Введение
В литературе сообщалось, что вирусы ежегодно вызывают 2 000 000 человеческих смертей во всем мире ( не говоря о ковиде).
Классификация вирусов
В настоящее время вирусы можно разделить на восемь категорий согласно Международному комитету по таксономии вирусов (ICTV). Первая категория состоит из двухцепочечной ДНК и одноцепочечной ДНК химерного вируса, такого как haloarcula hispanica.плеоморфный вирус 1; вторая - вирусы с двухцепочечной ДНК, такие как поксвирусы, герпесвирусы и аденовирусы; третья - вирус с одноцепочечной ДНК, такой как парвовирусы; четвертая - двухцепочечный РНК-вирус, подобный реовирусу; пятая - вирусы с геномами одноцепочечной РНК с положительным смыслом, такие как коронавирус 2 (SARS-CoV-2), энтеровирусы, вирус гепатита А, полиовирусы, риновирусы, вирус рук и ног , вирус ротовой полости (HFM), вирус SARS, вирус желтой лихорадки, вирус гепатита C (HCV) и вирус краснухи; шестая - вирусы с одноцепочечными РНК-геномами с отрицательным смыслом, включая смертоносные вирусы Марбург и вирусы Эбола как хорошо известных представителей этой группы, а также вирусы кори, гриппа и эпидемического паротита; седьмая - вирусы с одноцепочечной РНК вирусы, которые реплицируются через промежуточный ДНК, такой как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ); восьмая - вирусы с геномами двухцепочечной ДНК и репликацией через обратную транскриптазу, такие как вирус гепатита В (HBV).
Тактика вирусов
Вирусы должны использовать свои клетки-хозяева для самовоспроизведения, а вирусная инфекция включает в основном шесть этапов: прикрепление, проникновение, снятие оболочки, репликацию, сборку и высвобождение. В частности, вирусы прикрепляются к определенному рецепторному участку на мембране клетки-хозяина с помощью белков прикрепления в капсиде или гликопротеинов, встроенных в вирусную оболочку, и эта специфичность взаимодействия определяет клетки-хозяева, которые могут быть инфицированы конкретным видом вируса. В основном в клетку-хозяин попадает только нуклеиновая кислота бактериофагов, а капсид остается вне клетки. Вирусы животных и некоторых растений могут проникать в клетки посредством эндоцитоза, при этом весь вирус окружается и поглощается клеточными мембранами. Когда вирусная оболочка сливается непосредственно с клеточными мембранами, вирусы в оболочке проникают в свои клетки-хозяева. Попав внутрь клеток-хозяев, вирусный капсид разрушается, что приводит к высвобождению вирусной нуклеиновой кислоты, которая затем становится доступной для репликации и транскрипции.
Механизм репликации зависит от вирусного генома. ДНК-вирусы обычно используют ферменты и белки клеток-хозяев для производства дополнительной ДНК, которая транскрибируется в информационную РНК (мРНК), а затем используется для прямого синтеза белка. РНК-вирусы обычно используют ядро РНК в качестве матрицы для синтеза вирусной геномной РНК, а также мРНК. Последним этапом репликации вируса является высвобождение новых вирионов, продуцируемых в клетках-хозяевах, что позволяет инфицировать соседние клетки и повторять циклы саморепликации. Цикл репликации вируса может вызывать драматические структурные и биохимические изменения в клетках-хозяевах и вызывать их повреждение.
Профилактика и лечение вирусных инфекций
На сегодняшний день оптимальным подходом к профилактике вирусных инфекций является вакцинация. К сожалению, в настоящее время недостаточно эффективных вакцин против различных вирусов и их разновидностей, что указывает на необходимость разработки высокоэффективных лекарств для предотвращения проникновения вирусов в клетки-хозяева для репликации. В настоящее время доступно несколько химических препаратов для клинического лечения некоторых вирусных заболеваний. Например, ацикловир зарекомендовал себя как популярный противовирусный препарат в клинической практике для лечения таких заболеваний, как HBV и HCV. Другим широко используемым противовирусным препаратом является ганцикловир, который эффективен для лечения ветряной оспы и других инфекций у детей. Однако, исследования эффективности этих химических препаратов выявили их неизбежные побочные эффекты на нормальные клетки и ткани человека, особенно на детей , что ограничивает их широкое применение в клинической практике и указывает на настоятельную необходимость разработки новых эффективных и безопасных противовирусных препаратов. Среди различных противовирусных стратегий нанотехнологии продемонстрировали способность решать эту проблему, а появляющиеся наночастицы, как сообщается, демонстрируют исключительную эффективность против вирусной инфекции и репликации.
Нанотехнологии в вирусных исследованиях
Нанотехнологии проникли во все аспекты вирусных исследований. Во-первых, зонды на основе нанотехнологий широко используются для обнаружения вирусов, что привело к производству различных биосенсоров и биоэлектроники на основе новых функциональных наночастиц. Во-вторых, многие наноматериалы были приготовлены с использованием различных вирионов и вирусоподобных частиц в качестве шаблонов , что делает методологию биосовместимости и биосинтеза центром внимания в последних биохимических исследованиях. В-третьих, интенсивные усилия были посвящены разработке флуоресцентных нанозондов и их применению в исследовании молекулярного механизма инфицированных вирусом клеток. Наконец, все больше и больше функционализированных наночастиц были зарегистрированы как сильнодействующие ингибиторы вирусной пролиферации.
Исследования высокоэффективных противовирусных препаратов необходимы для предотвращения распространения инфекций. Многие функциональные наночастицы обладают замечательной противовирусной способностью, например квантовые точки, наночастицы золота и серебра, нанокластеры, углеродные точки, оксид графена, кремниевые материалы, полимеры и дендримеры. Несмотря на различие в противовирусном механизме и эффективности ингибирования, эти функциональные структуры на основе наночастиц обладают уникальными характеристиками в качестве потенциальных противовирусных препаратов.
Противовирусные методы анализа функциональных наночастиц
Анализ зубного налета - метод, обычно используемый для теста абсорбции вириона, может напрямую определять влияние функциональных наночастиц на вирион. Поскольку инфекционность вируса может быть рассчитана с помощью анализа бляшек, противовирусная способность функциональных наночастиц также может быть оценена по результатам анализа бляшек. В типичном анализе зубного налета исходный вирусный материал разводят в 10 раз, и 0,1 мл аликвоты разведения инокулируют на монослои чувствительных клеток. После инкубационного периода вирусу дают прикрепиться к клеткам, и монослои покрывают агаром с питательной средой. После периода дальнейшей инкубации исходные инфицированные клетки высвобождают потомство вируса, а присутствие геля ограничивает распространение на соседние клетки, что приводит к образованию зоны инфицированных клеток, называемой бляшкой, которая становится достаточно большой и видимой для невооруженным глазом в условиях комнатной температуры. Титр исходного вируса можно рассчитать в бляшкообразующих единицах на миллилитр (PFU / мл), что является точным значением инфекционности вируса. Вирицидная способность наночастиц может быть точно определена путем расчета значения БОЕ вируса до и после связывания с противовирусными функциональными наночастицами.
Анализ на инфекционную дозу в культуре ткани (TCID 50 ) представляет собой типичный количественный анализ вируса для определения инфекционного титра любого вируса, который может вызывать цитопатические эффекты в тканевой культуре в течение примерно пяти-двадцати дней, пока клетки остаются в жизнеспособных условиях. В типичном анализе стадии разбавления требуются для определения количества вируса, убивающего 50% инфицированных клеток-хозяев или вызывающего цитопатический эффект в 50% инокулированных клеток культуры ткани. Этот анализ обычно используется в клинических исследованиях для количественного определения летальной дозы вирусов. При использовании в культивировании тканей клетки-хозяева высевают на чашки и добавляют серийные разведения вирусов. После инкубации рассчитывается и записывается процент гибели клеток для каждого разведения вируса, а результаты собираются в виде TCID 50.результата.
Конфокальный анализ адсорбции вирионов используется для наблюдения за изменениями в клетках-хозяевах при заражении вирусами. Конфокальная микроскопия, мощный метод иллюстрации течения вирусной инфекции в клетках-хозяевах, широко используется в противовирусном анализе функциональных наночастиц. Аналогичным образом, эксперимент с непрямой иммунофлуоресценцией может быть проведен с помощью конфокальной микроскопии, чтобы показать изменения в структуре вирусных белков до и после обработки функциональными наночастицами. Конфокальная визуализация - это метод визуализации для отображения антивирусных результатов функциональных наночастиц.
Анализ проникновения β-галактозидазы - это еще один протокол, разработанный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для измерения симптомов у хозяина после вакцинации, который теперь модифицирован, чтобы быть специфичным для обнаружения проникновения вируса. β-Галактозидаза представляет собой экзогликозидазу, которая может гидролизовать β-гликозидную связь, образованную между галактозой и ее органическим фрагментом, а также может расщеплять фукозиды и арабинозиды, но с гораздо меньшей эффективностью. β-Галактозидаза жизненно важна для организмов как ключевой поставщик энергии и источник углерода через расщепление лактозы на галактозу и глюкозу. Анализ β-галактозидазы можно использовать в генетике, молекулярной биологии и науках о жизни. При антивирусной характеристике функциональных наночастиц он обычно используется в качестве репортерного гена для мониторинга уровней экспрессии в клетках-хозяевах, обеспечивая косвенные доказательства способности функциональных наночастиц лечить вирусные инфекции, показывая физиологическое состояние инфицированных клеток-хозяев.
Просвечивающая электронная микроскопия (TEM ), основной аналитический метод в физических, химических и биологических науках, может захватывать мельчайшие детали, даже такие маленькие, как один столбец атомов, который в тысячи раз меньше, чем разрешаемый объект, видимый в световом микроскопе. Таким образом, TEM может использоваться как эффективный способ показать вирулицидные состояния с четкими изображениями связи между вирусами и функциональными наночастицами . Результаты TEM могут предоставить визуальное изображение инфицированных клеток и продемонстрировать вирулицидную способность функциональных наночастиц. Другой важной технологией TEM является трансмиссионная электронная криомикроскопия, обычно известная как крио- TEM, которая позволяет наблюдать неокрашенные или незакрепленные образцы и отображать их в естественной среде. В 2017 году Нобелевская премия по химии была присуждена Ричарду Хендерсону, Жаку Дюбоше и Иоахиму Франку за разработку криоэлектронной микроскопии для определения структуры биомолекул в растворах с высоким разрешением. В антивирусных исследованиях его можно использовать для характеристики воздействия функциональных наночастиц на инфицированные вирусом клетки.
Вестерн-блоттинг - метод, широко используемый в биохимии для качественного обнаружения отдельных белков и модификаций белков, может идентифицировать деградацию белка вируса, обработанного функциональными наночастицами . В типичном эксперименте образец подвергается денатурации белка с последующей характеристикой гель-электрофореза и созданием первичного антитела синтетическим или животным путем для распознавания и связывания с конкретной мишенью. Затем мембрану для электрофореза дважды промывают в растворе, содержащем первичное антитело, прежде чем смыть избыток антитела, с последующим добавлением вторичного антитела для распознавания и связывания с первичным антителом. Вторичное антитело можно визуализировать различными методами, такими как окрашивание, радиоактивность и иммунофлуоресценция, что позволяет косвенно определять конкретный целевой белок. При антивирусной характеристике функциональных наночастиц Вестерн-блоттинг может показать изменения в белковых структурах вирусов после взаимодействия с функциональными наночастицами.
Полимеразная цепная реакция в реальном времени (RT-PCR), также известная как количественная полимеразная цепная реакция (qRT-PCR) - лабораторная технология молекулярной биологии, основанная на полимеразной цепной реакции (ПЦР), в основном используется для мониторинга амплификации целевой ДНК. во время процедуры ПЦР. Эта технология также может быть использована для обнаружения вирусной ДНК после ее взаимодействия с функциональными наночастицами . Например, она может обнаруживать экспрессию генов в клетках-хозяевах как индикатор вирусной инфекционности, а результаты ПЦР могут четко показать статус роста и метаболизма клеток-хозяев после вирусной инфекции и обработки функциональными наночастицами. Таким образом, метод ПЦР косвенно свидетельствует о противовирусной способности функциональных наночастиц.
Проточная цитометрия - метод определения физических и химических характеристик популяции клеток или частиц, может использоваться для сортировки различных клеток и подсчета большого количества клеток, а также для определения их характеристик и функций. При анализе проточной цитометрии можно быстро исследовать большие количества клеток, при этом данные собираются и обрабатываются компьютером. Следовательно, проточная цитометрия может использоваться для подсчета инфицированных вирусом клеток и определения эффективности уничтожения функциональных наночастиц.
Исследования in vivo относятся к тестированию воздействия различных биологических факторов на целые живые клетки или организмы, включая животных, людей и растения. Этот анализ направлен на выявление воздействия химических веществ или лекарств на биологические системы. В антивирусных исследованиях он направлен на защиту жизни с помощью вакцин и химикатов, поэтому основное внимание уделяется безопасности вакцин и химических препаратов для растений, животных и людей. Например, группа Pardi и Hogan разработала однократную внутрикожную иммунизацию низкими дозами с помощью инкапсулированной в липидные наночастицы модифицированной нуклеозидом мРНК (мРНК-LNP), кодирующей гликопротеины премембраны и оболочки штамма вируса Зика. Путем вакцинации живых мышей было обнаружено, что однократной дозы 50 мкг достаточно для защиты нечеловеческих приматов от заражения через пять недель после вакцинации. Работа показывает, что модифицированная нуклеозидами мРНК-LNP может быть потенциальным кандидатом в качестве вакцины против вируса Зика. Эти данные in vivo на мышах демонстрируют, что анализ вакцины для животных является необходимым и полезным методом для анализа противовирусных свойств функциональных наночастиц.
Компьютерное моделирование относится к воспроизведению химического или биологического поведения с помощью компьютера для моделирования результатов математической модели, связанной с системой порядка. Компьютерное моделирование стало полезным инструментом математического моделирования многих природных систем в биохимии. В антивирусных исследованиях компьютерное моделирование является вспомогательным средством для расчета вариаций в конкретном участке ДНК и белка во время взаимодействий между вирусом и функциональными наночастицами, обеспечивая необходимые косвенные доказательства для прогнозирования изменений в вирусах и клетках-хозяевах после вмешательства функциональных наночастиц.
Противовирусные функциональные наночастицы
Квантовые точки (QDs) - полупроводниковые нанокристаллы с особыми оптическими и электронными свойствами, зависящими от размера , широко используются для маркировки вирусов и клеток, их обнаружения и отслеживания изображений из-за их выдающихся люминесцентных свойств, таких как спектроскопия широкого возбуждения, узкая спектроскопия, яркая эмиссионная спектроскопия, длительное время жизни флуоресценции и длина волны излучения, зависящая от размера. Однако, обладают ли традиционные QD противовирусными свойствами, в значительной степени неизвестно. Du et al. исследовали противовирусный эффект блокированных глутатионом (GSH) QDs CdTe, используя вирус псевдобешенства (PRV) в качестве тестовой модели. После систематического исследования с помощью одноэтапной кривой роста, анализа МТТ и анализа колокализации флуоресценции было показано, что GDs CdTe изменяют структуру вирусных поверхностных белков и препятствуют проникновению PRV в клетки-хозяева. Между тем, высвобождение Cd 2+ из квантовых точек CdTe также снижает количество вирусов, инфицировавших клетки-хозяева. Было установлено, что как поверхностный заряд, так и размер квантовых точек обладают значительным анти-PRV эффектом с более высокой ингибирующей эффективностью для положительно заряженных квантовых точек, чем для отрицательно заряженных квантовых точек. Кроме того, чем больше размер QD, тем выше противовирусная способность. Что касается токсичности квантовых точек, группа авторов дополнительно исследовала противовирусный эффект более низко токсичных квантовых точек , таких как НК Ag 2 S и углеродные точки. Du et al. продемонстрировали, что Ag 2S-NC обладают превосходной вирусной ингибирующей способностью с механизмом, отличным от других функциональных наночастиц. Механизм подавления вируса можно разделить на две основные категории, основанные на вирусной инфекции, которая начинается с адгезии вириона или связывания с поверхностными рецепторами клеток-хозяев с последующим проникновением и репликацией вируса. Соответственно, эффективное блокирование прикрепления и проникновения вируса может дать замечательный профилактический эффект против вирусных инфекционных заболеваний, а другая стратегия направлена на ингибирование репликации и размножения вирусов. Предыдущие экспериментальные результаты показали, что обработка НК Ag 2 S может не только ингибировать синтез вирусной РНК с отрицательной цепью и образование почки вируса, но также положительно регулировать генерацию IFN-стимулированных генов и экспрессию провоспалительных цитокинов, которые могут предотвратить инфекцию. вируса эпидемической диареи свиней (PEDV). Кроме того, AgБыло также показано, что 2 S NC обладают сравнимым ингибирующим действием на другие РНК-вирусы, такие как вирус репродуктивного и респираторного синдрома свиней (PRRSV). В соответствии с результатом для PEDV, НК Ag 2 S проявили ингибирующее действие на уровень экспрессии вирусного белка PRRSV. Таким образом, было установлено, что НК Ag 2 S обладают широким спектром противовирусных свойств против РНК-вирусов.
Наночастицы серебра (AgNP) используются в качестве химических препаратов благодаря их уникальным физико-химическим и химическим свойствам, а также биологическим свойствам, таким как противовоспалительное, антиангиогенезное, антиагрегантное, противогрибковое, противораковое и антибактериальное действие. В настоящее время AgNP привлекают все большее внимание в биологических и медицинских приложениях из-за легкости их синтеза. Например, AgNP описаны в качестве биомедицинских терапевтических агентов, таких как повязки на раны и средства для длительного ухода за ожогами и антибактериальные лосьоны, содержащие наночастицы серебра, в настоящее время коммерчески доступны. Однако противовирусные средства на основе наночастиц серебра все еще находятся на начальной стадии, и опубликовано очень мало сообщений об их вирулицидной активности. Последние отчеты показали, что наночастицы серебра проявляют противовирусную активность против вируса гриппа A, вируса гепатита B, вируса парагриппа человека, вируса простого герпеса и вируса иммунодефицита человека. Sreekanth et al. разработали простой и "зеленый путь" синтеза ультразвуком для получения квазисферических наночастиц серебра с водным экстрактом из женьшеня Panax , корни и полученные наночастицы серебра оказались вирицидными против вируса гриппа А с отличными характеристиками. Хотя AgNP проявляют цитотоксичность, зависящую от концентрации, на их противовирусную способность не влияет относительно низкая цитотоксичность. Интересно, что было показано, что AgNP оказывают усиленное ингибирующее действие на вирус гриппа А. Получен препарат против вируса гриппа A - занамивир, содержащий наночастицы серебра (Ag @ ZNV), для ингибирования вируса гриппа H1N1. Они систематически исследовали механизм подавления вируса и обнаружили, что как AgNP, так и занамивир обладают относительно высокой противовирусной эффективностью, но с синергическим эффектом инактивации вируса, наблюдаемым для наноструктуры Ag @ ZNV, которая не только демонстрирует замечательную термодинамическую и кинетическую стабильность, но также и очевидный эффект инактивации при гриппе. Сопротивляясь производству избыточных ROS , наноструктура Ag @ ZNV может легко регулировать активность нейраминидазы, ключевой области для оценки воздействия вирусов гриппа на инфицированные клетки. Кроме того, они обнаружили, что сигнальные пути p38 и p53 связаны с подавлением ROS-опосредованного апоптоза, индуцированного Ag @ ZNV в клетках MDCK после инфицирования вирусом H1N1.
Как упоминалось выше, большинство противовирусных агентов на основе наночастиц серебра готовят в жидкой атмосфере, что значительно ограничивает их широкое применение в борьбе с вирусами. Для решения этой проблемы в последнее время было приложено много усилий. Одним из эффективных решений является гидрогель, полутвердый препарат, который может расширить область применения реагентов на основе наночастиц серебра.Например, Szyma'nska et al. разработали многофункциональный мукоадгезивный гидрогель на основе наночастиц серебра, модифицированный дубильной кислотой, для улучшения местного лечения инфекций, вызванных вирусом простого герпеса (HSV). Было показано, что наночастицы серебра, модифицированные дубильной кислотой (TA-AgNP), эффективно снижают инфекционность HSV-2 на поверхности слизистой оболочки влагалища, что предполагает потенциальное использование функциональных наночастиц в качестве микробицидов для профилактики HSV. Чтобы еще больше повысить противовирусную эффективность TA-AgNP, они изготовили трехмерную сшитую полимерную матрицу для инкапсуляции TA-AgNP и образования гидрогеля, а гидрогель, сделанный из мукоадгезивных полимеров, обеспечил более тесный контакт между носителем лекарственного средства и ткань слизистой оболочки, таким образом улучшая активность TA-AgNP. Комбинация AgNP и дубильной кислоты (растительный метаболит) была продемонстрирована как многообещающий подход к лечению инфекции HSV-2. Примечательно, что гидрогель не только служит носителем противовирусных агентов при подавлении вирусов, но также обладает широким спектром противовирусных свойств. Полимерные наногели, сшитые частицы гидрогеля с трехмерной сеткой, состоящей из водорастворимых и набухающих полимеров, представляют собой лучший и многообещающий выбор для разработки ингибиторов проникновения вирусов по той причине, что они могут разлагаться на фрагменты меньшего размера и снимается почечным клиренсом. Эта универсальность противовирусного препарата широкого спектра действия заключается в механизме ингибирования вируса, который предотвращает прикрепление вируса к гепарансульфат-протеогликану на поверхности клетки-хозяина, а затем вызывает серию событий, предотвращающих проникновение вируса. Поскольку многие вирусы человека прикрепляются к своим клеткам-хозяевам через гепарансульфатные фрагменты, эти гибкие наногели обладают потенциалом надежных ингибиторов против этих вирусных инфекций.
Золотые наночастицы - один из первых синтезированных наноматериалов с превосходными электрическими, оптическими и механическими свойствами , привлекли внимание в нанодиагностических и наномедицинских приложениях из-за их изысканного квантового размерного эффекта, поверхностного эффекта и макроскопического квантового туннельного эффекта. К настоящему времени описаны и рассмотрены различные методы получения наночастиц золота и многие методы обнаружения малых молекул, ДНК, белков, бактерий и вирусов были разработаны на основе наночастиц золота. Chattopadhyay et al. подготовили высокодисперсные квазисферические наночастицы золота и использовали их для ингибирования вирусов простого герпеса. Используя ультразвуковую стратегию, галловая кислота была модифицирована на поверхности монодисперсных наночастиц золота и использована в качестве стабилизатора сфер наночастиц золота. Анализ МТТ показал, что наночастицы золота одинакового размера с нетоксичными обломками необходимы для терапевтического применения. Кроме того, анализ уменьшения образования зубного налета доказал, что наночастицы золота, модифицированные галловой кислотой, обладают хорошей способностью подавлять вирусы против вирусов простого герпеса. По сравнению с клиническим лекарственным средством ацикловиром, функционализированные наночастицы золота не образуют никаких устойчивых к лекарственным средствам штаммов и могут проявлять отличные вирулицидные свойства, препятствуя прикреплению вируса к клеткам Vero и подавляя распространение вирусной инфекции. Более того, наночастицы золота используются в качестве нового носителя для доставки различных фармацевтических препаратов. По сравнению с традиционным лечением инфекции гепатита С, полиэтиленгликоль (PEG) -конъюгированный интерферон α (IFNα) и модифицированные гиалуроновой кислотой (HA) наночастицы золота (комплекс HA – AuNP / IFNα) показали более высокую стабильность после инъекции в сыворотке крови человека. Даже через семь дней после инъекции комплекс HA-AuNP / IFNα все еще обнаруживается в печени мышей, в отличие от отсутствия интерферона, конъюгированного с полиэтиленгликолем (PEG). Наночастицы золота не могут подавлять вирусы в одиночку, и когда они ковалентно связаны с другими молекулами, которые связываются с вирусами, наночастицы золота могут экспоненциально усиливать противовирусные эффекты за счет многовалентных взаимодействий. Функционализированные сиаловой кислотой золотые наночастицы могут подавлять инфекцию вируса гриппа за счет поливалентных взаимодействий. Нормализованные по площади поверхности полисульфатированные наночастицы золота с диаметром, равным или превышающим диаметр вируса, могут ингибировать связывание вирусов с их клетками-хозяевами более эффективно, чем более мелкие частицы. Было показано, что в среднем наночастицы золота большего размера на два порядка более эффективны, чем частицы меньшего размера, в подавлении вирусных инфекций, вероятно, из-за других механизмов.
В последние годы наблюдается быстрое развитие нанокластеров золота (NCs Au), состоящих из десятков и сотен атомов золота, размер которых сопоставим с длиной волны Ферми электронов, обычно менее 2 нм. NCs золота диаметром около 1 нм или субнанометровым размером обладают интересными физико-химическими свойствами, тогда как объемное золото - нет. Из-за разницы в размерах между изолированными атомами и более крупными наночастицами, NCs Au имеют потенциальное применение в оптоэлектронике, катализе, биохимии и биомедицине. Недавно было доказано, что Au NC являются эффективными фунгицидами. Например, Се и его сотрудники сообщили, что NC Au могут убивать как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии.
Оксид графена - уникальный двумерный углеродный материал толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке, был открыт двумя английскими учеными (Геймом и Новеселовым) в 2004 году, получившими Нобелевскую премию 2010 года по физике. Оксид графена и его производные в последнее время привлекают все большее внимание из-за их замечательных электронных, механических и термических свойств. Оксид графена является многообещающим кандидатом для профилактики вирусов. Одно исследование показало, что оксид графена может эффективно инактивировать патогенный агент ящура EV71 и эндемического вируса желудочно-кишечного птичьего гриппа A H9N2 в зависимости от температуры. При комнатной температуре 25 ° C дезинфицирующий эффект обработки оксидом графена был слабым; при физиологической температуре 37 ° С эффект усиливается; при повышении температуры до 56 ° C эффект инактивации был намного выше.
Группа Геданкена ( Gedanken) подготовила функциональный наноматериал оксида графена для предотвращения прикрепления вируса простого герпеса типа 1 к клеткам-хозяевам . Вдохновленный гепарансульфатом рецептора клеточной поверхности, отрицательно заряженным линейным полимером, состоящим из чередующихся фрагментов гексуроновой кислоты и глюкозамина, сульфатированных в различных положениях, автор разработал композитоксид графена (GO) и частично восстановленного сульфированного GO (rGO - SO 3 ) для подавление инфекций, вызванных вирусом простого герпеса типа I (HSV-I), посредством механизма конкурентного ингибирования. Результаты показали, что GO и rGO-SO 3 обладают почти такой же противовирусной активностью, что и гепарансульфат, что свидетельствует о множественных одновременных поливалентных взаимодействиях между GO, rGO-SO 3.и HSV-I коллективно вносят вклад в силу и селективность взаимодействия по сравнению с моновалентными взаимодействиями, которые влияют на прикрепление и проникновение большинства вирусов в клетки.
По сравнению с наночастицами серебра и наночастицами золота кремниевые наноматериалы менее цитотоксичны и более биосовместимы. Благодаря множественной пористой структуре кремниевые материалы могут загружать лекарства легче, чем другие наноструктуры. Росс ( ROSS) и его сотрудники приготовили твердые и мезопористые наночастицы диоксида кремния, имитирующие гликозаминогликаны (GAGs), в качестве противовирусных агентов для подавления проникновения вирусов простого герпеса (HSV) типа 1 и типа 2 в клетки-хозяева. Авторы разработали соединения-миметики GAG, содержащие сульфонатные и гидрофобные группы, которые могут конкурентно связываться с HSV и предотвращать проникновение HSV в их чувствительные клетки, блокируя клеточное прикрепление с замечательной вирулицидной активностью. Мезопористая структура обеспечивает основу для будущих модификаций для достижения контролируемого высвобождения противовирусных препаратов, и дальнейшие исследования будут сосредоточены на взаимосвязи наноструктур пористого кремния с загрузкой и эффективностью высвобождения лекарственного средства. Результаты этой статьи подтверждают потенциальное применение наночастиц пористого кремния в качестве местных интравагинальных микробицидов против инфекций HSV, таких как генитальный герпес или другие инфекционные заболевания, которые чувствительны к ингибированию миметиками GAG. Еще одно преимущество наночастиц кремния - их низкая цитотоксичность.
По сравнению с моносоединениями, ученые обнаружили, что полимеры с длинными цепями и разветвлениями обладают высокой противовирусной способностью. Благодаря гибкой молекулярной структуре полимеры могут быть получены в виде произвольных стандартов на основе вирулицидных эффектов. В последнее время были изготовлены различные полимеры для удовлетворения потребностей повсеместных вирусных / бактериальных агентов. Среди них оловоорганические соединения представляют собой серию противовирусных препаратов с отличными характеристиками.О первом противовирусном оловоорганическом соединении сообщила группа Садых-Заде ( Sadykh-Zade) , которая разработала некоторые оловоорганические полимеры, полученные из эфиров триметилолова и триэтилолова, которые показали необычайную противовирусную активность за счет гидролиза оловоорганических фрагментов. Полимеры могут использоваться не только как эффективные противовирусные препараты, но и как кофакторы для лечения вирусных инфекционных заболеваний, например, как носители противовирусных препаратов. Song and Haam et al. разработали амфифильные сополимеры, содержащие сополимеры метоксиполи (этиленгликоль) и блок-поли (фенилаланин), которые инкапсулируют mir-323a в ядре и фавипиравир во внешнем слое в качестве гидрофильных и гидрофобных противовирусных агентов.
Добавить комментарий