Katsaus:Nanopohjaiset alustat COVID-19:n diagnosointiin ja hoitoon:Benchtopista sängylle. Kuva:Shutterstock Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus 2 (SARS-CoV-2), taudinaiheuttaja COVID-19, on kirjekuori, yksisäikeinen, positiivisen tunteen RNA-virus, jolla on yli 50% samankaltaisuus sekvenssin kanssa ihmisen koronavirusperheen muiden tappavien jäsenten kanssa, mukaan lukien SARS-CoV ja Lähi-idän hengitystieoireyhtymä koronavirus (MERS-CoV).
SARS-CoV-2 leviää pääasiassa ihmisestä toiseen suurten hengityspisaroiden kautta. Kuitenkin, jotkut viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet mahdollisuuden tarttua ilmassa pienten hengityselinten aerosolien kautta.
SARS-CoV-2-infektio alkaa viruspiikkiproteiinin sitoutumisella isäntäsolun angiotensiiniä konvertoivan entsyymin 2 (ACE2) reseptoriin. Reseptorin sitoutumisen jälkeen piikkiproteiini aktivoituu proteolyyttisesti isäntäsolun proteaasin TMPRSS2 avulla, mikä johtaa piikin S1/S2 -alayksikön dissosioitumiseen ja viruskuoren fuusioon isäntäsolukalvon kanssa.
Koska on hengitystievirus, SARS-CoV-2 vaikuttaa pääasiassa ylähengitysteihin ja aiheuttaa lieviä tai vaikeita keuhkosairauksia. Kuitenkin, virus voi tartuttaa muita elintärkeitä elimiä ja aiheuttaa monenlaisia kliinisiä komplikaatioita, mukaan lukien sydän- ja verisuonitaudit, neurologinen, ruoansulatuskanava, maksan, ja nefrologiset häiriöt.
Molekyylitekniikoita, kuten käänteistranskription polymeraasiketjureaktiota (RT-PCR), pidetään kultaisena standardina SARS-CoV-2-infektion diagnosoinnissa. Kuitenkin, tarkkuus, herkkyys, ja RT-PCR:n spesifisyys riippuvat ehdottomasti viruksen geneettisestä johdonmukaisuudesta. Uusien mutaatioiden syntyminen kohdeviruskomponentissa voi mahdollisesti vaikuttaa RT-PCR:n diagnostiseen tehokkuuteen.
COVID-19:n kuvapohjaiseen ja kliiniseen diagnosointiin nanomateriaalit ovat nousussa lupaaviksi substraateiksi ainutlaatuisen optisen elektroninen, magneettinen, ja mekaaniset ominaisuudet. Nanomateriaaleja, joita on ehdotettu virusten havaitsemiseksi, ovat metalli, piidioksidi, ja polymeeriset nanohiukkaset, kvanttipisteitä, ja hiilinanoputket.
Nanobiohybridialustat
Nanomateriaalit voidaan konjugoida tiettyjen viruskomponenttien kanssa, kuten nukleiinihappo tai proteiini, kehittää nano-bio-hybridityökaluja virusinfektion havaitsemiseksi. Tässä lähestymistavassa signaalinsiirtoon käytetään moniarvoisia nano-pohjaisia koettimia.
MERS-CoV-nukleiinihappojen havaitsemiseksi on kehitetty kolorimetrisiä analyyttisiä laitteita, joissa on kolorimetrisiä substraatteja hopeananohiukkasia. Samoin, lintujen koronavirusinfektion havaitsemiseksi on kehitetty kultaisia nanohiukkasia ja kvanttipisteisiin perustuvia immunosensoreita. Tällaiset immunosensoripohjaiset menetelmät osoittavat suurempaa tarkkuutta ja herkkyyttä ja nopeampaa läpimenoaikaa kuin ELISA.
Lintujen koronavirusten havaitsemiseksi immunokromatografisia nauhoja on kehitetty käyttämällä merkkiaineina viruspiikkispesifisen monoklonaalisen vasta-aineen ja kolloidisen kullan konjugaatteja. Samoin, Sivuvirtausmääritykset on kehitetty tarkkaa SARS-CoV-2-havaitsemista varten. Näissä määrityksissä, paperiliuska on päällystetty kullan nanopartikkelin ja virusspesifisten vasta-aineiden konjugaateilla ensimmäisellä rivillä. Toisella rivillä päällystykseen käytetään sieppausvasta -aineita. Havaitsemista varten biologiset näytteet asetetaan nauhalle, ja kiinnostuksen kohteena olevat proteiinit asetetaan kalvolle. Kun virusantigeenit ovat sitoutuneet nanohiukkas -vasta -ainekonjugaatteihin, koko kompleksi virtaa nauhan läpi ja on immobilisoitu toisen linjan sieppausvasta -aineiden avulla. Tämä johtaa värillisen viivan syntymiseen.
Piikin seuranta - ACE2 -vuorovaikutus, energiansiirtojärjestelmä on kehitetty käyttämällä rekombinanttia piikki -RBD:tä, joka on konjugoitu fluoresoivilla kvanttipisteillä, kultaiset nanohiukkaset, ja solut, jotka ilmentävät GFP-merkittyä ACE2:ta. Samoin, kehittynyt kenttävaikutteinen transistoribiosensori on kehitetty käyttäen grafeenilevyjä, jotka on konjugoitu tiettyyn anti-SARS-CoV-2-piikkivasta-aineeseen. Tätä biosensoria käytetään ultra-herkkään SARS-CoV-2-antigeenien tunnistamiseen ja havaitsemiseen.
Mikrofluidiset laitteet
Mikrofluidilaitteissa polymeeri-, lasi-, tai paperipohjainen siru kiinnitetään reaktiokammioilla ja mikrokanavilla. Käyttämällä kapillaaria, tyhjiö, tai sähkökineettisiä voimia, tämä laite sekoittaa ja erottaa nestenäytteet.
Äskettäin, älypuhelimeen perustuva mikrofluidialusta on kehitetty HIV-infektion vasta-aineiden kolorimetriseen havaitsemiseen. Tämä alusta koostuu ZnO -nanopaloista ja polydimetyylisiloksaanista.
Nanomateriaalit, kuten hopeakolloidi, titaanidioksidi, ja difylliinin nanohiukkaset, pidetään lupaavina viruslääkkeinä ja lääkkeiden jakelualustoina koronavirusinfektion tehokkaaseen hallintaan.
Nanopohjainen geeniterapia
Pienet häiritsevät RNA:t (siRNA:t) vähentävät erittäin tehokkaasti RNA -virusten replikaatiota, kuten koronavirukset. SiRNA-pohjaisten hoitojen tehokkuus riippuu ehdottomasti kiinnostuksen kohteena olevan virussekvenssin spesifisestä kohdentamisesta ja terapeuttisen siRNA:n kohdennetusta solunvälityksestä. Tässä asiayhteydessä, myrkytön, bioyhteensopivat nanokantajat, jotka koostuvat polymeereistä, lipidit, polymeeri/lipidi -hybridi -nanohiukkaset, nanohydrogeelit, piidioksidi, dendrimers, rautaoksidin nanohiukkaset, tai kultaisia nanohiukkasia pidetään lupaavina siRNA-jakelualustoina. Nämä nanokantajat voivat parantaa siRNA:n vakautta estämällä entsymaattista hajoamista.
Hengitettävään viruksenvastaiseen siRNA-lataukseen ja aerosolipohjaiseen viruksenvastaisen siRNA:n antamiseen keuhkoihin, polymeerin/lipidin nanokantajat ovat osoittaneet lupaavia tuloksia. Samoin, Kolesteroliin konjugoidut lipidipartikkelit ovat osoittaneet suurta tehoa mRNA-pohjaisten COVID-19-rokotteiden antamisessa.
Nanopohjainen immunoterapia
Immunomoduloivien aineiden nanopartikkeliset muodot ovat osoittaneet lupaavia tuloksia immuunikomponenttien toimintojen moduloinnissa ja immunomodulaatioon liittyvän toksisuuden vähentämisessä. Lisäksi, nanohiukkaset, kuten dendrimeerit, liposomit, hiilinanoputket, polymeeripohjaiset materiaalit, ja epäorgaaniset nanohiukkaset, voidaan yhdistää useiden antigeenien kanssa immuunijärjestelmän tehokkaampaa aktivointia varten.
Nanopohjaiset rokotteet
Antiviraalisia nanohiukkasia on käytetty mahdollisina immunostimuloivina aineina rokotteen kehittämisessä. Esimerkiksi, kultaisia nanohiukkasia, jotka on konjugoitu sikojen tarttuvan gastroenteriittiviruksen kanssa, on käytetty makrofagien aktivointiin, indusoi interferonin tuotantoa, ja lisätä koronaviruksen vastaisia neutraloivia vasta-aineita rokotetuilla eläimillä. Samoin, ribonukleiinihapon ja ferritiinipohjaisten nanohiukkasten konjugaatteja on käytetty molekyylipapereina kehittämään rokote MERS-CoV:tä vastaan. Rokotteen on osoitettu indusoivan vahvaa T -soluvastetta ja edistävän interferonin tuotantoa.
Tällä hetkellä, nanoteknologialla on yhä tärkeämpi rooli koronavirusten antiviraalisessa hoidossa. Nanomateriaalit on kehitetty erityisesti parantamaan bioterapeuttisten aineiden jakelua fysiologisten esteiden yli. Laaja valikoima mahdollisia nanolaitteita, kuten nanosensorit, nanopohjaiset rokotteet, ja älykkäitä nanolääkkeitä, tarjoaa suurta toivoa koronavirusten nykyisten ja tulevien mutatoituneiden versioiden torjumiseksi.
Punkit kantavat nyt useita sairauksia,
Maaseudun ja kaupunkien mikrobiota eroaa nuoresta iästä,
Ylempi endoskopia
Tutkimuksessa tarkastellaan aerobiomeja,
Kaasun havaitseva elektroninen pilleri ruoansulatuskanavan vaivojen diagnosoimiseksi
Ovatko naiset todennäköisemmin kehittyneet pitkään COVIDiin?
Raa'an ruoan syöttäminen lemmikeille on turvallista,
löytää uuden tutkimuksen Suuri monikansallinen tutkimus osoittaa, että lemmikkieläinten omistajat eivät usko, että raakaruokinta lisää kotitalouksien tartuntariskiä. Raakaruokiin kuuluu kaikki kypsent
Tiettyjen suolistobakteerien esiintyminen äideillä voi suojata vauvoja ruoka -allergioilta
Australian Deakin -yliopiston tutkijat ovat havainneet, että tietyt bakteerit, jotka ovat äidin suolessa raskauden aikana, voivat suojata vauvaansa ruoka -allergioiden kehittymiseltä ensimmäisen elinv
Tutkimukset osoittavat, miten suoliston mikrobit vaikuttavat mahainfluenssaan
Uusi tutkimus osoittaa, että suoliston mikrobit voivat moduloida norovirusinfektion (mahainfluenssa, tai talven oksenteluvika), suoliston sijainnin perusteella. Julkaistu lehdessä Luonnon mikrobiolog