Les chercheurs ont passé en revue différents types de nanomatériaux et comment ils peuvent être utilisés pour la détection, la prévention et le traitement de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Différentes stratégies ont été testées ou sont en cours de développement pour lutter contre la pandémie de COVID-19. Plusieurs types de nanomatériaux ont également été testés pour le traitement et le diagnostic. De nombreux vaccins actuellement déployés utilisent également des nanomatériaux dans leur composition. Dans un article de synthèse récent, publié dans le Villes et société durables, les auteurs ont passé en revue les différents types de nanomatériaux et leurs utilisations dans la lutte contre la pandémie.
De nombreux matériaux ont été transformés en nanomètres. Ils comprennent des matériaux carbonés, des métaux, des matériaux inorganiques et polymères. Les nanomatériaux de carbone comprennent le graphène, l’oxyde de graphène, les nanotubes de carbone et les fullerènes. Ces matériaux ont de bonnes propriétés de détection et antimicrobiennes, qui peuvent être utilisées pour les applications COVID-19.
Sommaire
Nanomatériaux de carbone
Des transistors à effet de champ à base de graphène ont été utilisés pour analyser les charges virales COVID-19 dans des échantillons. Des études ont montré une détection très sensible et rapide du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) – l’agent pathogène responsable du COVID-19 – sans aucun prétraitement d’échantillon. L’oxyde de graphène a également été utilisé comme agent antiviral. Le graphène et l’oxyde de graphène ont été utilisés dans les masques faciaux pour inactiver les virus et permettre la réutilisation des masques.
Les nanotubes de carbone sont un autre nanomatériau de carbone utile. Ils ont plusieurs propriétés utiles comme une surface spécifique élevée, une bonne biocompatibilité et une fonctionnalisation chimique facile. Ils ont été testés dans la détection de virus, l’inactivation de virus, l’utilisation dans des masques faciaux, y compris leur utilisation dans des dispositifs microfluidiques utilisant des matrices de nanotubes de carbone pour la détection de virus. Cependant, ces matériaux peuvent interagir avec l’ADN chez les animaux, de sorte que leur utilisation in vivo est encore discutable.
Nanoparticules métalliques et à base de métaux
De nombreux types de nanoparticules métalliques et à base de métaux ont été utilisés pour lutter contre les virus. Les nanoparticules d’or sont l’un des matériaux les plus étudiés. Des études ont montré qu’un composite de nanoparticules d’or et d’acide sialique peut empêcher l’attachement du virus aux cellules hôtes. Plusieurs capteurs utilisant des nanoparticules d’or ont été utilisés pour identifier les cellules malades et pour l’amplification de l’ADN, et ces techniques pourraient également être utilisées pour détecter le SRAS-CoV-2.
Le cuivre est connu pour inactiver les virus. Plusieurs études ont rapporté l’activité antimicrobienne des nanoparticules de cuivre, qui pourraient être utilisées pour la fabrication d’équipements de protection individuelle, par exemple. Le SARS-CoV-2 s’est également avéré être désactivé sur les surfaces en cuivre plus rapidement que les autres surfaces.
Un autre métal connu pour son activité antimicrobienne est l’argent. Il a été rapporté que les nanoparticules d’argent inhibent plusieurs virus comme la variole du singe, le VIH-1, le HSV et d’autres. Le zinc est un autre métal qui a été signalé pour aider dans COVID-19, avec des études suggérant que la chloroquine pourrait agir comme un ionophore de zinc. On pense que l’augmentation de la concentration de Zn dans les cellules aide à mieux lutter contre le COVID-19.
Des nanoparticules d’oxyde de fer ont été utilisées pour guérir l’anémie, et in vitro des études ont montré qu’ils ont également des propriétés antivirales. L’analyse informatique a montré que les nanoparticules de fer peuvent se lier à la protéine de pointe SARS-CoV-2. De plus, les propriétés magnétiques de ces nanoparticules ont été utilisées dans des biocapteurs pour la détection de virus et d’autres agents pathogènes. D’autres oxydes métalliques qui peuvent aider à combattre le COVID-19 sont le dioxyde de titane, qui pourrait aider à la décontamination photocatalytique des surfaces infectées par le virus.
Les carbures et nitrures métalliques bidimensionnels (MXenes) sont une autre classe de matériaux émergents utilisés pour inactiver les virus sur les masques faciaux, tout comme les matériaux à ossature métal-organique (MOF).
Points quantiques
Les points quantiques sont généralement des nanoparticules semi-conductrices d’une taille inférieure à environ 10 nm, ayant une longueur d’onde optique accordable. Par conséquent, ils sont utilisés comme sondes et capteurs fluorescents. Il a été démontré que les points quantiques de carbone ont des propriétés antivirales. De plus, ils peuvent être potentiellement utilisés pour inactiver des virus en raison de leur interaction avec la protéine de pointe ou d’une inhibition de la réplication virale.
Nanoparticules à base de polymère
Les nanomatériaux synthétiques et naturels à base de polymères peuvent être utilisés pour lutter contre les infections microbiennes. Les nanoparticules polymères synthétiques telles que l’acide poly(lactique-co-glycolique) sont des véhicules d’administration bien connus pour l’administration de médicaments ou d’autres matériaux dans le corps.
Les polymères naturels à base de cellulose sont utilisés dans de nombreux filtres et masques faciaux pour filtrer les particules virales. Des matériaux nanocellulosiques ont également été utilisés dans des capteurs et des écrans pour améliorer leur sensibilité. Les nanoparticules de chitosane sont un autre matériau naturel à base de polymère largement utilisé comme vecteur de médicament et véhicule d’administration.
Les nanoparticules lipidiques sont une autre classe de matériaux constitués de différents matériaux lipidiques et ont été étudiées en tant que plateformes d’administration de vaccins à base d’ARNm, y compris pour COVID-19.
Bien que plusieurs types de nanomatériaux soient utilisés ou aient le potentiel d’être utilisés pour lutter contre le COVID-19, leur toxicité et leur utilisation durable doivent être étudiées plus avant. Dans le même temps, des essais cliniques ont montré que l’utilisation de nanoparticules lipidiques dans la technologie des vaccins – comme la nouvelle plateforme d’ARNm – est sûre et très prometteuse en termes d’efficacité. La collecte de plus d’informations à partir de ces essais pourrait ouvrir la voie à leur utilisation dans des technologies de nanomédecine plus complexes.
