دوره 12، شماره 45 - ( 8-1400 )                   جلد 12 شماره 45 صفحات 26-9 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Moghimipour M, Mahmoudi Khatir N, Nazem Bokaei Z, Sabbagh F. A Review of Strategies Based on the Effectiveness of Nanoparticles in the Detection, Prevention and Treatment of Covid 19. NCMBJ 2021; 12 (45) :9-26
URL: http://ncmbjpiau.ir/article-1-1448-fa.html
مقیمی پور مهدیه، محمودی خطیر نادیا، ناظم بکایی زهرا، صباغ فرزانه. مروری بر راهبردهای مبتنی بر اثربخشی نانو ذرات در تشخیص، پیشگیری و درمان کووید 19. مجله تازه هاي بيوتكنولوژي سلولي و مولكولي. 1400; 12 (45) :9-26

URL: http://ncmbjpiau.ir/article-1-1448-fa.html


2. گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران
متن کامل [PDF 803 kb]   (703 دریافت)     |   چکیده (HTML)  (2821 مشاهده)
متن کامل:   (3033 مشاهده)

A Review of Strategies Based on the Effectiveness of Nanoparticles in the Detection, Prevention and Treatment of Covid 19

Mahdiyeh Moghimipour 1, Nadia Mahmoudi Khatir 1*, Zahra Nazem Bokaei 2, Farzaneh Sabbagh 3

 

1- Department of Biotechnology, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran ; n.khatir@alzahra.ac.ir

2 Department of Plant Sciences , Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran

3Department of chemical engineering, Chungbuk national university, Cheongju, Chungbuk 28644, Republic of Korea

 

Nanoparticles have a great impact in various fields of medicine and therapy, including biosensors, imaging and smart drug delivery. SARS-Covid 2 is a coating virus and has particle-like properties with a diameter of 140-160 nm. The synthesized nanoparticles are very similar to the virus and will easily interact with its proteins. Therefore, nanoparticle solutions, including antiviral mechanisms to prevent the growth, proliferation and penetration of the virus, the production of masks, vaccines, is a good option to combat the virus. Due to the impact and prevalence of the Covid-19 disease and its risks to the health of people around the world, after the first days of identifying the virus, researchers sought ways to diagnose the disease in individuals, as well as its prevention and treatment. So far, vaccination has been the best way to fight against the Covid-19. In the meantime, nanoparticles due to their special properties could have many uses, including diagnosis, vaccine and drug production. In this paper, we examine the implementations of nanoparticles against the Covid-19.

Keywords: Coronavirus, Covid-19, SARS-Covid 2, Vaccine, Nanoparticles, Drug, . Iau Science .

 

 

 

 

 

مروری بر راهبردهای مبتنی بر اثربخشی نانو ذرات در تشخیص، پیشگیری و درمان کووید 19

مهدیه مقیمی پور1، نادیا محمودی خطیر*1، زهرا ناظم بکایی2، فرزانه صباغ3

1.        گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران

2.        گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران

3.        گروه مهندسی شیمی، دانشگاه چانگ باک، چانگ باک، جمهوری کره


چکیده

نانوذرات تاثیر بسزایی در حوزه های مختلف پزشکی و درمانی از جمله حسگرهای زیستی، تصویربرداری و دارو رسانی هوشمند دارند. سارس-کووید 2ویروس پوششی است و دارای خواص ذره مانندی به قطر 60-140 نانومتر است. نانوذرات سنتز شده شباهت بسیاری به ویروس دارند و به راحتی با پروتئین های آن بر هم کنش خواهند داشت. بنابراین راهکارهای در نظر گرفته با نانوذرات از جمله مکانیسم ضد ویروسی جهت جلوگیری از رشد، تکثیر و نفوذ ویروس، تولید ماسک، واکسن،گزینه مناسبی برای مقابله با ویروس است. نظر به تأثیر و همه‌گیری بیماری کووید و خطرات آن برای سلامت کل افراد دنیا پس از اولین روزهای شناسایی این ویروس پژوهشگران به دنبال راه‌هایی برای تشخیص این بیماری در افراد و همچنین پیشگیری و درمان آن گشتند. تاکنون واکسیناسیون بهترین راه برای مقابله با کووید بوده است. در این ‌بین نانوذرات به دلیل خواص ویژه خود توانستند استفاده‌های زیادی اعم از تشخیص، طراحی واکسن و تولید دارو داشته باشند. در این مقاله به بررسی کاربردهای نانو ذرات در مقابله با کووید می‌پردازیم.

کلمات کلیدی: کرونا ویروس، کووید19، سارس-کووید 2، واکسن، نانوذرات، دارو، . Iau Science.

 


 

مقدمه

کرونا[1] بیماری‌ای ویروسی با توانایی انتقال بالا است که بافت ریه و اندام‌های تنفسی را درگیر می‌کند و علائمی مانند آنفولانزا ایجاد می‌کند و در صورت التهاب بالا مرگ براثر ازکارافتادن دستگاه تنفسی رخ می‌دهد. آنالیزهای اخیر ژنتیکی نشان می‌دهند که ژنوم ویروس سارس-کووید-2[2] 96% با ویروس کرونای خفاش[3] که میزبان آن خفاش نعل اسبی[4] است همپوشانی دارد. همچنین در آزمایش‌های صورت گرفته بر روی هفت نوع مورچه‌خوار پولک‌دار[5] مشخص شد؛ این جانوران به ویروسی بسیار شبیه سارس-کووید-2 مبتلا بودند. این اطلاعات دانشمندان را به منشا احتمالی ویروس کرونا نزدیک می‌کند(1). شکل 1 نمایی شماتیک از ویروس کرونا را نشان میدهد.

 

شکل 1. نمایی شماتیک از ساختار ویروس کرونا(2)

 

مبارزه با پاندمی نیازمند رویکردهای همه‌جانبه است اولین قدم برای مبارزه با ویروس تشخیص آن است. توسعه روش‌های آزمایش سریع[6] می‌تواند با شناسایی افراد مبتلا، در کنترل این همه‌گیری کمک کند. روش‌های تشخیصی باید ارزان و همچنین سریع و به‌طور گسترده در دسترس باشند در مرحله بعد باید داروهایی برای مقابله با اثرات ویروس و کم کردن التهاب تولید شوند و در آخر تولید واکسن می‌تواند از ابتلای افراد جدید به عفونت‌های شدید ویروس جلوگیری کند و احتمال مرگ را کاهش دهد و منجر به ایمنی همگانی شود. تصاویر گرفته‌شده با میکروسکوپ الکترونی از سارس-کووید-2 نشان می‌دهد که ویروس قطری در رنج 60-140نانومتر دارد. با توجه به خواص ذاتی، مورفولوژی و محدوده اندازه سارس-کووید-2، استراتژی‌های مبتنی بر نانوذرات[7] یک رویکرد مناسب برای مقابله با این ویروس ارائه می‌دهند. اکثر روش‌های تشخیص ار-ان-1[8] ویروسی بر اساس واکنش زنجیره‌ای پلیمراز رونویسی معکوس[9] انجام می‌شود. اگرچهRT-PCR [10] به‌طور گسترده‌ای به‌عنوان روش استاندارد تشخیص کرونا شناخته می‌شوند، برخی مشکلات در استفاده از آن وجود دارد که باید موردتوجه قرار گیرد، ازجمله این موارد میتوان به بازده استخراج پایین، استفاده از فرایندهای وقت‌گیر و پاسخ مثبت کاذب ناشی از آلودگی اشاره کرد. در مورد بهبود روش‌های تشخیص ویروس، به دلیل اندازه فوق‌العاده کوچک نانوذرات نه تنها در روش‌های ار-تی-پی- سی- ار بلکه در سایر روش‌های تشخیص ویروس مانند روش ایمونوسوربنت مرتبط با آنزیم[11] و ایزوترمال حلقه رونویسی معکوس[12] استفاده ‌شده‌اند.

 

مکانیسم ضد ویروسی نانوذرات

مکانیسم های ضد ویروسی نانوذرات اتصال، نفوذ، تکثیر و رشد ویروس ها را مورد هدف قرار می دهد. از دیگر مکانیسم های احتمالی نانوذرات غیرفعال کردن ویروس به صورت مستقیم یا غیر مستقیم، جلوگیری از اتصال ویروس‌ها به سلول‌های میزبان و مسدود کردن تکثیر ویروس است. این مکانیسم ها با توجه نوع و شکل نانوذرات متفاوت خواهد بود (3). از دیگر مکانیسم‌های اصلی و مستقیم فعالیت ضد ویروسی با واسطه نانوذرات با عمل میدانی موضعی [13]علیه گیرنده‌های سطح ویروس مرتبط است .(4)

در این مکانیسم، نانوذرات جذب شده در سطح سلول می توانند پتانسیل غشاء را تا حد زیادی تغییر دهند. مکانیسم ضد ویروسی غیرمستقیم نانوذرات شامل مسدود کردن نفوذ ویروس به داخل سلول به دلیل تغییر پتانسیل غشایی است. در مجموع، مکانیسم‌های اصلی فعالیت ضد ویروسی نانوذرات شامل برهمکنش با 120gp، اتصال رقابتی بین ویروس و نانوذرات برای سلول میزبان، تداخل با اتصال ویروسی، مهار اتصال و نفوذ ویروس به سلول میزبان، اتصال به غشای پلاسمایی است. غیر فعال سازی ذرات ویروسی قبل از ورود و تعامل با دی-ان-ا دو رشته ای و/یا اتصال با ذرات ویروسی می باشد (5, 6). در حالی که نانوذرات فلزی با ذرات ویروسی تعامل دارند، تکثیر ویروس مسدود می شود (شکل 2).

 

 

شکل 2. مکانیسم ضد ویروسی نانوذرات (7)

 

مکانیسم احتمالی فعالیت ضد ویروسی نانوذرات غیر سمی مانند طلا از تکثیر ویروس ممانعت میکند و از انتشار ذرات ویروسی به داخل سلول میزبان جلوگیری بعمل می آورد. این مهار می‌تواند توسط نانوذرات به‌عنوان مسدودکننده آنزیم نورآمینیداز[14] عمل کند که اتصال بین هماگلوتینین[15] روی ویروس نتاج و گیرنده اسید سیالیک روی سلول میزبان را قطع می‌کند. در این صورت نانوذرات از این مرحله شکاف جلوگیری کرده و با آزادسازی ظاهر ویروس از سلول‌های میزبان آلوده و متعاقباً از پیشرفت عفونت جلوگیری می‌کنند. بنابراین مکانیسم ضد ویروسی ممکن می تواند مهار فعالیت هماگلوتینین و نورآمینیداز باشد. علاوه بر این، مانند نانوذرات طلا مانع از اتصال ویروس به سلول های میزبان می شود(7).

فعالیت ضد ویروسی نانوذره  با اثرمستقیم روی غشای ویروس  و یا با اتصال به پروتئین کرونا ویروس آن را تجزیه می‌کند(8). مکانیسم فعالیت ضد ویروسی نانوذرات نقره را می‌توان با تولید گونه‌های فعال اکسیژن[16]  که یون‌های نقره ایجاد می‌کنند و استرس را کاهش می‌دهند توضیح داد (9, 10). در نتیجه، مواد مناسبی برای استفاده در مراقبت های بهداشتی و فیلتراسیون در برابر عفونت های ویروسی است (11). مکانیسم غیرفعال کردن ویروس توسط نانوذرات نقره در شکل 3 نشان داده شده است (12).

 

 

شکل 3. مکانیسم ضد ویروسی نانوذرات نقره (12)

 

 

انواع نانوذرات مؤثر در مقابله با کووید

نانوذرات مختلفی در حوزه های گوناگون پزشکی مورد استفاده قرار میگیرند. در ادامه، ضمن بررسی کوتاه و اجمالی تولید برخی نانوذرات پرکاربرد، در مورد مکانیسم ضد ویروسی آنها توضیحاتی ارائه خواهد شد.

برای آماده‌سازی کنترل‌شده نانوذرات طلا در محدوده اندازه 6 تا 22 نانومتر با کاهش (احیا) تتراکلروئوریک اسید درحضور مالتوز و سورفاکتانت غیر یونی تویین با غلظت‌های مختلف برای کنترل اندازه نانوذرات طلا تولید می‌شوند. با افزایش غلظت تویین80[17] ،کاهش اندازه نانوذرات طلا تولیدشده همراه با کاهش قابل‌توجهی در توزیع اندازه آن‌ها مشاهده می‌شود. مکانیسم کاتالیزوری الی-ریدال[18] به‌عنوان مناسب‌ترین روش برای تولید نانوذرات طلا مورداستفاده قرار می‌گیرد(13). برای ساخت نانوذرات نقره نیز روش‌های متفاوتی وجود دارد نمونه‌های قابل‌توجه شامل فرسایش لیزری، تابش گاما، تابش الکترون، کاهش شیمیایی، روش‌های فتوشیمیایی، پردازش میکروویو، سل-ژل(14) و روش‌های سنتز بیولوژیکی است (15). لیپوزوم ها با روش فیلم خشک[19] و با عبور از غشایی با منافذ حدود 200 نانومتر تولید می‌شوند. این روش یک محلول از لیپوزوم ها به‌صورت یکنواخت ایجاد می‌کند. اندازه و مورفولوژی لیپوزوم ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری[20] تجزیه‌وتحلیل می‌شود. سنتز کلوئیدی یکی از مقرون‌به‌صرفه ترین روش‌ها برای سنتز کوانتوم دات ها است. این فرآیند شیمیایی مبتنی بر محلول، شامل گرم کردن محلول‌های پیش ساز برای تشکیل مونومرهای هسته دار است که در دماهای بالا گرم شده و منجر به رشد نانوکریستال می‌شود(16).

نانو ذرات سیلیس به روش‌های متفاوتی ساخته می‌شوند. نانوذرات سیلیس به‌طورکلی با تترا اتیل ارتوسیلیکات به‌عنوان پیش ساز در محیط قلیایی سنتز می‌شوند نانوذرات سیلیکا کروی شکل و غیر متراکم تولید می‌شوند و اندازه ذرات آن‌ها با افزایش غلظت تترا اتیل ارتوسیلیکات [21] و آمونیاک افزایش می یابد. برای سنتز نانوذرات سیلیکای غیر تجمع یافته از محلول سدیم سیلیکات در شرایط قلیایی محلول سدیم سیلیکات با آب رقیق‌شده و به‌آرامی در مخلوط اتانول و اضافه می‌شود تا یک حلال تشکیل شود و با سانتریفوژ نانو ذرات تولید شوند (17). یک پروتکل برای ساخت نانو ذرات مغناطیسی پلاسمونی وجود دارد که برپایه میکرو امولسیون‌های روغن در آب است. در این روش تولید نانو ذرات با اندازه دلخواه با استفاده از نانو ذرات کوچک‌تر صورت می‌گیرد. در این روش از یک ماده مانند ذرات طلا، اکسید آهن یا مواد نیمه‌رسانا استفاده می‌شود. جمع آوری ذرات اولیه و تولید نانوذره کروی بزرگ‌تر خواص ذرات را افزایش می‌دهد. این روش با یک واکنش ساده در یک ظرف انجام می‌گیرد. برای ساخت پایه نانوذرات مغناطیسی اسید اولئیک[22]، اولئیلامین[23]، گزادکاندیول[24] و فنیل اتر[25] را به درون یک فلاسک می‌ریزیم مخلوط را بعد از هم زدن به مدت 1 ساعت در فلاسک گرم می‌کنیم درجه حرارت باید زیر 260 درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. یک پوسته طلا را روی پایه مواد قرار می‌دهیم استات طلا، اسید اولئیک، اولئیلامین، 1،2 هگزادکاندیول و فنیل اتر را به یک فلاسک ته گرد اضافه می‌کنیم. اتانول را برای رسوب نانوذرات اولیه هیبرید اضافه و سانتریفیوژ می‌کنیم؛ با استفاده از سونیکاتور[26]، رسوب را در هگزان مجدداً محلول می‌کنیم. سپس اتانول را برای رسوب نانوذرات ترکیبی اولیه اضافه می‌کنیم. سانتریفیوژ کرده و دوباره رسوب را در هگزان حل می‌کنیم این مرحله را 3 بار تکرار می‌کنیم با استفاده از خشک‌کن خلا نانو ذرات هیبریدی را خشک می‌کنیم(18). همچنین نانوذرات طلا با کاهش (احیا) ذرات طلا به‌عنوان پیش ماده در محیطی با هیدروکسیل آمین[27] به‌عنوان عامل کاهنده تولید می‌شوند(19). نانوذرات مختلفی در تشخیص ویروس‌ها تاکنون به‌کاررفته‌اند از جمله نانوذره‌های فلزی، نانولوله‌های کربنی، نانوذره‌های سیلیکا، کوانتوم دات، نانوستاره ها[28] و نانوذره‌های پلیمری را می توان نام برد. از این میان نانوذرات فلزی، نانو جزیره‌های فلزی، نانو ذرات مغناطیسی، نانوستاره های طلا و کوانتوم دات (ذرات کوانتومی[29]( تاکنون برای تشخیص کووید به‌کاررفته‌اند. بیشتر روش‌های تشخیصی برمبنای روش‌های رنگ‌آمیزی، الکتروشیمیایی، فلورسانس و در کل بر مبنای تشخیص اپتیکال[30] هستند(20, 21). جدول 1 خلاصه‌ای از نانوذرات مورد استفاده در تشخیص ویروس کرونا را نشان می‌دهد.

 

 

نانوذره

همراه با...

اندازه (nm)

اساس روش تشخیص

تکنیک تشخیص

منبع

AuNPs

یون سیترات

یون سیترات

استرپتاویدین[31]

الیگونوکلئوتید های آنتی سنس

13

19

-

-

LSPR

LSPR

LSPR & RT-LAMP

 

رنگ سنجی

رنگ سنجی

رنگ سنجی

(22)

AuNIs

-

40

-

PPT and PCR

ژل الکتروفورز

(23)

AgNPs

یون سیترات

19

LSPR

رنگ سنجی

(24)

SMNPs

سیلیکاوتوالی الیگونوکلئوتید

-

magnetic and PCR

حسگرفلورسنت

(25)

MNPs

پلی آمینواستر و کربوکسیل

10

magnetic and RT-PCR

-

(26)

QDs-605

RNA آپتامر

-

optical

حسگرفلورسنت

(27)

CdTeQDs& AuNPs

آنتی بادی های وایرال

6-7AuNPs

50QDs

optical and LSPR

حسگر کایرال نوری

(28)

ZrQDs & MPNPs

آنتی بادی های وایرال

MNPs2-3

QDs 50

optical, LSPR, and magnetic

حسگر نوری

(29)

جدول 1. نانو ذرات مورداستفاده در تشخیص کرونا

کلمات مخفف و اختصاری:

Au: طلا، NI: نانو جزیره، Ag: نقره Cd: کادمیوم، Te: تلوریم، Zr: زیرکونیوم، آپتامر: نوکلئیک‌اسیدهای تک‌رشته که قادر به اتصال به یک هدف اختصاصی با تمایل بالا هستند وایرال: ویروسی، مربوط به ویروس، حسگرکایرال نوری: نوعی حسگر که تغییرات نوری را اندازه گیری می کند.

MNPs: Metallic nanoparticles, MPNPs: magnetoplasmonic nanoparticles,LSPR:Localized Surface Plasmon resonance

 

نانو ذرات و نانو جزیره‌های فلزی نانو ذراتی مربوط به فلزات نجیب مثل طلا و نقره و مس هستند مشخصات اپتیکال خاصی دارند. پدیده تشدید پلاسمون سطحی نوعی برانگیختگی ناشی از برهم‌کنش امواج الکترومغناطیسی در ناحیه مرئی با الکترون‌های آزاد نانو ذرات طلا و نقره است. امروزه کاربردهای پدیده تشدید پلاسمون سطحی[32] شامل شناسایی و آشکارسازی مواد و گازهای شیمیایی و مولکول‌های زیستی است. در این روش پاسخ الکترون‌های آزاد نانوذره به میدان الکترومغناطیسی در حضور مولکول‌های زیستی به‌صورت تغییرات در طول‌موج و شدت جذب قابل‌مشاهده است. یکی از مهم‌ترین کاربردهای پدیده تشدید پلاسمون سطحی تشخیص ویروس و باکتری‌هاست.

نانوذرات اکسید آهن می‌توانند یک کمپلکس پایدار با پروتئین اسپایک[33] ویروس کرونا تشکیل دهند. نانوذرات اکسید آهن و نانوذرات نقره خاصیت خنثی‌کنندگی روی سویه‌های مختلف آنفولانزا و کرونا ویروس با مکانیسم فیزیکی اتصال به ویروس و جلوگیری از ورود آن به سلول‌های میزبان نشان داده‌اند(30). از مهم‌ترین نانوذرات مورداستفاده برای مقابله با کرونا نانوذرات لیپیدی مانند؛ نانو حامل‌های چربی جامد[34] و نانولیپوزوم ها[35] هستند (31).

نانوذرات اکسید نیتروس[36] با پتانسیل مبارزه با انواع ویروس‌ها، باکتری ها و قارچ‌ها شناخته‌شده است. ازاین‌رو  نانوذرات اکسید نیتروژن می‌تواند برای درمان‌های مختلف و مبارزه با انواع میکروب‌ها مورداستفاده قرار گیرد. نانوذرات اکسید نیتروس به‌عنوان یک عامل مؤثر برای مقابله با ویروس کرونا و سایر بیماری‌های ریوی موردتوجه قرارگرفته است(32). درمان‌هایی مبتنی بر استنشاق نانوذرات نانوذرات اکسید نیتروس در ایالات‌متحده و چین مورد ارزیابی قرارگرفته‌اند. تحقیقات نشان داده‌اند که ترکیبات نانوذرات اکسید نیتروس می‌توانند در مبارزه با تکثیر ویروس سارس-کووید-2 مؤثر باشند(33).

کاربردهای اخیر نانوذرات در جهت پیشگیری از ابتلا به کووید19

 

کاربرد نانوذرات درتشخیص  کووید 19

موئیترا و همکارانش (34) یک سنجش زیستی رنگی بر اساس نانوذرات طلا پوشش داده شده با الیگونوکلئوتیدهای آنتی سنس[37] اصلاح شده تیول و هدف قرار دادن  ان-ژن COVID-19 طراحی کردند و می تواند کووید-19 را در چند دقیقه به طور دقیق تشخیص دهد. در همین حال، نانوذرات طلا پوشش داده شده با الیگونوکلئوتید آنتی سنس اصلاح شده تیول نیز در یک آزمایش چشم غیر مسلح برای تشخیص کووید 19 استفاده شد که در کمتر از 10 دقیقه موثر بود (شکل 4).

 

شکل 4. طرح شماتیک برای تشخیص آر-ان-ا سارس کووید-2 با واسطه نانوذرات طلا دارای پوشش الیگونوکلئوتیدهای آنتی سنس

 

علاوه بر این جهت تشخیص کووید 19 از بیوسنسور بر پایه نانو ذرات هم میتوان استفاده کرد، محل نمونه[38]، محل اختلاط نمونه[39]، پد جذبی و غشای نیتروسلولز، آنتی بادی آنتی فلورسین[40] خرگوش، آنتی بادی آنتی دایوکسیژنین [41] گوسفند (برای لیبل کردن اسید های نوکلئیک) بواین سرم آلبومین ترکیبات استریپتاویدین [42] پوشانده شده با نانو ذرات پلیمری (برای تشخیص پروب های بیوتینیل شده [43] در فلوسایتومتری) برای تست وجود کووید مقداری از ترکیبی که واکنش روی آن انجام شده را به ناحیه مورد آزمایش می ریزیم سپس 80 میکرولیتر بافر فسفات سالین را میریزم حضور کووید در غشای نیتروسلولز خطوط قرمز ایجاد می‌کند و این امر حدود 1 دقیقه طول می‌کشد(35, 36). نانوذرات نقره یکی از نانو ذراتی هستند که با توجه به خواصشان می‌شود به‌عنوان بیوسنسور استفاده کرد یا به دلیل خواص ضد میکروبی در کمپلکس‌های مختلف از آن‌ها استفاده کرد(37). نانو ذرات طلا یکی از پرکاربردترین نانو ذرات برای تشخیص ویروس‌ها هستند که علاوه بر خواص اپتیکال پایداری بالایی دارند. تجمع[44] نانو ذرات طلا باعث شیفت قرمز در پیک پدیده تشدید پلاسمون سطحی شده و درنتیجه باعث تغییر رنگ محلول از قرمز به آبی می‌شود که با چشم غیرمسلح هم قابل‌دیدن است. استفاده از نانوذرات طلا برای تشخیص سارس کووید گزارش‌شده است. در این گزارش تفاوت ویژگی‌های الکترواستاتیکی تک رشته های دی-ان-ا [45]  و دی-ان-ا دو رشته ای [46] مبنای کار بوده است. آنها می‌توانند با یون‌های سیترات در سطح نانو ذرات طلا برهم‌کنش انجام دهند و ذرات را پایدار کنند. نانو ذرات می‌توانند به دلیل سایزی که دارند در محدوده وسیعی مورداستفاده قرار بگیرند. برای مثال در دارورسانی هوشمند[47]، نانو ذرات از راه‌های مختلفی از جمله تنفس وتزریق می‌توانند مورداستفاده قرار بگیرند(15). ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانوذرات این امکان را به آن‌ها می‌دهد که با تنفس وارد راه‌های تنفسی شوند، وارد کیسه‌های هوایی در ریه شده و در این مکان نانوذرات می‌توانند در تماس با سلول‌های اپیتلیال[48] و سورفکتانت[49] قرار بگیرند(38).

تولید ماسک برپایه نانوذرات

کاربرد نانوذرات در ارتباط با کووید محدود به حوزه درمان و تشخیص نیست. با توجه به اینکه بیشترین موارد ابتلا به کووید 19 از طریق استنشاق قطرات حاوی ویروس می باشد که این قطرات از طریق سرفه یا عطسه تولید میشوند .این قطرات یا در محیط شناور می مانند یا به سطوح اطراف میچسبند. بنابراین استفاده از ماسک‌های تنفسی در حال حاضر مؤثرترین روش برای کسانی است که ممکن است در مقابله با هوای آلوده به ویروس قرار بگیرند. در یک مطالعه کارایی فیلتراسیون ماسک با بازدهی 95%[50]،  دستگاه فیلتر تنفس صورت[51] و ماسک با بازده 95% چینی[52] از طریق بررسی 136 دستگاه تنفسی به‌دقت مورد مطالعه قرار گرفت. دستگاه فیلتر تنفس صورت فقط به فیلتراسیون فیزیکی می‌پردازند و فیلتراسیون الکترواستاتیک در آن‌ها بسیار کم بوده است. فیلتراسیون الکترواستاتیک یعنی به همان روشی که پس از مالش یک بادکنک موها به آن می‌چسبد ذرات به ماسک چسبیده و از عبور آن‌ها جلوگیری می‌شود. ورود ذرات در محدوده 100-200 نانومتر در این ماسک‌ها دیده‌شده است. البته دستگاه فیلتر تنفس صورت 42% مؤثر بوده‌اند در دستگاه فیلتر تنفس صورت هایی که لایه ی فعال پلی پروپیلن[53] در بین آن‌ها قرار داشت حفاظت بهتری در مقابل آئروسل ها به‌خصوص کووید دارند. در حال حاضر ماسک با بازدهی 95% پرکاربردترین ماسک مورداستفاده و مؤثرترین برای پیشگیری از کووید است. این ماسک 85% کارایی برای ذرات کوچک‌تر از 300نانومتر دارد قطر کووید بین 60-140 نانومتر است و این مسئله نیاز به فیلتر های ماسک مؤثرتر را نشان می‌دهد. پیشرفت تولید نانو فیبرها که با الکترو اسپینینگ[54] تولید می‌شوند بسیار می‌تواند کارآمد در این زمینه باشد(39, 40). همانطور که پیش تر به فعالیت ضدمیکروبی نانوذرات اشاره شد، نانوذرات از جمله نانوذرات نقره می توانند میکروب ها را خنثی کنند به طوری که دیگر توانایی ورود به سلول های میزبان خود را نداشته باشند. درحال حاضر از نانوذرات برای ساخت فیلتر های هوا و تصفبه هوا استفاده شده که برای جلوگیری از شیوع بیشتر کووید می توان از آن ها استفاده کرد. فعالیت ضد ویروسی نانوذرات در فیلترهای هوا را نشان میدهد.

 

شکل 5. فعالیت ضد ویروسی نانوذرات در فیلترهای هوا(41)

 

از سوی دیگر غیرفعال کردن ویروس‌ها می‌تواند روش دیگری باشد تا از ورود آن‌ها به سلول‌ها جلوگیری شود. نانو اسفنج‌ها دسته‌ای دیگر از نانو مواد هستند که از غشا سلول‌ها منشا می‌گیرند و هدف طبیعی ویروس کووید به شمار می‌آیند این نانو اسفنج‌ها به‌طور کامل به ویروس متصل می‌شوند و تحقیقات نشان داده‌اند که نانو اسفنج‌ها کاملاً ویروس را خنثی می‌کنند به‌طوری‌که دیگر نمی‌تواند به سلول‌های میزبانش متصل شود. بر اساس اطلاعات فعلی ما از ویروس سارس-کووید-2 تابه‌حال دو نوع نانو اسفنج ساخته‌شده است؛ نانو اسفنج‌های سلول اپیتلیال II ریه انسان و نانو اسفنج ماکروفاژ[55] انسانی استفاده از این نانو اسفنج‌ها اثر ضدویروسی واضحی را از خود نشان داده‌اند(42).

تولید واکسن بر پایه نانوذرات

در آوریل 2020 بیش از 100 نوع واکسن برای کووید در حال مطالعه و کارآزمایی بالینی بودند. شامل انواع مختلف آر-ان-1[56] واکسن، دی-ان-ا [57] واکسن، واکسن آدنو ویروس[58]، ویروس‌های غیرفعال شده، ذرات پپتیدی، واکسن‌های شبه‌ویروسی[59]، واکسن‌های نوترکیب یا زیر واحد پروتئینی در مقایسه با بقیه واکسن‌ها واکسن‌های زیر واحد پروتئینی امن‌تر و ارزان‌تر تولید می‌شوند. در پژوهش‌های انجام شده برای تولید واکسن سارس[60] که واکسن زیرواحد پروتئینی تولیدشده نشان داده ‌شده است که پادتن‌های تولیدی می‌توانند به‌خوبی از اتصال ویروس سارس به سلول‌ها جلوگیری کنند. ژن پروتئین اس- سارس شبیه پروتئین اس- کووید 19 است. با این‌وجود ایمنی‌زایی ایجادشده توسط به زیرواحد آزاد پروتئینی به‌تنهایی ضعیف است. مکانیسم‌های سیستم ایمنی بدن انسان گاهی می‌توانند در انجام عملکرد واکسن اختلال ایجاد کنند برای مثال گیرنده  ها[61] می‌توانند در عملکرد واکسن اختلال ایجاد کنند. برای حل این مشکل با استفاده از علم نانو می‌توانیم از نانو لیپوزوم های کاتیونی برای حمل زیرواحد S1 ویروس استفاده کنیم. علاوه بر این نانو ذراتی هستند که نقش کمکی[62] ایفا می‌کنند یعنی جلوی تخریب زودهنگام آنتی‌ژن را می‌گیرند که از آن‌ها نیز می‌توان استفاده کرد. همان‌طور که اشاره شد؛ نانوذرات پتانسیلی برای فرستادن آنتی‌ژن و کمکی به غدد لنفاوی و سلول ارائه کننده آنتی ژن[63] ها دارند و داده‌ها نشان می‌دهند که همراهی آنتی‌ژن و کمکی در واکسن باعث افزایش قدرت واکسن در دوزهای کمتر و کاهش عوارض جانبی آن می‌شود(43, 44).

مؤثر بودن استفاده از لیپیدها برای رساندن اسید های نوکلئیک به سلول کاملاً اثبات‌شده است. لیپیدها به دلیل سازگاری با غشا سلول‌ها ماده‌ای ایده آل برای انتقال پیام رسان ار-ان-ا [64] هستند و اجازه می‌دهند ترکیبات درون نانوذرات لیپیدی با سلول‌های هدف و آزادسازی مؤثر آن‌ها در سیتوزول[65] آن‌ها به روشی مشابه با ویروس‌ها انجام می‌پذیرد. از اوایل دهه 1990 لیپوزوم ها برای تحویل پیام رسان ار-ان-ا به موش‌ها استفاده می‌شود در دهه ‌های گذشته سیستم‌های تحویل مبتنی لیپید طراحی و ساخته‌شده است و به‌صورت تجاری در دسترس هستند مانند لیپوفکتامین[66] و استمفکت [67]. فناوری‌های دیگری ازجمله لیپوزوم های الاستیک حامل‌های نانو ساختار لیپیدی، لیپوبرید ها[68] پلیمر‌های هیبرید نانوذره‌ای هستند که ممکن است برای تحویل اسید های نوکلئیک به سلول‌های هدف سازگار باشند. این نانو ساختارهای لیپیدی به‌اصطلاح نرم شامل مسیل‌ها لیپوزوم ها و لیپوپلکس ها که به‌طورکلی یک یا دو ترکیب لیپیدی مختلف در ساختار خوددارند، فاقد توانایی تولید مجدد خود هستند و پایداری کمی دارند. ذرات میسلار [69]اگر از مقدار خاصی کمتر باشند ممکن است تجزیه شوند و اگر برای افزایش پایداری آن‌ها مقدارشان را زیاد کنیم ممکن است باعث افزایش سمیت شوند. لیپوپلکس ها هم موفقیت کمی در استفاده در درون بدن از خودشان نشان داده‌اند. لیپوزوم ها هم به دلایلی برای تحویل اسید های نوکلئیک غیرکاربردی هستند. نانوذرات لیپیدی در تعریف جدید آن‌ها سیستم‌های لیپیدی در اندازه نانو یعنی کوچک‌تر از 1 میکرومتر هستند که از 2 یا چند معمولاً 4 لیپید با نسبت‌های مختلف ساخته‌شده‌اند بسته به فرمولاسیون و محموله آن‌ها ممکن است یک هسته نانو ساختار یک پوشش هسته و ساختارهای ویزیکولار چندلایه داشته باشند. این ویژگی نانوذرات آن‌ها را به سیستمی مؤثر برای انتقال واکسن‌های پیام رسان ار-ان-ا به درون سلول‌ها تبدیل کرده است. معمول‌ترین ترکیب برای سیستم‌های نانوذرات لیپیدی پیام رسان ار-ان-ا متشکل از یک لیپوکاتیون یک فسفولیپید کلسترول و یک لیپید پلی اتیلن گلیکول است. لیپوکاتیون ها مولکول‌هایی هستند با دوسر آب‌دوست و آب‌گریز که یک گروه آمین با بار مثبت دارند. با توجه به بار مثبت آن‌ها به‌راحتی اسید های نوکلئیک با بار منفی به آن‌ها متصل می‌شوند(42, 45). نانوذرات لیپیدی، فرمولاسیون واکسن‌هایپیام رسان ار-ان-ا   در شکل 6 نشان داده شده است.

 

شکل6. نانوذرات لیپیدی، فرمولاسیون واکسن‌هایپیام رسان ار-ان-ا   (46)

 

در حال حاضر نانوذرات پلی مری، هیبرید لیپید پلیمر، کیتوسان[70] و انواع دیگر نانوذرات برای ساخت واکسن‌ها برای مرس[71] به‌طور کاملاً موفقیت‌آمیز استفاده ‌شده‌اند.

 تکنیک رونویسی معکوس متعدد با تکثیر ایزوترمال متصل به حلقه[72] که برای شناسایی آر-ان-ا به کار می‌رود. تکنیک حلقه برخلاف پی-سی-ار [73]که به‌صورت مرحله‌ای و با تغییرات دما انجام می‌شود در دمای ثابتی صورت می‌گیرد و نیازی به تغییردهنده دما ندارد در حلقه توالی در دمای 60-65 درجه سانتی‌گراد با استفاده از دو یا چند مجموعه پرایمر و یک آنزیم پلیمراز تکثیر می‌شود. یک جفت پرایمر حلقه ای اضافی نیز می‌توانند سرعت واکنش را تسریع کنند و مقدار اسید نوکلئیک تولیدشده در این روش به‌طور قابل‌توجهی از پی-سی-ار بیشتر است. نگرانی عمده این است که آیا جهش‌یافته‌های کووید به واریته های مقاوم در برابر محافظت از واکسن‌های موجود تبدیل می‌شوند یا خیر، زیرا اکثر واکسن‌های فعلی بر اساس پروتئین اسپایک ویروس‌ها بودند که در اوایل شیوع داشت(47, 48).

اخیراً، دریکی از مطالعات کارایی نانو ذرات فریتین که به‌طور هم‌زمان 24 نسخه دامنه اتصال گیرنده[74] از را ارائه می‌دهد و پاسخ‌های ایمنی محافظتی قوی در برابر نوع وحشی سارس-کووید-2 ایجاد می‌کند. واکسن نانوذرات دامنه اتصال گیرنده از نانوذرات فریتین[75] و باکتری هلیکوباکتر پیلوری[76] تشکیل‌شده است که هرکدام دارای 24 نسخه از رسپتور های پروتئین اسپایک سارس-کووید-2 هستند (49).

 

سویه‌های جدید کووید 2 (سارس-کووید-2) با چندین جهش غالب در پروتئین اسپایک اخیراً شناسایی شده است و موضوعات مهم مرتبط با احتمال عفونت مجدد بیماران بهبودیافته و کارایی واکسن‌هایی که بر اساس سویه‌های اپیدمی در اوایل 2020 طراحی‌شده‌اند موردبحث است. در اینجا، ما شواهدی ارائه می‌دهیم که سرم های جمع‌آوری‌شده از بیماران کووید 19در اوایل سال 2020 و موش‌های واکسینه شده با نانو ذرات مبتنی برگیرنده دامنه اتصال گیرنده به‌طور مؤثر انواع ویروسی D614G و B.1.1.7 را خنثی می‌کنند و نوع Y.V2501 را به‌طور ضعیف خنثی می‌کنند، با توجه به اطلاعات به‌دست‌آمده از مطالعات اخیر ما میدانیم که که موش‌های واکسن شده با نانو ذرات دامنه اتصال گیرنده به‌طور مؤثر ویروس نوع B.1.1.7 را خنثی می‌کنند اما ویروس نوع Y.V2501 را خیلی ضعیف خنثی می‌کنند. ترکیبی از 3 جهش (K417N، E484K و N501Y) در منطقه دامنه اتصال گیرنده 501Y.V2 ممکن است منجر شود برهم‌کنش بین آنتی بادی های خنثی‌کننده و پروتئین اسپایک را کاهش دهد. روی‌هم‌رفته، این نتایج نشان می‌دهد که با جمع شدن جهش‌ها در دامنه اتصال گیرنده، پروتئین‌های اسپایک ممکن است یک تغییر آنتی‌ژنیک بدست آورند که انواع سارس-کووید-2 را قادر می‌سازد تا درنهایت در برابر واکسن‌های فعلی مقاومت کنند؛ بنابراین، برای کنترل همه‌گیر ویروسی، نظارت فشرده بر جهش‌های ویروسی و تنظیم به‌موقع واکسن‌های طراحی‌شده لازم است(50, 51). مطالعات انجام شده در کشور های مختلف به خوبی اثر بخشی واکسن ها را حتی برروی جهش یافته های اخیر نشان می دهند، برای مثال اثر بخشی واکسن ها در جمعیت هایی که فقط سویه دلتا شیوع دارد کمتر از جمعیت های با شیوع سویه آلفا است. شکل7 اثربخشی واکسن‌های فایزر و استرازنکا بر روی سویه‌های موجود ویروس  را نشان میدهد.

 

شکل 7. اثربخشی واکسن‌های فایزر و استرازنکا بر روی سویه‌های موجود ویروس(52)

 

پروتئین اسپایک ویروس سارس-کووید-2 با رسپتور های آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین [77] سلول‌های ریه برهم‌کنش انجام می‌دهد که باعث می‌شود ویروس بتواند فعالیت ویروسی خود را داشته باشد. بیشتر آسیب‌های بافتی به دلیل پاسخ ایمنی و التهاب است. مطالعات جدید بر ممانعت کننده  های خاص کووید از ترکیبات طبیعی مثل فلانوئید ها تمرکز می‌کنند. در یک مطالعه گزارشی از یک داروی خوراکی به نام آیورمکتین[78] همراه با نانو ذرات و توانایی آن در کم کردن بیان آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین و پروتئین اسپایک ویروس می‌پردازد. نانو فرمولاسیون آیورمکتین این اجازه را می‌دهد که دارو به‌تدریج در خون پخش شود و درمان آهسته و با سرعت مناسب انجام شود و ماده آزادشده در جریان خون در سطح مشخصی حفظ می‌شود و زیر حداکثر دوز قابل‌تحمل نگه‌داشته می‌شود. نانو ذرات با استفاده از پلی (لاکتید کو گلیکولید)[79]، پلی اتیلن گلیکول_مالیمید[80] و متصل به یک قطعه ایمونوگلوبولین[81] با قابلیت تبلور(اف-سی)[82] هستند. استفاده از اف-سی باعث می‌شود که نانوذرات از سد اپیتلیال روده عبور کنند و وارد خون شوند. این نانوذرات یک گزینه درمانی کاربردی برای کووید هستند که نه تنها ماهیت عفونی ویروس را کم می‌کنند بلکه از ویروس به سلول‌ها با آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین جلوگیری می‌کنند. سلول‌های ریه و راه‌های تنفسی سلول‌های اصلی بیان‌کننده رسپتور آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین هستند. نانوذرات را می‌توان به‌گونه‌ای مهندسی کرد که حاوی ایمونوگلوبولین اف-سی باشند. این نانوذرات به‌صورت خوراکی مصرف می‌شوند و پتانسیل آن رادارند که در سلول‌های اپیتلیال تنفسی که بیشتر از همه تحت تأثیر کووید هستند تجمع یابند. بسیار مهم است که روش‌های درمانی‌ای ایجاد شوند که در زنان باردار تأثیری بر جنین نداشته باشند. مطالعات قبلی نشان می‌دهد که استفاده از نانوذرات مذکور راه‌حل مناسبی است و این نانو ذرات نمی‌توانند از جفت عبور کنند. توانایی نانوذرات مذکور راه‌حل مناسبی است و این نانوذرات نمی‌توانند از جفت عبور کنند. توانایی نانوذرات برای کاهش سطح آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین در رده‌های مختلف سلولی و درنتیجه کاهش جذب ویروس با کاهش بیان پروتئین اسپایک این روش را بسیار مناسب کرده است. اندازه نانوذرات تولیدی با استفاده از پراکندگی نور پویا[83] مشخص‌شده و اندازه آن‌ها تقریباً 70-80 نانومتر و پتانسیل 30 میلی ولت و با 20% آیورمکتین بودند. لودینگ آیورمکتین به‌وسیله کروماتوگرافی مایع با کارایی[84] بالاانجام شده. ایمونوگلوبولین اف-سی بااتصال به قطعات تیول منجر به تجمع قطعات اف-سی می‌شود. به‌طورکلی این نانوذرات ناقل آیورمکتین درمان بسیار مناسبی برای کووید است ولی باید سمیت و دیگر آزمایش‌های مربوطه آن انجام شوند. نانوذرات تحریک‌کننده سیستم ایمنی نیستند و تجمع آن‌ها در ریه باعث فعال شدن سیستم ایمنی به‌طور مضاعف نمی‌شوند بنابراین درمان بسیار مؤثری می‌تواند باشد یکی دیگر از کاربردهای نانوذرات ساخت ذرات شبیه ویروسی[85] است؛ یعنی مهندسی نانوذرات به شکلی که ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی ویروس را نشان دهند آن‌هم وقتی ماده ژنتیک ندارند و قابلیت همانندسازی در آن‌ها وجود ندارد! درمورد کووید مدنظر است که یکی از پروتئین‌های ساختاری کرونا که پروتئین اس است می‌تواند به‌صورت نانوذرات شبیه ویروس ساخته شود. در مطالعات گذشته این نانوذرات شبیه ویروس توانسته‌اند پاسخ‌های ایمنی ذاتی علیه هپاتیت بی و ویروس پاپیلوم انسانی [86] در بدن ایجاد کنند و به‌عنوان واکسن مورداستفاده قرار بگیرند. نانو ذرات طلا به‌طور خاص می‌توانند در تولید نانوذرات شبیه ویروس به دلیل بالا بودن سطح انرژی‌شان و سایر ویژگی‌های خاص مورداستفاده قرار بگیرند. نانو ذرات می‌توانند به‌گونه‌ای طراحی شوند که پروتئین اس را مورد هدف قرار داده و ساختار آن را تخریب کنند و برهم‌کنش آن‌ها با پروتئین اس باعث شود که دیگر ویروس نتواند به سلول‌ها متصل شود. تعدادی از نانوذرات خاصیت ضدویروسی برای بسیاری از ویروس‌های کشنده از خودشان نشان داده‌اند. برای مثال نانوذرات نقره هم کاربرد ضد باکتری دارند و هم ضدویروسی و می‌توان برای ساخت فیلتر ماسک‌های ارزان‌قیمت مورداستفاده قرار گیرند. همچنین مبارزه نانوذرات نقره با ویروس‌های اچ-ای-وی[87] و ویروس هرپس انسانی اثبات‌شده است(20). همان‌طور که پیشتر گفته شد فعالیت ضد میکروبی نانوذرات اکسید آهن قبلاً تائید شده است. نانوذرات اکسید آهن[88] قبلاً توسط سازمان غذا و داروی ایالات ‌متحده[89]  برای درمان کم‌خونی تائید شده‌اند همچنین فعالیت ضدویروسی آن را در شرایط آزمایشگاهی نشان داده‌اند. دریکی از مطالعات اخیر بررسی برهم‌کنش Fe2O3 و Fe3O4 با گیرنده پروتئین اسپایک (S1-دامنه اتصال گیرنده) سارس-کووید-2 که برای اتصال ویروس به گیرنده‌های سلول میزبانش موردنیاز است، انجام شده. تجزیه‌وتحلیل اتصال‌ها مشابه با گلیکوپروتئین های ای-1 و ای-2ویروس هپاتیت سی انجام شد. این مطالعات نشان داد که هر دو Fe2O3 و Fe3O4 به‌طور مؤثر با سارس-کووید-2 دامنه اتصال گیرنده برهم‌کنش دارند. Fe3O4 یک مجموعه پایدارتر با S1-دامنه اتصال گیرنده تشکیل می‌دهد درحالی‌که Fe2O3 با گلیکوپروتئین‌های[90]ویروس هپاتیت ویروس سی ارتباط قوی‌تری دارد. انتظار می‌رود که این برهمکنش‌های نانوذرات آهن [91] با تغییرات ساختاری پروتئین‌های ویروسی و درنتیجه غیرفعال شدن ویروس همراه باشد(53). پس از انتشار داده‌های فاز 3 واکسن‌های فایزر و مدرنا و ادعای اثر بخشی بالای 90% این واکسن‌ها مهم است که کاربرد نانوتکنولوژی را در این واکسن‌ها بدانیم. برای ایمن بودن، مؤثر بودن و رسیدن واکسن به سیتوزول سلول‌های هدف واکسن نیاز به یک حامل دارد در حین توسعه واکسن، قسمت آنتی‌ژنی ویروس یا پیام رسان ار-ان-ا  سازنده آن در نانوحامل کپسوله شده و یا به همراه مواد کمکی به سطح نانوذرات متصل می‌شود.. بسیاری از درمان‌های مبتنی بر پیام رسان ار-ان-ا  برای حمل آن از نانو ذرات لیپیدی استفاده می‌کنند. کمپلکس لیپید-پیام رسان ار-ان-ا  مقاوم‌تر و در برابر تخریب پایدارتر است. نانوذرات لیپیدی پس از اندوسیتوز پیام رسان ار-ان-ا  را در سیتوزول رها می‌کنند جایی که پیام رسان ار-ان-ا  به آنتی‌ژنی ترجمه می‌شود که سیستم ایمنی را تحریک به تولید پادتن می‌کند(54, 55). نانولیپیدهای مورداستفاده در واکسن‌ها احتمالاً نقش کمکی نیز دارند. البته کاربرد نانوذرات لیپیدی به‌عنوان کمکی باید بیشتر مورد مطالعه قرار بگیرد (56, 57).

نتیجه‌گیری

استفاده از نانوتکنولوژی در تولید داروها، واکسن‌ها وسایل حفاظت شخصی مانند ماسک و گان و تولید کیت‌های تشخیص کرونا نقش بسیار مهمی داشته است. امروزه نانوتکنولوژی ابزاری مهم در انتقال داروها و واکسن‌های مختلف به شمار می‌آید. در تولید واکسن‌های مورداستفاده برای مقابله با ویروس کرونا مانند فایزر و مدرنا که هم‌اکنون در دسترس هستند نانوتکنولوژی نقش مهمی داشته است و همین‌طور که اشاره شد کاربرد آن در دارورسانی هوشمند بسیار حائز اهمیت است. در بسیاری از موارد بررسی چگونگی عملکرد داروهای مختلف نیز به کمک نانوتکنولوژی صورت می‌پذیرد که همگی این موارد اهمیت فوق‌العاده آن را در مقابله با ویروس کرونا و کنترل آن نشان می‌دهند. در مواردی استفاده از نانو ذرات باعث بروز سمیت می‌شوند که باید استفاده از آن‌ها را کنترل کرد و این امر نیازمند آزمایش‌های بیشتری است. فعالیت ضد میکروبی تعدادی از نانوذرات به اثبات رسیده و البته کاربرد بسیاری از آن‌ها به‌صورت آزمایشات بالینی باید موردبررسی قرار گیرد. با توجه به کاربردهای حال حاضر نانوذرات در موارد مختلف برای مقابله با کووید 19 و همچنین پتانسیل آن‌ها در موارد مختلف امید می‌رود که در مطالعات و پژوهش‌هایی در آینده درمانی قطعی برای کووید با کمک نانوذرات ارائه شود. با توجه به تلاش شرکت‌های مختلف داروسازی و تجهیزات پزشکی در تولید واکسن‌های مؤثر، تست های سریع و همچنین وسایل محافظ مؤثرتر می‌توان انتظار داشت که با کمک داده‌های مطالعات انجام شده به کمک نانوتکنولوژی سریع‌تر به ایمنی گروهی برسیم و این بیماری را شکست دهیم.

 

 

منابع

 

1.         Hassanin A, Grandcolas P, Veron G. Covid-19: natural or anthropic origin? Mammalia. 2021;85(1):1-7.

2.         Pereira-Silva M, Chauhan G, Shin MD, Hoskins C, Madou MJ, Martinez-Chapa SO, et al. Unleashing the potential of cell membrane-based nanoparticles for COVID-19 treatment and vaccination. Expert Opinion on Drug Delivery. 2021:1-20.

3.         Chen L, Liang J. An overview of functional nanoparticles as novel emerging antiviral therapeutic agents. Materials Science and Engineering: C. 2020;112:110924.

4.         Lysenko V, Lozovski V, Lokshyn M, Gomeniuk YV, Dorovskih A, Rusinchuk N, et al. Nanoparticles as antiviral agents against adenoviruses. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. 2018;9(2):025021.

5.         Sim W, Barnard RT, Blaskovich M, Ziora ZM. Antimicrobial silver in medicinal and consumer applications: a patent review of the past decade (2007–2017). Antibiotics. 2018;7(4):93.

6.         Lara Y, Nguyen T, Marilena L, Alexander M. Toxicological considerations of clinically applicable nanoparticles. Nano Today. 2011;6:585-607.

7.         Gurunathan S, Qasim M, Choi Y, Do JT, Park C, Hong K, et al. Antiviral potential of nanoparticles—Can nanoparticles fight against coronaviruses? Nanomaterials. 2020;10(9):1645.

8.         Siadati SA, Afzali M, Sayyadi M. Could silver nano-particles control the 2019-nCoV virus?; An urgent glance to the past. Chemical Review and Letters. 2020;3(1):9-11.

9.         Pulit-Prociak J, Banach M. Silver nanoparticles–a material of the future…? Open Chemistry. 2016;14(1):76-91.

10.       Kosiol P, Müller MT, Schneider B, Hansmann B, Thom V, Ulbricht M. Determination of pore size gradients of virus filtration membranes using gold nanoparticles and their relation to fouling with protein containing feed streams. Journal of Membrane Science. 2018;548:598-608.

11.       Clement R. Is it time for an evidence based uniform for doctors? Bmj. 2012;345.

12.       Ishihara M, Nguyen VQ, Mori Y, Nakamura S, Hattori H. Adsorption of silver nanoparticles onto different surface structures of chitin/chitosan and correlations with antimicrobial activities. International journal of molecular sciences. 2015;16(6):13973-88.

13.       Suchomel P, Kvitek L, Prucek R, Panacek A, Halder A, Vajda S, et al. Simple size-controlled synthesis of Au nanoparticles and their size-dependent catalytic activity. Scientific reports. 2018;8(1):1-11.

14.       Khatir NM, Abdul-Malek Z, Zak AK, Akbari A, Sabbagh F. Sol–gel grown Fe-doped ZnO nanoparticles: antibacterial and structural behaviors. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2016;78(1):91-8.

15.       Iravani S, Korbekandi H, Mirmohammadi SV, Zolfaghari B. Synthesis of silver nanoparticles: chemical, physical and biological methods. Research in pharmaceutical sciences. 2014;9(6):385.

16.       Drbohlavova J, Adam V, Kizek R, Hubalek J. Quantum dots—characterization, preparation and usage in biological systems. International journal of molecular sciences. 2009;10(2):656-73.

17.       Zulfiqar U, Subhani T, Wilayat Husain S. Synthesis of silica nanoparticles from sodium silicate under alkaline conditions. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2016;77(3):753-8.

18.       Wu C-H, Sokolov K. Synthesis of immunotargeted magneto-plasmonic nanoclusters. J Vis Exp. 2014(90):52090.

19.       Minati L, Benetti F, Chiappini A, Speranza G. One-step synthesis of star-shaped gold nanoparticles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014;441:623-8.

20.       Medhi R, Srinoi P, Ngo N, Tran H-V, Lee TR. Nanoparticle-based strategies to combat COVID-19. ACS Applied Nano Materials. 2020;3(9):8557-80.

21.       Pramanik A, Gao Y, Patibandla S, Mitra D, McCandless MG, Fassero LA, et al. Aptamer Conjugated Gold Nanostar-Based Distance-Dependent Nanoparticle Surface Energy Transfer Spectroscopy for Ultrasensitive Detection and Inactivation of Corona Virus. The Journal of Physical Chemistry Letters. 2021;12(8):2166-71.

22.       Li H, Rothberg L. Colorimetric detection of DNA sequences based on electrostatic interactions with unmodified gold nanoparticles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004;101(39):14036-9.

23.       Lee Y, Kang B-H, Kang M, Chung DR, Yi G-S, Lee LP, et al. Nanoplasmonic on-chip PCR for rapid precision molecular diagnostics. ACS applied materials & interfaces. 2020;12(11):12533-40.

24.       Teengam P, Siangproh W, Tuantranont A, Vilaivan T, Chailapakul O, Henry CS. Multiplex paper-based colorimetric DNA sensor using pyrrolidinyl peptide nucleic acid-induced AgNPs aggregation for detecting MERS-CoV, MTB, and HPV oligonucleotides. Analytical chemistry. 2017;89(10):5428-35.

25.       Gong P, He X, Wang K, Tan W, Xie W, Wu P, et al. Combination of functionalized nanoparticles and polymerase chain reaction-based method for SARS-CoV gene detection. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2008;8(1):293-300.

26.       Zhao Z, Cui H, Song W, Ru X, Zhou W, Yu X. A simple magnetic nanoparticles-based viral RNA extraction method for efficient detection of SARS-CoV-2. BioRxiv. 2020.

27.       Roh C, Jo SK. Quantitative and sensitive detection of SARS coronavirus nucleocapsid protein using quantum dots‐conjugated RNA aptamer on chip. Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2011;86(12):1475-9.

28.       Ahmed SR, Nagy É, Neethirajan S. Self-assembled star-shaped chiroplasmonic gold nanoparticles for an ultrasensitive chiro-immunosensor for viruses. RSC advances. 2017;7(65):40849-57.

29.       Ahmed SR, Kang SW, Oh S, Lee J, Neethirajan S. Chiral zirconium quantum dots: a new class of nanocrystals for optical detection of coronavirus. Heliyon. 2018;4(8):e00766.

30.       Sharma A, Kontodimas K, Bosmann M. Nanomedicine: A Diagnostic and Therapeutic Approach to COVID-19. Frontiers in Medicine. 2021;8.

31.       Üner M, Yener G. Importance of solid lipid nanoparticles (SLN) in various administration routes and future perspectives. International journal of nanomedicine. 2007;2(3):289.

32.       Manigandan S, Praveenkumar TR, Brindhadevi K. A review on role of nitrous oxide nanoparticles, potential vaccine targets, drug, health care and artificial intelligence to combat COVID-19. Applied Nanoscience. 2021.

33.       Pieretti JC, Rubilar O, Weller RB, Tortella GR, Seabra AB. Nitric oxide (NO) and nanoparticles–potential small tools for the war against COVID-19 and other human coronavirus infections. Virus Research. 2020:198202.

34.       Moitra P, Alafeef M, Dighe K, Frieman MB, Pan D. Selective naked-eye detection of SARS-CoV-2 mediated by N gene targeted antisense oligonucleotide capped plasmonic nanoparticles. ACS nano. 2020;14(6):7617-27.

35.       Zhu X, Wang X, Han L, Chen T, Wang L, Li H, et al. Multiplex reverse transcription loop-mediated isothermal amplification combined with nanoparticle-based lateral flow biosensor for the diagnosis of COVID-19. Biosensors and Bioelectronics. 2020;166:112437.

36.       Clayton K, Moehling T, Lee DH, Wereley S, Linnes J, Kinzer-Ursem T. Particle Diffusometry: An Optical Detection Method for Vibrio cholerae Presence in Environmental Water Samples. Scientific Reports. 2019;9:1739.

37.       Senapati S. Biosynthesis and immobilization of nanopaticles and their applications. 2005.

38.       Luo M-X, Hua S, Shang Q-Y. Application of nanotechnology in drug delivery systems for respiratory diseases. Molecular Medicine Reports. 2021;23(5):1-17.

39.       Hao J, Passos de Oliveira Santos R, Rutledge GC. Examination of Nanoparticle Filtration by Filtering Facepiece Respirators During the COVID-19 Pandemic. ACS Applied Nano Materials. 2021;4(4):3675-85.

40.       Zhang Q, Honko A, Zhou J, Gong H, Downs SN, Vasquez JH, et al. Cellular nanosponges inhibit SARS-CoV-2 infectivity. Nano letters. 2020;20(7):5570-4.

41.       Behbudi G. Effect of silver nanoparticles disinfectant on covid-19. Advances in Applied NanoBio-Technologies. 2021;2(2):63-7.

42.       Pilkington EH, Suys EJ, Trevaskis NL, Wheatley AK, Zukancic D, Algarni A, et al. From influenza to COVID-19: Lipid nanoparticle mRNA vaccines at the frontiers of infectious diseases. Acta Biomaterialia. 2021.

43.       Kreutz M, Giquel B, Hu Q, Abuknesha R, Uematsu S, Akira S, et al. Antibody-antigen-adjuvant conjugates enable co-delivery of antigen and adjuvant to dendritic cells in cis but only have partial targeting specificity. PloS one. 2012;7(7):e40208.

44.       Wang Z-B, Xu J. Better adjuvants for better vaccines: Progress in adjuvant delivery systems, modifications, and adjuvant–antigen codelivery. Vaccines. 2020;8(1):128.

45.       Schoenmaker L, Witzigmann D, Kulkarni JA, Verbeke R, Kersten G, Jiskoot W, et al. mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. International Journal of Pharmaceutics. 2021;601:120586.

46.       Hou X, Zaks T, Langer R, Dong Y. Lipid nanoparticles for mRNA delivery. Nature Reviews Materials. 2021:1-17.

47.       Zhu X, Wang X, Han L, Chen T, Wang L, Li H, et al. Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification combined with nanoparticles-based biosensor for diagnosis of COVID-19. medRxiv. 2020:2020.03.17.20037796.

48.       Surnar B, Kamran MZ, Shah AS, Dhar S. Clinically Approved Antiviral Drug in an Orally Administrable Nanoparticle for COVID-19. ACS Pharmacology & Translational Science. 2020;3(6):1371-80.

49.       Li H, Guo L, Zheng H, Li J, Zhao X, Li J, et al. Self-Assembling Nanoparticle Vaccines Displaying the Receptor Binding Domain of SARS-CoV-2 Elicit Robust Protective Immune Responses in Rhesus Monkeys. Bioconjugate Chemistry. 2021;32(5):1034-46.

50.       Li R, Ma X, Deng J, Chen Q, Liu W, Peng Z, et al. Differential efficiencies to neutralize the novel mutants B.1.1.7 and 501Y.V2 by collected sera from convalescent COVID-19 patients and RBD nanoparticle-vaccinated rhesus macaques. Cellular & Molecular Immunology. 2021;18(4):1058-60.

51.       He L, Lin X, Wang Y, Abraham C, Sou C, Ngo T, et al. Single-component, self-assembling, protein nanoparticles presenting the receptor binding domain and stabilized spike as SARS-CoV-2 vaccine candidates. Science Advances. 2021;7(12):eabf1591.

52.       Lopez Bernal J, Andrews N, Gower C, Gallagher E, Simmons R, Thelwall S, et al. Effectiveness of Covid-19 vaccines against the B. 1.617. 2 (delta) variant. New England Journal of Medicine. 2021.

53.       Abo-zeid Y, Ismail N, McLean G, Hamdy NM. A Molecular Docking Study Repurposes FDA Approved Iron Oxide Nanoparticles to Treat and Control COVID-19 Infection. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2020;153:105465.

54.       Nanomedicine and the COVID-19 vaccines. Nature Nanotechnology. 2020;15(12):963-.

55.       Chintagunta AD, Nalluru S, NS SK. Nanotechnology: an emerging approach to combat COVID-19. Emergent Materials. 2021:1-12.

56.       Calcagnile S, Zuccotti GV. The virosomal adjuvanted influenza vaccine. Expert opinion on biological therapy. 2010;10(2):191-200.

57.       Chung YH, Beiss V, Fiering SN, Steinmetz NF. COVID-19 Vaccine Frontrunners and Their Nanotechnology Design. ACS Nano. 2020;14(10):12522-37.


[1]COVID-19

[2] Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)

[3]BatCoV RaTG13

[4]Rhinolophus affinis

[5]Pangolin

[6]Rapid test

[7]Nano Particles(NP)

[8] Ribonucleic acid (RNA)

[9]Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)

[10]Reverse transcription polymerase chain reaction

[11] Enzyme-linked immune-sorbent assay (ELISA)

[12] Loop-mediated isothermal amplification(LAMP)

[13] local-field action

[14] Neuraminidase enzyme

[15] Hemagglutinin

[16] Reactive oxygen species (ROS)

 

[17] Tween 80 (نوعی امولسیون کننده)

[18] Eley-Rideal (نوعی واکنش در سطح)

[19]. نوعی لایه برای عبور مولکول ها در اندازه خاص (dry-film)

[20]Transmission electron microscopy (TEM)

[21] Tetraethyl orthosilicate )TEOS(

[22] Oleic acid

[23] Oleylamine

[24] Hexadecanediol

[25] Phenyl ether

[26]. نوعی همزن

[27] Hydroxylamine

[28] Nanostar

[29]Quantom Dots (QDs)

[30]Optical Detection

[31]Streptavidin

[32] Localized Surface Plasmon resonance(LSPR)

[33] پروتئینی که به ویروس کمک می کند تا وارد سلول میزبان شود. پروتئین S

[34] Solid lipid nanocarriers (SLNs)

[35] کیسه هایی در ابعاد نانو که از یک یا چند لایه فسفولیپید تشکیل شده اند.

[36] Nitrous oxide (NO) nanoparticles

[37] Antisense oligonucleotides (ASOs)

[38]Sample pad

[39]Conjugation pad

[40] نوعی ماده ردیاب فلورسنت

[41] Digoxygenin

[42] BioinylatedStreptavidin conjugates

[43] Biotinylated

[44]Aggregation

[45] Single strand DNA  (ssDNA)

[46] Double strand DNA  (dsDNA)

[47]Smart drug delivery

[48] سلول پوششی

[49] ماده فعال سطحی در ریه

[50]Non-oil mask with 95% efficiency (N95)

[51]Filtering facepiece respirator ) FFR)

[52] Non-oil mask with 95% efficiency that manufactured in China (KN95)

[53]Polypropylen

[54] برق ریسی، روشی جهت تولید الیاف نانوساختار

[55]Macrophage

[56] RNA

[57] DNA

[58]Adenovirus

[59]Virus like particle vaccine

[60]Severe acute respiratory syndrome (SARS)

[61] گیرنده هایی در سطح سلول ها که در ایجاد سیگنال های ناشی از پاتوژن ها دخیل اند .(Toll like receptor)

[62] ماده کمکی در سیستم ایمنی که می تواند سبب تحریک تولید لنفوسیت ها شود (adjuvant).

[63]Antigen presenting cell (APC)

[64]Messenger RNA (mRNA)

[65] درون سلول های زنده

[66] Lipofectamine

[67] Stemfect

 

[68] lipobrid

[69] Micellar

 

[70] Chitosan

[71]Middle east respiratory syndrome (MERS)

[72]Multiplex reverse transcription loop mediated isothermal amplification combine with nanoparticle based lateral flow biosensor (mRT-LAMP)

[73] PCR

[74] receptor-binding domain (RBD)

[75]ferritin

[76]Helicobacter pylori

[77]Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2)

[78] Ivermectin(IVM)

[79] Poly(lactide-co-glycolide)

[80] Polyethylene glycol maleimide

[81]Immunoglobulin

[82] Fragment of crystallizable (FC)

[83]Dynamic light scattering(DLS)

[84]High performance liquid chromatography(HPLC)

[85]Virus like particles(VLP)

[86]Human Papillomavirus (HPV)

[87] human immunodeficiency virus (HIV)

[88] Iron oxide nanoparticles

[89] FDA

[90]Hepatitis C virus (HCV)

[91] Iron oxide nanoparticles (IONPs)

نوع مطالعه: مقاله مروری | موضوع مقاله: ایمونولوژی
دریافت: 1400/6/23 | پذیرش: 1400/8/11 | انتشار: 1400/10/1

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله تازه های بیوتکنولوژی سلولی - مولکولی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | New Cellular and Molecular Biotechnology Journal

Designed & Developed by : Yektaweb