新型仿生纳米材料有助于对抗冠状病毒感染

包裹在人体欧洲杯猜球平台肺细胞膜和人体免疫细胞膜上的纳米颗粒可以吸引和中和细胞培养中的SARS-CoV-2病毒,使病毒失去劫持宿主细胞和繁殖的能力。

描述这种新的战斗Covid-19新方向的数据于6月17日在Junce期刊上发表纳米字母.“纳米孔”是由加州大学圣地亚哥的工程师开发的,并由波士顿大学的研究人员进行测试。

UC San Diego研究人员称他们的纳米级粒子“纳米龙”,因为它们吸收了有害的病原体和毒素。欧洲杯猜球平台

在实验室实验中,肺细胞和免疫细胞类型的纳米孔均导致SARS-COV-2病毒以剂量依赖性方式失去近90%的“病毒感染性”。病毒感染性是病毒进入宿主细胞的能力的衡量标准,并利用其资源以复制并产生额外的传染病病毒颗粒。欧洲杯猜球平台

这些纳米材料不是针对病毒本身,而是用来保护病毒入侵的健康细胞。

传统上,针对传染病的药物研发人员会深入研究病原体的细节,以便找到可用药的靶点。我们的方法不同。我们只需要知道目标细胞是什么。然后我们通过制造仿生诱饵来保护目标加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院纳米工程教授张良芳说。

他的实验室在十多年前首次创建了这个仿生纳米水池平台,并从那时起一直在为广泛的应用开发它。当新型冠状病毒出现时,张萌生了利用纳米水池平台对抗冠状病毒的想法“几乎马上就到了”他说。

除了在细胞培养中中和病毒这一令人鼓舞的数据外,研究人员还注意到,包裹着巨噬细胞外膜碎片的纳米海绵还有一个额外的好处:吸收炎症细胞因子蛋白,它们与COVID-19的一些最危险的方面有关,并由对感染的免疫反应驱动。

制作和测试Covid-19纳米龙

每一个COVID-19纳米海绵——比人类头发的宽度小一千倍——由一个聚合物核心组成,它被包裹在从肺上皮Ⅱ型细胞或巨噬细胞中提取的细胞膜上。这些膜覆盖在海绵上的所有蛋白质受体都与它们模拟的细胞相同——这本身就包括了SARS-CoV-2用来进入人体细胞的任何受体。

研究人员在溶液中制备了几种不同浓度的纳米海绵,以测试其对新型冠状病毒的抵抗能力。为了测试纳米海绵阻断SARS-CoV-2传染性的能力,加州大学圣地亚哥分校的研究人员求助于波士顿大学国家新兴传染病实验室(NEIDL)的一个团队进行独立测试。

在BSL-4实验室——研究机构的最高生物安全水平——由波士顿大学医学院微生物学副教授Anthony Griffiths领导的研究人员测试了不同浓度的每种纳米粒类型降低活的SARS-CoV-2病毒感染性的能力——与其他COVID-19治疗和疫苗研究中测试的菌株相同。

浓度为5毫克/毫升/毫升,肺细胞膜 - 克洛箱海绵抑制了SARS-COV-2的病毒感染性的93%。巨噬细胞 - 克洛德海绵抑制了SARS-COV-2病毒感染性的88%。病毒感染性是病毒进入宿主细胞的能力的衡量标准,并利用其资源以复制并产生额外的传染病病毒颗粒。欧洲杯猜球平台

“从免疫医生和病毒学家的角度来看,Nanosponge平台立即吸引了潜在的抗病毒,因为它可以针对任何类型的病毒工作的能力。这意味着与可能非常特别块SARS-COV的药物或抗体相反-2感染或复制,这些细胞膜纳米孔可以以更全面的方式起作用治疗广谱的病毒传染病。

我最初是持续持怀疑态度,然后它会起作用,然后一次兴奋地看到结果,它沉没了这一点的治疗发展意味着什么,“Anna Honko表示,该论文和研究副教授,波士顿大学国家新出现的传染病实验室(Neidl)的微生物学。

在接下来的几个月里,加州大学圣地亚哥分校的研究人员和合作者们将在动物模型上评估纳米水池的功效。加州大学圣地亚哥分校的研究小组已经证明,在小鼠的呼吸道和肺部短期内是安全的。这些COVID-19纳米材料是否以及何时在人类身上进行测试取决于多种因素,但研究人员正在尽快行动。

“我们的方法的另一个有趣的方面是,即使SARS-CoV-2发生变异,只要病毒仍能侵入我们正在模拟的细胞,我们的纳米水池方法应该仍然有效。我不确定目前正在开发的一些疫苗和疗法是否可以这样说张某说。

研究人员还期望这些纳米龙口将针对任何新的冠状病毒或甚至其他呼吸病毒作用,包括任何病毒可能会引发下一个呼吸大流行病。

模仿肺上皮细胞和免疫细胞

由于这种新型冠状病毒通常是作为COVID-19感染的第一步感染肺上皮细胞,张和他的同事推断,将一个纳米颗粒包裹在肺上皮细胞外膜的碎片中,看病毒是否能被诱骗而不是被肺细胞锁住是有意义的。

巨噬细胞是在炎症中起主要作用的白细胞,在COVID-19疾病的过程中,它们在肺部也非常活跃,因此张和同事们制造了第二块覆盖在巨噬细胞膜上的海绵。

该研究团队计划研究巨噬细胞海绵是否还能够在Covid-19患者中安静细胞因子风暴。

“我们将观察巨噬细胞纳米积水是否能中和过多的这些细胞因子以及中和病毒。”张某说。

使用巨噬细胞片段作为斗篷,在多年的工作中建立了使用巨噬细胞纳米孔的败血症的治疗方法。

在2017年发布的论文中美国国家科学院学报欧洲杯线上买球,张和UC San Diego的研究人员表明,巨噬细胞纳米龙可以在小鼠血液中安全地中和内毒素和促炎细胞因子。由Zhang称为Cellics Therapeutics的San Diego Biotechnology公司正在努力将这种巨噬细胞Nanosponge转化为诊所。

一种潜在的COVID-19治疗方法COVID-19纳米水池平台在科学家们知道它是否是一种安全有效的治疗人类病毒的方法之前,已经有了重要的测试。但是,如果海绵达到临床试验阶段,有多种可能的治疗方法,包括直接给气管插管的病人肺部,通过像哮喘病人一样的吸入器,或静脉给药,特别是治疗细胞因子风暴的并发症。

纳米冬季的治疗剂量可能会用一万亿或更多微小的纳米龙泛滥,这可以将病毒从健康细胞中汲取。一旦病毒与海绵绑定,它失去了生存能力,不再具有传染性,会被我们自己的免疫细胞吸收和消化张某说。

“我看到了一种预防性治疗的潜力,一种可以早期给予的治疗方法,因为一旦纳米海绵进入肺部,它们就可以在肺部停留一段时间。”张说。“如果病毒来了,如果有纳米龙等待它,可能会被阻止。”

纳米水池的发展势头

十年前,加州大学圣地亚哥分校的张的实验室创造了第一个薄膜包裹的纳米颗粒。第一个纳米海绵被红细胞膜的碎片包裹着。这些纳米海绵正在被开发用于欧洲杯猜球平台治疗细菌性肺炎,并且已经经历了Cellics Therapeutics公司的所有临床前测试阶段,Cellics Therapeutics是由Zhang共同创立的圣地亚哥初创公司。

该公司目前正在向FDA提交研究性新药(IND)申请,申请他们的主要候选药物:用于治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)肺炎的红细胞纳米海绵。该公司估计,临床试验的首批患者将在明年服用。

UC San Diego的研究人员还表明,纳米龙可以将药物递给伤口部位;SOP触发脓毒症的细菌毒素;并在它可以感染人的T细胞之前拦截艾滋病毒。

每一种纳米材料的基本结构都是相同的:一种可生物降解的,FDA批准的聚合物核心被包裹在一种特定类型的细胞膜上,这样它就可以伪装成红细胞,免疫T细胞或血小板细胞。这种隐形衣可以防止免疫系统发现和攻击这些粒子,使它们成为危险的入侵者。欧洲杯猜球平台

“我认为细胞膜碎片是活性成分。这是看待药物开发的另一种方式。”张先生说对于COVID-19,我希望其他团队能尽快找到安全有效的治疗方法和疫苗。与此同时,我们在工作和规划,就好像全世界都指望着我们一样。”

资料来源:https://ucsd.edu/

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