Review:nanogebaseerde platforms voor diagnose en behandeling van COVID-19:van tafel tot bed. Afbeelding tegoed:Shutterstock Ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), de veroorzaker van COVID-19, is een omhulde, enkelstrengs, positief-sense RNA-virus, die meer dan 50% sequentieovereenkomst deelt met andere dodelijke leden van de menselijke coronavirusfamilie, waaronder SARS-CoV en het Midden-Oosten ademhalingssyndroom coronavirus (MERS-CoV).
SARS-CoV-2 verspreidt zich voornamelijk van persoon tot persoon via grote ademhalingsdruppels. Echter, enkele recente studies hebben de mogelijkheid van overdracht via de lucht via kleine ademhalingsaerosolen aangetoond.
Infectie met SARS-CoV-2 begint met de binding van viraal spike-eiwit aan de angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2) -receptor van de gastheercel. Na receptorbinding, het spike-eiwit wordt proteolytisch geactiveerd door het gastheercelprotease TMPRSS2, wat leidt tot dissociatie van de spike S1/S2-subeenheid en fusie van de virale envelop met het gastheercelmembraan.
Omdat het een respiratoir virus is, SARS-CoV-2 treft voornamelijk de bovenste luchtwegen en veroorzaakt milde tot ernstige longaandoeningen. Echter, het virus kan andere vitale organen infecteren en een breed scala aan klinische complicaties veroorzaken, inclusief cardiovasculaire, neurologisch, gastro-intestinaal, lever, en nefrologische aandoeningen.
Moleculaire technieken zoals reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) worden beschouwd als de gouden standaard voor het diagnosticeren van SARS-CoV-2-infectie. Echter, de nauwkeurigheid, gevoeligheid, en specificiteit van RT-PCR zijn strikt afhankelijk van de genetische consistentie van het virus. De opkomst van nieuwe mutaties in de virale doelcomponent kan mogelijk de diagnostische efficiëntie van RT-PCR beïnvloeden.
Voor beeldgebaseerde en klinische diagnostiek van COVID-19, nanomaterialen komen naar voren als veelbelovende substraten vanwege hun unieke optische, elektronisch, magnetisch, en mechanische eigenschappen. Nanomaterialen die zijn voorgesteld voor virale detectie zijn onder meer metaal, silica, en polymere nanodeeltjes, kwantum stippen, en koolstof nanobuisjes.
Nanobiohybride platforms
Nanomaterialen kunnen worden geconjugeerd met specifieke virale componenten, zoals nucleïnezuur of eiwit, om nano-bio hybride tools te ontwikkelen om virale infecties op te sporen. Bij deze benadering multivalente op nano gebaseerde sondes worden gebruikt voor signaaltransductie.
Colorimetrische analytische apparaten met zilveren nanodeeltjes als colorimetrische substraten zijn ontwikkeld om MERS-CoV-nucleïnezuren te detecteren. evenzo, gouden nanodeeltjes en op kwantumdot gebaseerde immunosensoren zijn ontwikkeld om aviaire coronavirusinfectie te detecteren. Dergelijke op immunosensoren gebaseerde methoden vertonen een hogere nauwkeurigheid en gevoeligheid en een snellere doorlooptijd dan ELISA.
Om aviaire coronavirussen te detecteren, immunochromatografische strips zijn ontwikkeld met behulp van conjugaten van viraal spike-specifiek monoklonaal antilichaam en colloïdaal goud als tracers. evenzo, laterale flow-assays zijn ontwikkeld voor nauwkeurige SARS-CoV-2-detectie. In deze testen, een papieren strook wordt in de eerste regel gecoat met conjugaten van gouden nanodeeltjes en virusspecifieke antilichamen. In de tweede regel, capture-antilichamen worden gebruikt voor coating. Voor detectie, biologische monsters worden op de strip geplaatst, en eiwitten van belang worden op het membraan geplaatst. Na binding van virale antigenen aan de nanodeeltjes-antilichaamconjugaten, het hele complex stroomt door de strip en wordt geïmmobiliseerd door de capture-antilichamen in de tweede lijn. Dit leidt tot het verschijnen van een gekleurde lijn.
Om spike-ACE2-interactie te controleren, er is een energieoverdrachtssysteem ontwikkeld met behulp van recombinante spike RBD geconjugeerd met fluorescerende kwantumdots, gouden nanodeeltjes, en cellen die GFP-gelabeld ACE2 tot expressie brengen. evenzo, een geavanceerde biosensor met veldeffecttransistor is ontwikkeld met behulp van grafeenvellen geconjugeerd aan een specifiek anti-SARS-CoV-2 spike-antilichaam. Deze biosensor wordt gebruikt voor ultragevoelige detectie en detectie van SARS-CoV-2-antigenen.
Microfluïdische apparaten
In microfluïdische apparaten, een polymeer-, glas-, of op papier gebaseerde chip wordt gefixeerd met reactiekamers en microkanalen. Met behulp van capillair, vacuüm, of elektrokinetische krachten, dit apparaat mengt en scheidt vloeibare monsters.
Onlangs, er is een op smartphones gebaseerd microfluïdisch platform ontwikkeld voor colorimetrische detectie van antilichamen tegen hiv-infectie. Dit platform is samengesteld uit ZnO-nanostaafjes en polydimethylsiloxaan.
nanomaterialen, zoals zilvercolloïd, titaandioxide, en diphyllin nanodeeltjes, worden beschouwd als veelbelovende antivirale middelen en platformen voor medicijnafgifte voor het effectieve beheer van coronavirusinfectie.
Op nano gebaseerde gentherapie
Kleine interfererende RNA's (siRNA's) zijn zeer efficiënt in het verminderen van de replicatie van RNA-virussen, zoals coronavirussen. De werkzaamheid van op siRNA gebaseerde behandelingen hangt strikt af van specifieke targeting van de virale sequentie van belang en gerichte cellulaire levering van therapeutisch siRNA. In deze context, niet giftig, biocompatibele nanodragers samengesteld uit polymeren, lipiden, polymeer/lipide hybride nanodeeltjes, nanohydrogels, silica, dendrimeren, ijzeroxide nanodeeltjes, of gouden nanodeeltjes worden beschouwd als veelbelovende siRNA-leveringsplatforms. Deze nanodragers kunnen de stabiliteit van siRNA verbeteren door enzymatische afbraak te voorkomen.
Voor inhaleerbare antivirale siRNA-lading en aërosolgebaseerde afgifte van antiviraal siRNA in de longen, polymeer / lipide nanodragers hebben veelbelovende resultaten laten zien. evenzo, Cholesterol-geconjugeerde lipidenanodeeltjes hebben een hoge potentie getoond bij het afleveren van op mRNA gebaseerde COVID-19-vaccins.
Op nano gebaseerde immunotherapie
Nanodeeltjesvormen van immunomodulerende middelen hebben veelbelovende resultaten laten zien in termen van het moduleren van de functies van immuuncomponenten en het verminderen van aan immunomodulatie gerelateerde toxiciteit. In aanvulling, nanodeeltjes, zoals dendrimeren, liposomen, koolstof nanobuisjes, op polymeren gebaseerde materialen, en anorganische nanodeeltjes, kan worden opgenomen met verschillende antigenen voor een robuustere activering van het immuunsysteem.
Op nano gebaseerde vaccins
Antivirale nanodeeltjes zijn gebruikt als potentiële immunostimulerende middelen voor de ontwikkeling van vaccins. Bijvoorbeeld, gouden nanodeeltjes geconjugeerd met varkens overdraagbaar gastro-enteritisvirus zijn gebruikt om macrofagen te activeren, interferonproductie induceren, en het verhogen van anti-coronavirus neutraliserende antilichaamniveaus bij gevaccineerde dieren. evenzo, conjugaten van ribonucleïnezuur en op ferritine gebaseerde nanodeeltjes zijn gebruikt als moleculaire chaperons om een vaccin tegen MERS-CoV te ontwikkelen. Het is aangetoond dat het vaccin een sterke T-celrespons induceert en de productie van interferon bevordert.
Momenteel, nanotechnologie speelt een steeds belangrijkere rol in antivirale therapie voor coronavirussen. Nanomaterialen zijn specifiek ontwikkeld om de levering van biotherapeutica over fysiologische barrières te verbeteren. Een breed scala aan potentiële nanodevices, zoals nanosensoren, op nano gebaseerde vaccins, en slimme nanomedicijnen, biedt grote hoop voor de bestrijding van huidige en toekomstige gemuteerde versies van coronavirussen.
Onderzoek toont aan hoe darmmicroben maaggriep beïnvloeden
Hoogtepunten en belangrijkste aandachtspunten van de Boston Bacterial Meeting (BBM) 2019
Genetisch risico op auto-immuniteit kan verband houden met verschillen in darmmicrobioom
Menselijke coronavirussen hebben organische materialen nodig om efficiënt tussen oppervlakken te kunnen worden overgedragen
Kankerstof van gewone darmmicrobe
Darm- en orale microbiomen voorspellen de ernst van COVID-19
Mensen met IBS-symptomen die waarschijnlijk een laag vitamine D-gehalte hebben,
studie toont Als u een van de twee op de tien mensen bent die last heeft van symptomen van het prikkelbaredarmsyndroom (PDS), zoals een opgeblazen gevoel, maagkrampen en constipatie, het is zeer waars
Migratie beïnvloedt de darmflora, wat op zijn beurt de gezondheid beïnvloedt, vinden onderzoekers
De menselijke darm bevat biljoenen nuttige en vriendelijke bacteriën die het microbioom vormen. Deze microben blijken een grote invloed te hebben op de menselijke omstandigheden, waaronder de algemene
Wat u eet, kan de manier veranderen waarop antibiotica uw darmen beïnvloeden
Een nieuwe studie door onderzoekers van de Brown University in Rhode Island heeft aangetoond dat voeding van invloed kan zijn op hoe het darmmicrobioom wordt beïnvloed door behandeling met antibiotica