Des nano-armes antimicrobiennes à base de carbone pour lutter contre le COVID-19

Dans un récent article de synthèse publié dans la revue ACS Nano, des chercheurs interdisciplinaires du monde entier ont évalué le rôle des nanomatériaux à base de carbone (CBN), tels que le fullerène, les points de carbone, le graphène et leurs dérivés en tant qu’alternatives prometteuses pour lutter contre le COVID-19 (maladie à coronavirus 2019) et d’autres infections microbiennes. En raison du mode d’action principalement physique des CBN, il existe un faible risque de résistance aux antimicrobiens et un large spectre d’activité antimicrobienne.

Dans cette revue, les chercheurs ont présenté des CBN ayant une activité antivirale contre 13 virus à ARN simple brin de sens positif enveloppés, y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent étiologique du COVID-19.

Les CBN présentent une toxicité faible ou nulle pour l’homme et sont donc des thérapies prometteuses contre le complexe de pneumonie COVID-19 et d’autres virus, bactéries et champignons, y compris ceux qui sont multirésistants, soulignent les chercheurs.

« Les matériaux alternatifs tels que les CBN avec une activité antimicrobienne intrinsèque à large spectre représentent une option prometteuse qui permettrait probablement de surmonter le problème de résistance microbienne en raison de leurs mécanismes antimicrobiens différentiels. »

La récente épidémie de pandémie de SRAS-CoV-2 a causé plus de 176 millions d’infections et plus de 3,8 millions de décès dans le monde. En l’absence d’options thérapeutiques efficaces, la pandémie continue de causer une morbidité et une mortalité importantes. La maladie COVID-19 est associée à la pneumonie virale et au syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA).

Alors que les chercheurs ont noté l’inflige du virus en provoquant un COVID-19 modéré et sévère, ils ont également souligné la propagation rapide et la coexistence du SRAS-CoV-2 avec un large éventail d’autres types de micro-organismes cliniquement pertinents, y compris ceux qui sont multi-drogues. résistant. La pneumonie est endémique avec la résistance aux antibiotiques.

Avec la résistance aux antibiotiques dans le traitement de la pneumonie bactérienne, le scénario actuel constitue une situation potentiellement mortelle pour l’homme. Il est rapporté que les CBN apparaissent comme des options prometteuses qui ont montré une puissante activité antivirale contre un large éventail de virus à ARN simple brin à sens positif enveloppés, y compris le SRAS-CoV-2.

« En outre, ils exercent une action biocide efficace contre un large spectre de bactéries, virus et champignons, y compris les souches multirésistantes », ont ajouté les chercheurs.

Ils ont proposé les CBN comme la prochaine génération d’antimicrobiens. Bien que d’autres nanomatériaux tels que les nanoparticules d’argent, de cuivre, de titane ou de zinc présentent de puissantes propriétés antimicrobiennes à large spectre, il existe une résistance microbienne à ces nanomatériaux et une toxicité élevée pour les cellules de mammifères.

Les CBN ont des propriétés uniques : une surface spécifique très élevée, une excellente conductivité électrique et thermique, une biocompatibilité, ainsi que la possibilité d’être combinés avec des polymères techniques pour développer des composites de biomatériaux antimicrobiens avancés. Ceux-ci font des CBN des candidats potentiels pour des thérapies à long terme.

Dans un schéma, les chercheurs ont également présenté comment les CBN en combinaison avec les MSC (cellules souches mésenchymateuses) ont le potentiel de cibler les événements physiopathologiques (lors d’une infection par le SRAS-CoV-2), agissant comme une stratégie alternative pour traiter les patients COVID-19 . Ils ont également proposé l’utilisation de CBN en combinaison avec des thérapies à base de cellules souches pour la régénération tissulaire.

Les chercheurs ont analysé les propriétés antivirales des CBN individuellement, avec chaque structure à base de carbone différente, comme le fullerène (un allotrope à zéro dimension), les points de carbone (ou points quantiques de carbone), le graphène (CBN à deux dimensions) et les dérivés contre 13 virus à ARN simple brin à sens positif enveloppés, tels que le SRAS-CoV-2. Les chercheurs ont résumé la liste des études sous forme de tableau.

Alors que les CBN sont des nanomatériaux prometteurs comme agents antiviraux alternatifs, leur mécanisme d’action n’est toujours pas complètement compris. Les chercheurs ont discuté du mécanisme possible de chaque CBN dans la revue, en mentionnant les propriétés immunostimulantes et suivi des aspects toxicologiques.

« Les CBN pourraient agir directement contre la particule virale en déformant l’enveloppe ou l’organisation de la capside ; en outre, ils pourraient exercer un effet d’encombrement stérique en occupant physiquement un site catalytique d’une enzyme virale essentielle ou une cavité réceptrice », ont observé les chercheurs.

En conclusion, les chercheurs ont souligné l’activité antivirale prometteuse des CBN contre les 13 virus enveloppés (HCoV, PRRSV, PEDV, HIV-1, HIV-2, FCoV, JEV, SIV, M-MuLV, ZIKV, DENV, HCV et SARS -CoV-2), tous les virus à ARN simple brin à sens positif appartenant au groupe Baltimore IV. Ils appellent ces CBN des « nano-armes antimicrobiennes » qui peuvent être utilisées pour lutter contre le SRAS-CoV-2 et d’autres types de virus, bactéries ou champignons provoquant une pneumonie, en mettant l’accent sur les souches multirésistantes.

« En tant qu’approche technologique révolutionnaire pour traiter le COVID-19, ces thérapies à base de carbone peuvent constituer une percée significative, car ces nanomatériaux permettent de cibler les problèmes de résistance microbienne et peuvent potentiellement induire une régénération tissulaire en même temps. »