О появлении коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) впервые было сообщено в Ухане, Китай, в 2019 году. Впоследствии Всемирное здравоохранение объявило глобальную вспышку нового вируса пандемией. Организация (ВОЗ) в марте 2020 года. Пандемия широко известна как коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19). SARS-CoV-2 чрезвычайно опасен и имеет высокую скорость передачи. На сегодняшний день он унес более 4,71 миллиона жизней во всем мире.

<img alt=" Исследование: применение наноматериалов при пандемии COVID-19. Изображение предоставлено: миллиард фотографий / Shutterstock "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/9/shutterstock_1768695347.jpg "style =" width: 1200px; height: 800px; "title =" Исследование: применение наноматериалов в пандемии COVID-19. Изображение предоставлено: миллиард фотографий / Shutterstock "width =" 1200 "height =" 800 "/> Исследование: Применение наноматериалов во время пандемии COVID-19. Изображение предоставлено: миллиард фотографий / Shutterstock

Нанотехнологии широко применялись в биомедицине, особенно для контролируемой доставки лекарств, диагностики и лечения различных заболеваний. В ответ на нынешнюю пандемию многие лаборатории по всему миру применили эту технологию. Области применения включают разработку масок для лица с фильтрами, покрытыми наноматериалами, вакцин с нанометровыми адъювантами, доступных и быстрых наборов для диагностики COVID-19.

В новом обзоре, опубликованном в Rare Metals основное внимание уделяется применению наноматериалов для борьбы с продолжающейся пандемией COVID-19. В этой статье показано, что наноматериалы помогают предотвращать, диагностировать и лечить людей, инфицированных SARS-CoV-2.

Наноматериалы и профилактика вирусов

Ученые обнаружили, что обычно SARS-CoV-2 передается через капли от инфицированного человека, когда он кашляет или чихает. Иногда эти капли прилипают к окружающим поверхностям, таким как дверные ручки, или на защитное снаряжение медицинских работников. Исследование показало, что SARS-CoV-2 остается активным в течение семи дней на лицевой маске, которую носит инфицированный человек. Когда здоровые люди касаются этих загрязненных участков, они подвергаются высокому риску заражения COVID-19.

Нанотехнология помогла разработать маски для лица с двойной функцией, то есть защитой от вируса SARS-CoV-2 и превосходными свойствами самодезинфекции. Кроме того, использование наноматериалов при разработке дезинфицирующих средств для поверхностей со свойствами самодезинфекции было чрезвычайно полезным для больниц и медицинских учреждений.

Предыдущие исследования показали, что такие металлы, как серебро и медь, обладают превосходными противовирусными свойствами. Как и ожидалось, серебряные и медные наноматериалы показали высокое соотношение поверхности к объему и улучшенные биологические функции. Точно так же наночастицы золота могут дезактивировать вирусы и бактерии, катализируя определенные реакции с образованием активных форм кислорода (АФК) под воздействием света с определенной длиной волны.

Ученые также разработали неметаллические наноматериалы, например, гидрофобный графеновый наноматериал, для лицевых масок со свойствами самодезинфекции. Кроме того, наноразмерное волокнистое покрытие TiO ₂ улучшает фильтрующие свойства лицевых масок. Неорганические нанокластеры (NC) обладают внутренней бактерицидной и противовирусной активностью, чтобы минимизировать накопление вредных патогенов в порах нановолокон.

Наноматериалы и диагностика COVID-19

Наноматериалы, особенно нанобиосенсоры, могут повысить качество и эффективность процесса обнаружения. Характеристики быстрого обнаружения и немедленного реагирования делают эти датчики идеальными для медицинских приложений. В настоящее время обнаружение COVID-19 имеет решающее значение для основных профилактических мероприятий.

Ученые разработали биосенсорную систему COVID-19 на основе наноматериалов в сочетании с одностадийной изотермической амплификацией, опосредованной петлей обратной транскрипции. Этот биосенсор может успешно диагностировать COVID-19. Другой биосенсор, основанный на полевом транзисторе (FET), может эффективно обнаруживать вирус COVID-19 в медицинских образцах. Последний класс биосенсоров был синтезирован из графеновых нанолистов, модифицированных спайковым антителом COVID-19, и может эффективно идентифицировать спайковый белок COVID-19.

Недавно ученые разработали новый биосенсор, покрывая графеновые листы полевого транзистора антителом к ​​шиповому белку COVID-19. Предел обнаружения антигенного белка-мишени COVID-19 составляет 1 фг · мл ^-1 . Поскольку это значительно ниже, чем традиционные концентрации обнаружения, сложность отбора проб значительно снижается. Другая группа исследователей разработала биотест на основе наночастиц золота, покрытых тиол-модифицированными антисмысловыми олигонуклеотидами. Это позволяет точно диагностировать COVID-19 за несколько минут.

Наночастицы в вакцинах против COVID-19

Вакцины запускают иммунную систему через введение антигенов. Обычные вакцины обладают множеством проблем, таких как низкая стабильность кровотока и неспособность вызвать устойчивый и адекватный иммунный ответ. Вакцины, вырабатывающие более высокие уровни антител, считаются эффективными, но в большинстве случаев эти вакцины также имеют более сильные побочные эффекты.

В последнее время вакцины с наночастицами считаются хорошей альтернативой традиционным вакцинам. Основными преимуществами вакцин на основе наноматериалов являются контролируемая кинетика лекарственного средства, высокая полезная нагрузка и высокая стабильность. Кроме того, в вакцинах на основе ДНК и РНК требуется дополнительный вектор. Ученые обнаружили, что адъюванты вакцин, полученные из наночастиц, обладают многими полезными свойствами, включая медленное высвобождение, устойчивую индукцию гуморальных и клеточных ответов и повышенную эффективность вакцины.

Sinopharm, фармацевтическая группа в Китае, в сотрудничестве с Уханьским институтом биологических продуктов, использовала соли алюминия, графен, наночастицы кремнезема, наночастицы золота, липосомы и полимеризованные наночастицы в качестве адъювантов вакцин. Moderna использовала липидную инкапсуляцию для разработки своей вакцины против COVID-19. Основываясь на иммуногенности, несколько исследований показали, что наночастицы золота, наночастицы шипованного белка и полые полимерные наночастицы могут эффективно вызывать иммунный ответ человека против коронавирусов.

Наноматериалы и противовирусные препараты

Наноматериалы, например липосомы и наночастицы PLGA, можно использовать для инкапсулирования противовирусных лекарственных средств, которые способствуют длительной циркуляции и замедленному высвобождению лекарств. Эта технология улучшает лечебный эффект. Исследователи полагают, что наноматериалы могут использоваться для доставки ангиогенных факторов в сочетании с противовирусными препаратами для лечения болезни COVID-19. Наноносители могут значительно транспортировать лекарства с большей эффективностью, чем обычные методы.