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科学家设计"纳米陷阱"来捕捉和清除组织中的冠状病毒

2021-05-10 21:08 · 稿源:cnbeta

芝加哥大学的研究人员设计了一种全新的COVID-19的潜在治疗方法:纳米粒子在体内捕捉SARS-CoV-2病毒,然后利用人体自身的免疫系统来消灭它们。这些 "纳米陷阱"通过模仿病毒感染的目标细胞吸引病毒。当病毒与纳米陷阱结合时,陷阱就会将病毒从其他细胞中封存起来,并将其作为免疫系统的目标进行消灭。

从理论上讲,这些纳米陷阱也可以用于病毒的变种,从而形成一种潜在的抑制病毒的新方法。尽管该疗法仍处于早期测试阶段,但研究人员设想它可以通过鼻腔喷雾作为COVID-19的治疗手段。该结果最近发表在《物质》杂志上。

为了设计纳米陷阱,由博士后学者Min Chen和研究生Jill Rosenberg领导的研究小组研究了SARS-CoV-2用于结合细胞的机制:其表面的尖状蛋白与人类细胞的ACE2受体蛋白结合。为了创造一个能以同样方式与病毒结合的陷阱,他们设计了表面有高密度ACE2蛋白的纳米颗粒。同样地,他们还设计了其他表面带有中和抗体的纳米粒子。这些抗体是在某人被感染时在体内产生的,旨在以各种方式抓住冠状病毒)。

由FDA批准的聚合物和磷脂制成的纳米颗粒直径约为500纳米--比一个细胞小得多。这意味着纳米陷阱可以到达身体内的更多区域,更有效地捕获病毒。

然后,为了检查以确保这些小颗粒看起来和他们预期的一样,他们与Bozhi Tian副教授的实验室合作,使用电子显微镜观察中看到了一个固体核心和一个脂质双层的外壳。这是至关重要的部分,因为它模拟了细胞。研究人员在一个小鼠模型中测试了该系统的安全性,发现没有毒性。然后,他们在组织培养板中对人类肺部细胞中的假病毒 - 一种不复制的低效力病毒模型进行了测试,发现它们完全阻止了病毒进入细胞。

一旦假病毒与纳米粒子结合,后者会使用一种分子调用人体的巨噬细胞来吞噬和降解纳米陷阱。巨噬细胞通常会吃掉体内的纳米颗粒,但纳米捕集剂分子加快了这个过程。纳米颗粒在48小时内就被清除和降解了。

研究人员还在体外肺灌注系统中用假病毒测试了纳米颗粒--一对用呼吸机维持生命的捐赠肺,并发现它们完全阻止了肺部的感染。

他们还与阿贡国家实验室的研究人员合作,在体外系统中用活病毒(而不是假病毒)测试纳米陷阱。他们发现,他们的系统对病毒的抑制作用比单纯的中和抗体或可溶性ACE2好10倍。接下来,研究人员希望进一步测试该系统,包括用活体病毒和许多病毒变种进行更多测试。

纳米陷阱可以储存在一个标准的冰柜里,最终可以通过鼻内喷雾给药,这将使它们直接进入呼吸系统,使它们最有效。

研究人员说,通过优化配方,这种技术也有可能化身一种疫苗解决方案。纳米材料工程方法提供了一个清除病毒的多功能平台,并为设计下一代疫苗和治疗方法铺平了道路

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