Gjennomgang:Nanobaserte plattformer for diagnose og behandling av COVID-19:Fra bordplaten til sengen. Bildekreditt:Shutterstock Alvorlig akutt respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), den forårsakende patogenen til COVID-19, er en innhyllet, enkeltstrenget, positivt sans RNA-virus, som deler mer enn 50% sekvenslikhet med andre dødelige medlemmer av den menneskelige coronavirus -familien, inkludert SARS-CoV og Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV).
SARS-CoV-2 sprer seg hovedsakelig fra person til person via store respirasjonsdråper. Derimot, noen nyere studier har indikert muligheten for luftbåren overføring via små respiratoriske aerosoler.
Infeksjon med SARS-CoV-2 starter med binding av viralt piggprotein til angiotensinkonverterende enzym 2 (ACE2) reseptor i vertscellen. Ved reseptorbinding, piggproteinet aktiveres proteolytisk av vertscelleproteasen TMPRSS2, som fører til dissosiasjon av piggen S1/S2 -underenhet og sammensmeltning av viralhylsteret med vertscellemembranen.
Å være et respiratorisk virus, SARS-CoV-2 påvirker først og fremst øvre luftveier og forårsaker mild til alvorlig lungesykdom. Derimot, viruset kan infisere andre vitale organer og forårsake et bredt spekter av kliniske komplikasjoner, inkludert kardiovaskulær, nevrologisk, mage -tarm, lever, og nefrologiske lidelser.
Molekylære teknikker som revers transkripsjon-polymerasekjedereaksjon (RT-PCR) regnes som gullstandarden for diagnostisering av SARS-CoV-2-infeksjon. Derimot, Nøyaktigheten, følsomhet, og spesifisiteten til RT-PCR avhenger strengt av virusets genetiske konsistens. Fremveksten av nye mutasjoner i den virale målkomponenten kan potensielt påvirke den diagnostiske effektiviteten til RT-PCR.
For bildebasert og klinisk diagnostikk av COVID-19, nanomaterialer dukker opp som lovende underlag på grunn av deres unike optiske, elektronisk, magnetisk, og mekaniske egenskaper. Nanomaterialer som har blitt foreslått for viraldeteksjon inkluderer metall, silika, og polymere nanopartikler, kvante prikker, og karbon nanorør.
Nanobiohybrid plattformer
Nanomaterialer kan konjugeres med spesifikke virale komponenter, slik som nukleinsyre eller protein, å utvikle nano-bio hybridverktøy for å oppdage virusinfeksjon. I denne tilnærmingen, multivalente nanobaserte sonder brukes for signaltransduksjon.
Kolorimetriske analytiske enheter med sølvnanopartikler som kolorimetriske underlag er utviklet for å påvise MERS-CoV-nukleinsyrer. På samme måte, gull-nanopartikkel og kvanteprikkbaserte immunosensorer er utviklet for å oppdage aviær koronavirusinfeksjon. Slike immunosensorbaserte metoder viser høyere nøyaktighet og følsomhet og raskere behandlingstid enn ELISA.
For å oppdage aviær koronavirus, immunokromatografiske strimler er utviklet ved bruk av konjugater av viralt piggspesifikt monoklonalt antistoff og kolloidalt gull som sporstoffer. På samme måte, laterale strømningsanalyser er utviklet for nøyaktig SARS-CoV-2-deteksjon. I disse analysene, en papirstrimmel er belagt med konjugater av gullnanopartikkel og virusspesifikke antistoffer i første linje. I den andre linjen, fangstantistoffer brukes til belegning. For deteksjon, biologiske prøver plasseres på stripen, og proteiner av interesse plasseres på membranen. Etter binding av virale antigener til nanopartikkel -antistoffkonjugatene, hele komplekset flyter gjennom stripen og immobiliseres av fangstantistoffene i den andre linjen. Dette fører til utseendet på en farget linje.
For å overvåke pigg - ACE2 -interaksjon, et energioverføringssystem er utviklet ved bruk av rekombinant pigg RBD konjugert med fluorescerende kvantepunkter, gull nanopartikler, og celler som uttrykker GFP-merket ACE2. På samme måte, en avansert felt-effekt-transistorbiosensor er utviklet ved bruk av grafenark som er konjugert til et spesifikt anti-SARS-CoV-2 piggantistoff. Denne biosensoren brukes til ultrasensitiv sensing og påvisning av SARS-CoV-2-antigener.
Mikrofluidiske enheter
I mikrofluidiske enheter, en polymer-, glass-, eller papirbasert chip festes med reaksjonskamre og mikrokanaler. Ved å bruke kapillær, vakuum, eller elektrokinetiske krefter, denne enheten blander og skiller væskeprøver.
Nylig, en smarttelefonbasert mikrofluid plattform er utviklet for kolorimetrisk påvisning av antistoffer mot HIV-infeksjon. Denne plattformen består av ZnO nanoroder og polydimetylsiloksan.
Nanomaterialer, som sølvkolloid, titandioksid, og diphyllin nanopartikler, regnes som lovende antivirale midler og plattformer for levering av legemidler for effektiv behandling av koronavirusinfeksjon.
Nano-basert genterapi
Små interfererende RNA (siRNA) er svært effektive for å redusere replikasjonen av RNA -virus, som koronavirus. Effekten av siRNA-baserte behandlinger avhenger strengt av spesifikk målretting av virussekvensen av interesse og målrettet mobil levering av terapeutisk siRNA. I denne sammenhengen, ikke giftig, biokompatible nanobærere sammensatt av polymerer, lipider, polymer/lipid hybrid nanopartikler, nanohydrogels, silika, dendrimere, jernoksid nanopartikler, eller gullnanopartikler anses som lovende siRNA-leveringsplattformer. Disse nanobærerne kan forbedre siRNA -stabilitet ved å forhindre enzymatisk nedbrytning.
For inhalerbar antiviral siRNA-lasting og aerosolbasert levering av antiviralt siRNA i lungene, polymer/lipid -nanobærere har vist lovende resultater. På samme måte, Kolesterolkonjugerte lipid-nanopartikler har vist høy styrke når det gjelder å levere mRNA-baserte COVID-19-vaksiner.
Nano-basert immunterapi
Nanopartikulære former for immunmodulerende midler har vist lovende resultater når det gjelder modulering av immunkomponenters funksjoner og reduksjon av immunmodulasjonsrelatert toksisitet. I tillegg, nanopartikler, som dendrimere, liposomer, karbon nanorør, polymerbaserte materialer, og uorganiske nanopartikler, kan inkorporeres med flere antigener for en mer robust aktivering av immunsystemet.
Nanobaserte vaksiner
Antivirale nanopartikler har blitt brukt som potensielle immunstimulerende midler for vaksineutvikling. For eksempel, gullnanopartikler konjugert med svineoverførbart gastroenterittvirus har blitt brukt til å aktivere makrofager, indusere interferonproduksjon, og øke anti-coronavirus nøytraliserende antistoffnivåer hos vaksinerte dyr. På samme måte, konjugater av ribonukleinsyre og ferritinbaserte nanopartikler har blitt brukt som molekylære chaperoner for å utvikle en vaksine mot MERS-CoV. Vaksinen har vist seg å indusere en sterk T -cellerespons og fremme interferonproduksjon.
For tiden, nanoteknologi spiller en stadig viktigere rolle i antiviral terapi for koronavirus. Nanomaterialer er utviklet spesielt for å forbedre levering av bioterapi på tvers av fysiologiske barrierer. Et bredt spekter av potensielle nanodeenheter, som nanosensorer, nanobaserte vaksiner, og smarte nanomedisiner, gir stort håp for å bekjempe nåværende og fremtidige muterte versjoner av koronavirus.
Forskning viser hvordan tarmmikrober påvirker mageinfluensa
Bruk FLUOstar Omega til å studere nye tarmbakterier som kan påvirke helsen vår
Tester som brukes til GERD -diagnose
Det vaginale mikrobiomet kan påvirke effekten av HIV -forebyggende behandling
Xylitol og grapefruktfrø ekstrakt viser løfte om å forhindre SARS-CoV-2 infeksjon,
Tiltak for å forhindre SARS-CoV-2 overføring gjennom avløpsvann i fattige regioner
Tannkjøttsykdom og risiko for spiserør og magekreft
Amerikanske forskere har publisert sine nye funn om tannkjøttsykdom i et forskningsbrev i den siste utgaven av tidsskriftet Mage med tittelen, Tannkjøttsykdom, tanntap, og risiko for øsofageal og ga
Tarmmikrober kan være knyttet til depresjon
Den menneskelige tarmen inneholder billioner av bakterier som danner tarmmikrobiomet eller mikrobiota. En ny forskning har knyttet sammensetningen av dette tarmmikrobiomet og depressiv lidelse. Studie
Forskere utvikler 3D -trykt pille som prøver bakterier som finnes i tarmen
Tarmmikrobiomet består av billioner av levende mikrober, og mer enn tusen bakteriearter. Det har vært kjent at tarmen spiller en viktig rolle i kroppens helse. Et team av universitetsingeniører kan ha