Recension:Nanobaserade plattformar för diagnos och behandling av COVID-19:Från bänkskiva till säng. Bildkredit:Shutterstock Svårt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), den orsakande patogenen av COVID-19, är en omslagen, enkeltrådig, positivt känsligt RNA-virus, som delar mer än 50% sekvenslikhet med andra dödliga medlemmar i den mänskliga coronavirusfamiljen, inklusive SARS-CoV och Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV).
SARS-CoV-2 sprids främst från person till person via stora andningsdroppar. Dock, några nya studier har indikerat möjligheten till luftburet överföring via små andnings aerosoler.
Infektion med SARS-CoV-2 initieras med bindning av viralt spikprotein till angiotensinkonverterande enzym 2 (ACE2) -receptor för värdceller. Vid receptorbindning, spikproteinet aktiveras proteolytiskt av värdcellproteaset TMPRSS2, vilket leder till dissociation av spiken S1/S2 -subenhet och sammansmältning av virushöljet med värdcellmembranet.
Att vara ett respiratoriskt virus, SARS-CoV-2 påverkar främst övre luftvägarna och orsakar lätt till svår lungsjukdom. Dock, viruset kan infektera andra vitala organ och orsaka ett brett spektrum av kliniska komplikationer, inklusive kardiovaskulär, neurologisk, mag -tarm, lever, och nefrologiska störningar.
Molekylära tekniker såsom omvänd transkription-polymeraskedjereaktion (RT-PCR) anses vara guldstandarden för diagnos av SARS-CoV-2-infektion. Dock, träffsäkerheten, känslighet, och specificiteten för RT-PCR beror strikt på virusets genetiska konsistens. Framväxten av nya mutationer i den virala målkomponenten kan potentiellt påverka den diagnostiska effektiviteten hos RT-PCR.
För bildbaserad och klinisk diagnostik av COVID-19, nanomaterial växer fram som lovande substrat på grund av deras unika optiska, elektronisk, magnetisk, och mekaniska egenskaper. Nanomaterial som har föreslagits för viral detektion inkluderar metall, kiseldioxid, och polymera nanopartiklar, kvantprickar, och kolnanorör.
Nanobiohybrid -plattformar
Nanomaterial kan konjugeras med specifika virala komponenter, såsom nukleinsyra eller protein, att utveckla nano-bio-hybridverktyg för att upptäcka virusinfektion. I detta tillvägagångssätt, multivalenta nanobaserade sonder används för signaltransduktion.
Kolorimetriska analysanordningar med silvernanopartiklar som kolorimetriska substrat har utvecklats för att detektera MERS-CoV-nukleinsyror. Liknande, guldnanopartiklar och kvantprickbaserade immunosensorer har utvecklats för att upptäcka aviär coronavirusinfektion. Sådana immunosensorbaserade metoder uppvisar högre noggrannhet och känslighet och snabbare behandlingstid än ELISA.
För att upptäcka aviär coronavirus, immunokromatografiska remsor har utvecklats med användning av konjugat av viral spikspecifik monoklonal antikropp och kolloidalt guld som spårämnen. Liknande, laterala flödesanalyser har utvecklats för exakt SARS-CoV-2-detektion. I dessa analyser, en pappersremsa är belagd med konjugat av guldnanopartikel och virusspecifika antikroppar i första raden. I den andra raden, fångstantikroppar används för beläggning. För upptäckt, biologiska prover placeras på remsan, och proteiner av intresse placeras på membranet. Efter bindning av virala antigener till nanopartikel -antikroppskonjugaten, hela komplexet flyter genom remsan och immobiliseras av infångningsantikropparna i den andra raden. Detta leder till att en färgad linje ser ut.
För att övervaka spik - ACE2 -interaktion, ett energioverföringssystem har utvecklats med hjälp av rekombinant spik RBD konjugerat med fluorescerande kvantpunkter, guld nanopartiklar, och celler som uttrycker GFP-märkt ACE2. Liknande, en avancerad fälteffekttransistorbiosensor har utvecklats med användning av grafenark konjugerade till en specifik anti-SARS-CoV-2 spikantikropp. Denna biosensor används för ultrakänslig avkänning och detektion av SARS-CoV-2-antigener.
Mikrofluidiska enheter
I mikrofluidiska enheter, en polymer-, glas-, eller pappersbaserat chip fixeras med reaktionskammare och mikrokanaler. Med kapillär, Vakuum, eller elektrokinetiska krafter, denna enhet blandar och separerar flytande prover.
Nyligen, en smartphone-baserad mikrofluidisk plattform har utvecklats för kolorimetrisk detektion av antikroppar mot HIV-infektion. Denna plattform består av ZnO -nanoroder och polydimetylsiloxan.
Nanomaterial, såsom silverkolloid, titandioxid, och difyllin -nanopartiklar, anses lovande antivirala medel och läkemedelsleveransplattformar för effektiv hantering av coronavirusinfektion.
Nanobaserad genterapi
Små störande RNA (siRNA) är mycket effektiva för att minska replikationen av RNA -virus, som coronavirus. Effekten av siRNA-baserade behandlingar beror strikt på specifik inriktning av virussekvensen av intresse och riktad cellulär leverans av terapeutiskt siRNA. I detta sammanhang, giftfri, biokompatibla nanobärare sammansatta av polymerer, lipider, polymer/lipidhybrid -nanopartiklar, nanohydrogels, kiseldioxid, dendrimerer, järnoxid nanopartiklar, eller guldnanopartiklar anses vara lovande siRNA-leveransplattformar. Dessa nanobärare kan förbättra siRNA -stabilitet genom att förhindra enzymatisk nedbrytning.
För inhalerbar antiviral siRNA-laddning och aerosolbaserad leverans av antiviralt siRNA i lungorna, polymer/lipid -nanobärare har visat lovande resultat. Liknande, Kolesterolkonjugerade lipid-nanopartiklar har visat hög styrka när det gäller att leverera mRNA-baserade COVID-19-vacciner.
Nanobaserad immunterapi
Nanopartikulära former av immunmodulerande medel har visat lovande resultat när det gäller att modulera immunkomponenternas funktioner och minska immunmoduleringsrelaterad toxicitet. Dessutom, nanopartiklar, såsom dendrimerer, liposomer, kolnanorör, polymerbaserade material, och oorganiska nanopartiklar, kan införlivas med flera antigener för en mer robust aktivering av immunsystemet.
Nanobaserade vacciner
Antivirala nanopartiklar har använts som potentiella immunstimulerande medel för vaccinutveckling. Till exempel, guldnanopartiklar konjugerade med svinöverförbart gastroenteritvirus har använts för att aktivera makrofager, framkalla interferonproduktion, och öka anti-coronavirus neutraliserande antikroppsnivåer hos vaccinerade djur. Liknande, konjugat av ribonukleinsyra och ferritinbaserade nanopartiklar har använts som molekylära chaperoner för att utveckla ett vaccin mot MERS-CoV. Vaccinet har visat sig framkalla ett starkt T -cellsvar och främja interferonproduktion.
För närvarande, nanoteknik spelar en allt viktigare roll i antiviral terapi för coronavirus. Nanomaterial har utvecklats specifikt för att förbättra leveransen av bioterapeutik över fysiologiska barriärer. Ett brett utbud av potentiella nanodatorer, såsom nanosensorer, nanobaserade vacciner, och smarta nanomediciner, erbjuder stort hopp för att bekämpa nuvarande och framtida muterade versioner av coronavirus.
GSK-3-hämmare visar lovande vid behandling av coronavirusinfektioner
Rotavirusvaccination är inte kopplad till risk för typ 1 -diabetes mellitus
E. coli superbug sprider sig genom dålig toaletthygien,
Är det mer sannolikt att kvinnor utvecklar lång COVID?
Det vaginala mikrobiomet kan påverka effekten av HIV -förebyggande behandling
Genetisk risk för autoimmunitet kan vara kopplad till skillnader i tarmmikrobiom
Mat påverkar selektivt tarmmikrober finner studie
Mat kan spela en roll för bildandet av den mikrobiella floran i människans tarm. Detta har visats gång på gång i flera studier och forskning. Nu har forskare från San Diego State University visat att
Vad är ett ERCP?
Om vi misstänker ett potentiellt problem med gallblåsan, gallsystem, bukspottkörteln, eller lever, vi kan beställa en endoskopisk retrograd kolangiopankreatografi (ERCP). Ett ERCP undersöker var mat
Ny forskning identifierar en koppling mellan tarmmikrobiomet och stroke
En nyligen genomförd studie utförd på Cleveland Clinic visar effekten av dieter som innehåller mycket kolin, som ofta finns i stora mängder i rött kött och äggulor, och trimetylamin på ökande stroke s