Nanoteknologi vs. vira – forskere introducerer innovative og omkostningseffektive antivirale forbindelser

Et internationalt tværfagligt team af virologer og biokemikere, der omfatter forskere ved Freie Universität, har udviklet billige og "cellevenlige" nanogeler, der effektivt kan forhindre virusinfektioner. De fleksible nanogeler efterligner celleoverfladereceptorer, hvor flere virale familier bindes. Patogener klæber til nanogel-molekylerne, så sandsynligheden for en infektion af celler falder betydeligt. Forskerne i projektet er baseret på Potsdam Institute of Biochemistry and Biology og Indian Association for the Cultivation of Science samt Institute of Chemistry and Biochemistry og Center for Infection Medicine, begge ved Freie Universität. Det tværfaglige samarbejde blev finansieret gennem Collaborative Research Center 765 ved Freie Universität og den tyske forskningsfond (DFG). Forskningsresultaterne blev offentliggjort online den ACS Nano .

Medicinsk forskning står over for utallige udfordringer på grund af det store antal vira, der findes. De fleste lægemidler, der er tilgængelige i dag, er effektive mod kun en enkelt virus eller nogle få lignende, fordi de kun blokerer specifikke virale proteiner for at forstyrre den virale replikationscyklus i de inficerede celler. Ud over mulige bivirkninger af disse stoffer, fremkomsten af ​​resistente virusstammer udgør en alvorlig medicinsk fare.

Mange vira deler nogle ligheder på trods af deres mangfoldighed af arter og morfologi. Tit, de interagerer multivalent med specifikke receptorer og co-receptorer på celleoverflader, som de bruger til indledende kontakt og diffusion ind i det indre af cellerne. Fordelingen af ​​den komplekse mekanisme for celle-virusinteraktion er således et centralt forskningsområde for udvikling af effektive bredspektrede antivirale midler.

Heparansulfat (HS) proteoglycaner danner indgangsporte for en række vira i cellemembranen. Indtil nu, forskellige typer nanopartikler er designet til at blokere viral indtræden via HS -molekylerne. De er primært baseret på stive materialer som guld- og sølvpartikler. Lidt forskning er blevet foretaget om blødere og mere fleksible stoffer som et alternativ.

Det er nu lykkedes for det tysk-indiske forskerhold at udvikle nanogeler med forskellige grader af fleksibilitet, der efterligner cellulære HS-proteiner. Den aktive forbindelse baseret på dendritisk polyglycerolsulfat kan effektivt og permanent binde og beskytte vira, dermed forebygge infektioner. Disse nanogeler giver den fordel, at de fleksibelt kan tilpasse sig virusoverfladen. Dette øger deres multivalente interaktioner med viruspartiklerne og mindsker sandsynligheden for, at patogenerne vil være i stand til at løsne sig igen. Forskerne syntetiserede to sulfaterede nanogeler, der virker mod herpes og arterivirus hos mennesker og andre dyr. De genererede nanogeler kan opnå en hæmmende effekt på op til 90 procent. Stofferne forbliver aktive i relativt lang tid og yder også beskyttelse mod viruspartikler frigivet fra allerede inficerede celler. Nanogeler kan fremstilles til meget lave omkostninger sammenlignet med produktionen af ​​konventionelle antivirale lægemidler. Dermed, de kan i stigende grad også bruges til at behandle dyr. Ud over, de polymere geler er harmløse og "cellevenlige" – i modsætning til stive, ufleksible materialer - og kan brydes ned i mindre fragmenter og udskilles af nyrerne.