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科学家如何用纳米技术对抗新型冠状病毒?

来源:本站原创 2020-03-30 08:49

2020年3月30日讯 /生物谷BIOON /——目前还没有针对COVID-19的疫苗或特效治疗。COVID-19是由严重急性呼吸系统综合征2型冠状病毒 (SARS-CoV-2)引起的疾病。

自2019年底爆发以来,研究人员一直在竞相了解更多关于SARS-CoV-2的信息。SARS-CoV-2是一种来自冠状病毒家族的毒株,因其冠状外形而被称为冠状病毒。

美国东北大学的化学工程师Thomas Webster专门从事开发治疗疾病的纳米级药物和技术,他是为美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention,简称CDC)提供想法和技术以抗击covid-19疫情的科学家中的一员。

Webster说,使用纳米颗粒的想法是,COVID-19背后的病毒具有与他的纳米颗粒类似的结构。在这个尺度下,物质是非常小的,大约比一根头发的宽度小一万倍。

图片来源;NIAID

Webster提出了一种类似大小的粒子,可以附着在SARS-CoV-2病毒上,通过红外光治疗来破坏它们的结构。这种结构上的改变会阻止病毒在体内生存和繁殖的能力。

Webster来自东北大学化学工程学院,他表示"在纳米尺度范围内,如果你想检测病毒,如果你想让它们失去活性,那么你必须在这么大的尺度内思考。"

Webster和其他研究人员所谓的"治疗诊断学"的核心是用纳米药物发现和中和病毒,其重点是将治疗和诊断结合起来。利用这种方法,他的实验室专门研究了纳米颗粒,以对抗导致流感和结核病的微生物。

"这不是用一种方法来检测你是否感染了病毒,用另一种方法来治疗,"他说,"而是用同样的粒子,同样的方法来检测和治疗。"

SARS-CoV-2主要通过呼吸、说话、打喷嚏、咳嗽等产生的微小的病毒颗粒飞沫传播,这些病毒颗粒通过眼睛、嘴巴或鼻子进入人体。初步研究也表明,当这些细菌附着在工作台面、扶手和其他坚硬的表面时,它们可能存活数天。

Webster说,这就是为什么要把纳米颗粒药物作为本次COVID-19疫情的重点之一。

由于纳米颗粒附着在不同的物体和表面,它们甚至可以在病原体进入人体之前就将其摧毁。他的实验室已经开发出一种可以喷在物体上形成纳米颗粒并攻击病毒的材料。

"即使它是在一个表面上,在某人的工作台上,或在一部iPhone上,它没有任何意义,因为它不是那种病毒的活性形式。"

同样的技术可以进行调整,以针对广泛的病毒、细菌和其他病原体。与其他具有大分子结构的新型药物不同,纳米颗粒非常小,它们可以在不破坏免疫系统等其他功能的情况下穿过我们的身体。

Webster说:"它们就像测量员一样,可以在你的血液中检测。它们可以更容易、更长的时间检测你的身体,并尝试检测病毒。"

Webster说,要做到这一切,CDC需要知道具体需要什么样的结构来中和SARS-CoV-2。但这一信息尚未公开。

他说:"你必须确定我们需要在纳米颗粒中加入什么物质来吸引病毒。疾控中心必须知道这一点,因为他们已经开发了一套工具,可以确定你是否感染了COVID-19、流感还是其他什么疾病。"

一种替代纳米药物的方法是制造合成分子。但是Webster说,这种策略带来了一些挑战。就用于治疗癌细胞的化学疗法而言,这种合成药物会产生严重的副作用,杀死癌细胞以及体内的其他细胞。

Webster说:"同样的事情也可能发生在合成化学药物治疗病毒的过程中,这种分子杀死的远不止这种病毒。"

不过,Webster也承认,目前并没有很多研究人员专注于研究纳米颗粒杀死病毒的方法。

缺乏这些解决方案的主要原因之一是,纳米颗粒使其成为理想的抗传染病药物的好处,也使它们成为美国联邦药品管理局(U.S. Federal Drug Administration)关注的问题。

图片来源:https://cn.bing.com

由于它们的小尺寸,纳米颗粒无处不在,可以渗透到身体的其他部位。为了降低这种风险,Webster的实验室专注于使用氧化铁。构成这些粒子的化学物质对我们的身体而言是非常安全的。

Webster说:"即使你感染了病毒,你也需要更多的铁,因为你可能会贫血,这取决于感染的严重程度。我们实际上是通过化学反应来开发这些纳米粒子,这有助于你的健康。"

他还说,铁基纳米颗粒可以通过磁场定向作用于身体的特定器官,比如肺部和其他容易感染病毒后出现呼吸道并发症的部位。Webster说,这也是用新型合成分子无法做到的。

Webster说:"实际上,这一切意味着我们只需要做一些研究,证明那些铁纳米颗粒不会进入大脑或肾脏,这些纳米颗粒会准确地进入你希望它们进入病毒的地方。"(生物谷Bioon.com)

参考资料:


【2】Günter Kampf. Potential role of inanimate surfaces for the spread of coronaviruses and their inactivation with disinfectant agents. Infection Prevention in Practice. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.infpip.2020.100044
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