Covid搜索和销毁:科学家设计“纳米杆”以捕获和清除组织的冠状病毒

Nanotrap结合模拟SARS-COV-2病毒

纳米伸除(橙色)的扫描电子显微镜图像结合模拟的SARS-COV-2病毒(绿色圆点)。芝加哥大学的科学家创造了这些纳米颗粒作为Covid-19的潜在治疗。信用:图片礼貌陈和罗森伯格等。

潜在的新冠肺炎处理对具有免疫系统的纳米粒子搜索和破坏病毒。

研究人员在芝加哥大学为Covid-19设计了一种全新的潜在治疗:捕获的纳米粒子SARS-CoV-2身体内的病毒,然后使用身体自己的免疫系统来摧毁它们。

这些“纳米杆状”通过模仿病毒感染的靶细胞吸引病毒。当病毒与纳米杆粘合时,捕集器然后将病毒与其他细胞一起螯合并靶向免疫系统的破坏。

从理论上讲,这些纳米杆也可以用于病毒的变体,导致妨碍病毒前进的潜在的新方法。虽然治疗仍留在测试的早期阶段,但研究人员设想它可以通过鼻喷雾作为Covid-19的治疗来施用。

结果发表于期刊事情

“自大流行开始以来,我们的研究团队一直在开发这种对待Covid-19的新途径,”Asst说。君王君王教授分子工程学院,其实验室领导了研究。“我们已经做了严格的测试来证明这些纳米拉推翻工作,我们对他们的潜力感到兴奋。”

设计完美的陷阱

To design the nanotrap, the research team—led by postdoctoral scholar Min Chen and graduate student Jill Rosenberg—looked into the mechanism SARS-CoV-2 uses to bind to cells: a spike-like protein on its surface that binds to a human cell’s ACE2 receptor protein.

为了以相同方式创建将与病毒结合的陷阱,它们在其表面上设计具有高密度ACE2蛋白质的纳米颗粒。类似地,它们设计了其表面上的中和抗体的其他纳米颗粒。(当有人被感染并设计成以各种方式锁定在冠状病毒上时,这些抗体在身体内部产生。

纳米筏在行动中

艺术家在行动中纳米拉的概念。纳米筏具有黄色核心,绿色磷脂壳和红色官能化颗粒,以结合病毒(以灰色显示,用它们的臭名昭着的尖刺蛋白为绿色装饰)。信用:图片礼貌陈和罗森伯格等。

由FDA批准的聚合物和磷脂制成,纳米颗粒的直径约为500纳米 - 远小于细胞。这意味着纳米杆状可以达到身体内部的更多区域,更有效地捕获病毒。

然后,检查以确保微小的粒子看出他们预期的方式,他们与Assoc的实验室合作。Bozhi Tian教授使用电子显微镜来获得好看。“从我们的成像中,我们看到了一个坚实的核心和脂质双层壳。这是重要的部分,因为它模仿细胞,“在化学部任命的田说。yabovip2021

研究人员在小鼠模型中测试了系统的安全性,发现了没有毒性。然后,它们对假缺乏病毒的纳米杆 - 一种较小的病毒模型,其不重复在组织培养板中的人肺细胞中,发现它们完全阻止进入细胞。

一旦伪病毒掺入纳米粒子 - 在注射后在试验中约10分钟 - 纳米颗粒使用呼叫身体巨噬细胞的分子吞噬并降解纳米液。巨噬细胞通常会在体内吃纳米颗粒,但纳米缩略分子加速该方法。将纳米颗粒清除并在48小时内降解。

研究人员还在前体内肺灌注系统中用假瘤病毒测试了纳米颗粒 - 一对捐赠的肺部,其与呼吸机保持活力 - 发现它们完全阻止肺部感染。

他们还与Argonne National实验室的研究人员合作,以在体外系统中使用活病毒(而不是假毒病毒)来测试纳米结构。他们发现,它们的系统抑制了病毒的10倍,而不是单独中和抗体或可溶性ACE2。

Covid-19及以外的潜在未来治疗

接下来,研究人员希望进一步测试该系统,包括使用Live病毒和许多病毒变体进行更多测试。

“这就是这个纳米拉普如此强大,”罗森伯格说。“它很容易调制。我们可以根据我们需要的新变种,切换出不同的抗体或蛋白质或靶向不同的免疫细胞。“

纳米杆可以储存在标准冰箱中,最终可以通过鼻内喷雾剂给出,这会将它们直接放在呼吸系统中并使它们最有效。

纳米杆可以储存在标准冰箱中,最终可以通过鼻内喷雾给出。

研究人员表示,通过优化配方,也可以作为疫苗。

“这种纳米材料工程方法为清除病毒提供了多功能平台,并为设计下一代疫苗和治疗方法铺平了道路,”九云史共同作者和研究生。

“这是起点,”黄说。“我们想做一些帮助世界的事情。”

该研究涉及各部门的合作者,包括化学,生物学和医学。yabovip2021yabo124本文的其他作者包括小屋蔡,安迪·少轩李,九云史,迈克·阮,Thirushan Wignakumar,Vikranth Mirle,Arianna Joy Edobor,John Fung,Jessica Scott Donington,Kumaran Shanmugarajah,Yiliang Lin,Eugene Chang,Glenn Randall,PabloDankoza-MacMaster,Bozhi Tian和Maria Lucia Madariaga。

参考:“纳米拉推翻的遏制和清除SARS-COV-2”到Min Chen,Jillian Rosenberg,Xialei Cai,Andy Chao Hsuan Lee,Jiuyun Shi,Mindy Nguyen,Thirushan Wignakumar,Vikranth Mirle,Arianna Joy Edobor,John Fung,Jessica Scott Donington,Kumaran Shanmugarajah,Yiliang Lin,Eugene Chang,Glenn Randall,Pablo dangoza-Macmaster,Bozhi Tian,Maria Lucia Madariaga和Jun Huang,4月19日,4月19日,事情
DOI:10.1016 / J.Matt.2021.04.005

资金:国家科学基金会,Niddk国家卫生研究院。

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