Sådan kan nanopartikler hjælpe os med at komme tættere på en behandling for COVID-19

Der er ingen vaccine eller specifik behandling for COVID-19, sygdommen forårsaget af det alvorlige akutte respiratoriske syndrom coronavirus 2, eller SARS-CoV-2.

Siden udbruddet begyndte sidst i 2019, forskere har kørt for at lære mere om SARS-CoV-2, som er en stamme fra en familie af vira kendt som coronavirus på grund af deres kronlignende form.

Nordøstlige kemiingeniør Thomas Webster, som har specialiseret sig i at udvikle nano-skala medicin og teknologi til behandling af sygdomme, er en del af en beredskab af forskere, der bidrager med ideer og teknologi til centrene for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse for at bekæmpe COVID-19-udbruddet.

Ideen om at bruge nanopartikler, Webster siger, er, at virussen bag COVID-19 består af en struktur af en lignende størrelse som hans nanopartikler. I den skala, sagen er ultra-lille, omkring ti tusinde gange mindre end bredden af ​​en enkelt hårstreng.

Webster foreslår partikler af lignende størrelser, der kan vedhæfte SARS-CoV-2-vira, forstyrre deres struktur med en kombination af infrarødt lysbehandling. Denne strukturelle ændring ville derefter standse virussens evne til at overleve og reproducere sig i kroppen.

"Du skal tænke i dette størrelsesinterval, "siger Webster, Art Zafiropoulo Formand for kemiteknik i det nordøstlige. "I størrelsesområdet nanoskala, hvis du vil opdage vira, hvis du vil deaktivere dem. "

At finde og neutralisere vira med nanomedicin er kernen i det, Webster og andre forskere kalder teranostikere, som fokuserer på at kombinere terapi og diagnose. Ved hjælp af denne tilgang, hans laboratorium har specialiseret sig i nanopartikler til bekæmpelse af mikrober, der forårsager influenza og tuberkulose.

"Det er ikke kun at have en tilgang til at opdage, om du har en virus og en anden tilgang til at bruge den som en terapi, " han siger, "men med den samme partikel, samme tilgang, både til din afsløring og terapi. "

SARS-CoV-2 spredes hovedsageligt gennem små dråber af virale partikler-fra vejrtrækning, taler, nysen, hoste - der kommer ind i kroppen gennem øjnene, mund, eller næse. Foreløbig forskning tyder også på, at disse bakterier kan overleve i flere dage, når de sætter sig fast på bordplader, gelænder, og andre hårde overflader.

Det er en af ​​grundene til at gøre teranostik med nanopartikler til fokus for COVID-19-udbruddet, Siger Webster.

Nanopartikler kan deaktivere disse patogener, selv før de bryder ind i kroppen, som de holder fast i forskellige genstande og overflader. Hans laboratorium har udviklet materialer, der kan sprøjtes på objekter for at danne nanopartikler og angribe vira.

"Selvom det var på en overflade, på en persons bordplade, eller en iPhone, "siger han." Det betyder ikke noget, fordi det ikke er den virks aktive form. "

Den samme teknologi kan finjusteres og finjusteres for at målrette mod en lang række vira, bakterie, og andre patogener. I modsætning til andre nye lægemidler med store molekylære strukturer, nanopartikler er så små, at de kan bevæge sig gennem vores krop uden at forstyrre andre funktioner, såsom immunsystemets.

"Næsten som en landmåler, de kan gå rundt i din blodbanen, "Webster siger." De kan undersøge din krop meget lettere og under meget længere tid og forsøge at opdage vira. "

For at gøre alt det, CDC har brug for at kende detaljerne om, hvilken slags struktur der er nødvendig for at neutralisere SARS-CoV-2, Siger Webster. Disse oplysninger er ikke offentlige endnu.

"Du skal identificere, hvad vi skal putte i vores nanopartikel for at tiltrække det til den virus, "siger han." CDC må vide det, fordi de har udviklet et kit, der kan afgøre, om du har [COVID-19], kontra influenza, eller noget andet."

Et alternativ til nanomedicin er at producere syntetiske molekyler. Men Webster siger, at taktik giver nogle udfordringer. I tilfælde af kemoterapier, der bruges til behandling af kræftceller, sådanne syntetiske lægemidler kan forårsage alvorlige bivirkninger, der dræber kræftceller, samt andre celler i kroppen.

"Det samme kunne ske med syntetisk kemi til behandling af en virus, hvor molekyler dræber meget mere end bare den virus, "Siger Webster.

Stadig, Webster erkender, at der ikke er mange forskere, der fokuserer på nanopartikler til at dræbe vira.

En af hovedårsagerne til manglen på disse løsninger er, at de samme fordele, der gør nanopartikler ideelle til at bekæmpe infektionssygdomme, også gør dem til en bekymring for U.S.Federal Drug Administration.

På grund af deres størrelse, nanopartikler er gennemgående (for gennemgående, måske) at sive gennem andre dele af kroppen. For at reducere den risiko, Websters laboratorium har fokuseret på at bruge jernoxid. Partikler deraf udgør kemi, der allerede er naturlig for vores kroppe og kost.

"Selvom du har en virusinfektion, du har brug for mere jern, fordi du kan være anæmisk afhængigt af, hvor slemt infektionen er, "Webster siger." Vi udvikler faktisk disse nanopartikler ud fra kemikalier, der kan hjælpe dit helbred. "

Og, han siger, jernbaserede nanopartikler kunne dirigeres med magnetfelter til at målrette mod bestemte organer i kroppen, såsom lunger og andre områder, der er modtagelige for luftvejskomplikationer efter at have pådraget sig virusinfektioner. Også det, Webster siger, er noget, du ikke kunne gøre med et nyt syntetisk molekyle.

"Virkelig, hvad det hele betyder er, at vi bare skal foretage undersøgelserne for at vise, at de jern -nanopartikler ikke kommer ind i hjernen eller nyrerne, "Webster siger, "at disse nanopartikler går præcis dertil, hvor du vil have dem til at gå til virussen."