas multivalentes de base nano se utilizan para la transducción de señales.
Se han desarrollado dispositivos analíticos colorimétricos con nanopartículas de plata como sustratos colorimétricos para detectar ácidos nucleicos MERS-CoV. Similar, Se han desarrollado inmunosensores basados en nanopartículas de oro y puntos cuánticos para detectar la infección por coronavirus aviar. Dichos métodos basados en inmunosensores exhiben una mayor precisión y sensibilidad y un tiempo de respuesta más rápido que ELISA.
Para detectar coronavirus aviar, Se han desarrollado tiras inmunocromatográficas utilizando conjugados de anticuerpos monoclonales específicos de espigas virales y oro coloidal como trazadores. Similar, Se han desarrollado ensayos de flujo lateral para una detección precisa del SARS-CoV-2. En estos ensayos, una tira de papel se recubre con conjugados de nanopartículas de oro y anticuerpos específicos del virus en la primera línea. En la segunda línea, los anticuerpos de captura se utilizan para el recubrimiento. Para la detección, se colocan muestras biológicas en la tira, y las proteínas de interés se colocan en la membrana. Después de la unión de antígenos virales a los conjugados nanopartícula-anticuerpo, todo el complejo fluye a través de la tira y es inmovilizado por los anticuerpos de captura en la segunda línea. Esto conduce a la aparición de una línea de color.
Para monitorear el pico - interacción ACE2, se ha desarrollado un sistema de transferencia de energía utilizando RBD de pico recombinante conjugado con puntos cuánticos fluorescentes, nanopartículas de oro, y células que expresan ACE2 marcado con GFP. Similar, Se ha desarrollado un biosensor de transistor de efecto de campo avanzado utilizando láminas de grafeno conjugadas con un anticuerpo de pico anti-SARS-CoV-2 específico. Este biosensor se utiliza para la detección y detección ultrasensibles de antígenos del SARS-CoV-2.
Dispositivos de microfluidos
En dispositivos de microfluidos, un polímero vidrio-, o chip a base de papel se fija con cámaras de reacción y microcanales. Usando capilar, aspiradora, o fuerzas electrocinéticas, este dispositivo mezcla y separa muestras líquidas.
Recientemente, Se ha desarrollado una plataforma de microfluidos basada en teléfonos inteligentes para la detección colorimétrica de anticuerpos contra la infección por VIH. Esta plataforma está compuesta por nanobarras de ZnO y polidimetilsiloxano.
Nanomateriales, como coloide de plata, dióxido de titanio, y nanopartículas de difilina, se consideran agentes antivirales prometedores y plataformas de administración de fármacos para el tratamiento eficaz de la infección por coronavirus.
Terapia génica basada en nano
Los ARN interferentes pequeños (ARNip) son muy eficientes para reducir la replicación de los virus ARN, como coronavirus. La eficacia de los tratamientos basados en ARNip depende estrictamente del direccionamiento específico de la secuencia viral de interés y del suministro celular dirigido del ARNsi terapéutico. En este contexto, no tóxico, nanoportadores biocompatibles compuestos de polímeros, lípidos nanopartículas híbridas de polímero / lípido, nanohidrogeles, sílice, dendrímeros, nanopartículas de óxido de hierro, o las nanopartículas de oro se consideran plataformas prometedoras de suministro de ARNip. Estos nanoportadores pueden mejorar la estabilidad del ARNip al prevenir la degradación enzimática.
Para la carga de ARNip antivírico inhalable y la administración en aerosol de ARNip antiviral en los pulmones, Los nanoportadores de polímeros / lípidos han mostrado resultados prometedores. Similar, Las nanopartículas de lípidos conjugados con colesterol han demostrado una alta potencia para administrar vacunas COVID-19 basadas en ARNm.
Inmunoterapia de base nano
Las formas nanoparticuladas de agentes inmunomoduladores han mostrado resultados prometedores en términos de modular las funciones de los componentes inmunitarios y reducir la toxicidad relacionada con la inmunomodulación. Además, nanopartículas, como los dendrímeros, liposomas, nanotubos de carbon, materiales a base de polímeros, y nanopartículas inorgánicas, se puede incorporar con varios antígenos para una activación más robusta del sistema inmunológico.
Vacunas de base nano
Se han utilizado nanopartículas antivirales como agentes inmunoestimuladores potenciales para el desarrollo de vacunas. Por ejemplo, Se han utilizado nanopartículas de oro conjugadas con el virus de la gastroenteritis transmisible porcina para activar los macrófagos. inducir la producción de interferón, y aumentar los niveles de anticuerpos neutralizantes anti-coronavirus en animales vacunados. Similar, Se han utilizado conjugados de ácido ribonucleico y nanopartículas a base de ferritina como chaperones moleculares para desarrollar una vacuna contra MERS-CoV. Se ha demostrado que la vacuna induce una fuerte respuesta de las células T y promueve la producción de interferón.
En la actualidad, La nanotecnología está desempeñando un papel cada vez más importante en la terapia antiviral para los coronavirus. Los nanomateriales se han desarrollado específicamente para mejorar la administración de bioterapéuticos a través de barreras fisiológicas. Una amplia gama de nanodispositivos potenciales, como nanosensores, vacunas de base nano, y nanomedicinas inteligentes, ofrece una gran esperanza para combatir las versiones mutadas actuales y futuras de los coronavirus.
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