Le rôle des nanotechnologies dans la lutte contre le COVID-19

La nanomédecine est un outil très puissant ayant le potentiel d’atténuer le fardeau de la maladie en fournissant des vecteurs et des vaccins à base de nanoparticules. Un examen récent par une équipe de chercheurs interdisciplinaires a examiné son rôle dans le diagnostic, la thérapeutique, les stratégies et les perspectives futures de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).

Apparaissant dans le journal Nanomédecine, la revue a résumé toutes les avancées passionnantes réalisées à l’aide de divers nanomatériaux (polymères, matériaux inorganiques à auto-assemblage et à base de peptides) pour la prévention, le diagnostic et la thérapie du COVID-19.

Le COVID-19 est causé par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), le nouveau coronavirus identifié pour la première fois à Wuhan, en Chine, en décembre 2019. Un bétacoronavirus à ARN brin positif, le SRAS-CoV-2, appartient au plus grand groupe de virus, le Nidovirales ordre, Cornidovirineae sous-ordre et Coronaviridae famille. Les principales caractéristiques du virus sont la mutation rapide, l’altération du tropisme tissulaire, la transmission interspécifique et l’adaptation à diverses conditions épidémiologiques.

À ce jour, le SRAS-CoV-2 a infecté plus de 118 millions de personnes dans le monde et causé plus de 2,6 millions de décès. En raison de la transmissibilité et de l’infectiosité élevées du virus, des mesures d’atténuation extrêmes, telles que la fermeture des bureaux, l’isolement, les mesures de verrouillage et les restrictions de voyage, ont été adoptées dans le monde entier. Cela a entraîné un arrêt brutal de l’activité ordinaire dans de nombreux secteurs, avec des conséquences sociales et économiques dévastatrices.

Alors que les vaccins sont développés à un rythme sans précédent – certains sont déjà approuvés et en cours de déploiement – des avancées thérapeutiques qui peuvent atténuer les maladies graves chez les personnes infectées par le virus sont encore nécessaires.

Le COVID-19 est une maladie hétérogène, provoquant de multiples manifestations cliniques – un énorme défi pour les professionnels de la santé dans le diagnostic de la cause et le traitement des patients. De nombreuses approches, stratégies et technologies sont nécessaires pour comprendre l’interaction hôte-pathogène et la maladie, optimiser les meilleurs dosages et concevoir des médicaments et des thérapies efficaces.

Il a été rapporté qu’à ce jour, les outils basés sur la nanotechnologie se sont révélés efficaces dans les études précliniques contre divers agents pathogènes, notamment les virus respiratoires, le virus de l’herpès, le virus du papillome humain et le VIH. Dans ce contexte, la nanotechnologie attire immédiatement l’attention sur l’aide au COVID-19.

Les stratégies basées sur la nanotechnologie pour la gestion de la maladie COVID-19 comprennent le développement d’outils pour un diagnostic rapide, précis et sensible, l’amélioration des outils de recherche des contacts, la production de désinfectants efficaces, l’administration de vaccins à ARNm dans les cellules humaines et l’administration d’antiviraux. agents dans le corps.

Les nanomatériaux mesurent moins d’un micromètre et tombent dans le nano-régime. Cette petite taille est comparable à la taille du virus lui-même, conférant au nanomatériau des qualités fonctionnelles efficaces pour le combattre. La petite taille permet également un rapport surface / volume élevé, permettant au nanomatériau d’être d’excellents fragments de livraison de cargaison, améliorant l’administration ciblée de médicaments et les modifications génétiques et améliorant également les interactions entre l’analyte et le capteur (permettant une détection rapide et précise des virus).

Ces supports à base de nanoparticules répondent à des problèmes tels que la dégradation de la cargaison, l’absence de biodisponibilité ou la clairance rapide de l’administration de médicaments, de gènes et de protéines au corps du patient.

Les nanoparticules métalliques telles que l’argent, le cuivre et le dioxyde de titane sont des alternatives actuellement utilisées comme désinfectants chimiques. Les propriétés physiques et chimiques uniques des particules dans la gamme nanométrique peuvent être largement utilisées dans l’élaboration de stratégies contre le COVID-19.

Traitements basés sur la nanotechnologie pour les infections au COVID-19

Les examinateurs ont résumé les stratégies de développement de nouveaux matériaux nano-thérapeutiques pour améliorer l’efficacité du traitement COVID-19. Celles-ci comprenaient la fabrication de nanoparticules polymères avec des caractéristiques de pénétration rapide et élevée du mucus, le développement de nanoparticules biodégradables, non toxiques et stables qui pourraient être utilisées dans les poumons avec une toxicité pulmonaire minimale pendant le traitement, la modification de surface des nanoparticules par conjugaison de PEG comme agent de coiffage et cibler les fractions pour minimiser les effets indésirables de la thérapie. Les chercheurs ont répertorié les matériaux nanostructurés antiviraux actifs et efficaces dans la revue.

Rôle de la nanotechnologie dans le développement de vaccins

Une nouvelle génération de vaccins, appelés nanovaccins, a été développée, utilisant des nanoparticules pour délivrer des antigènes dans le corps humain. Il a été établi que les nanoparticules peuvent cibler à la fois les systèmes immunitaires adaptatifs (cellules T, cellules B) et innés (macrophages, monocytes et neutrophiles) au niveau cellulaire. Les nanoparticules peuvent délivrer ou agir comme un adjuvant intrinsèque, avec une charge physique réglable d’antigènes.

Les vaccins à base d’ARNm COVID-19 (fabriqués par BioNTech-Pfizer et Moderna) sont encapsulés dans des nanoparticules lipidiques chargées positivement (LNP), permettant une résistance à la dégradation médiée par la RNase, des particules stables à auto-assemblage qui peuvent être injectées par diverses voies.

D’autres véhicules propices à la délivrance d’ARNm sont les nanoparticules de polymère cationique, la polyéthylèneimine, la nanoémulsion cationique huile dans l’eau (H / E) et les nanoparticules de dendrimères fonctionnalisées PEG-lipide.

Applications des nanomatériaux dans le diagnostic du COVID-19

Les nanoparticules métalliques sont principalement destinées à des fins de diagnostic plutôt qu’à des fins thérapeutiques. Sur la base des changements dans la résonance plasmonique de surface, la détection sélective à l’œil nu du COVID-19 est possible lorsque les AuNPs (nanoparticules d’or) coiffés d’oligonucléotides antisens interagissent avec des échantillons d’ARN en seulement 10 minutes. Cela peut diagnostiquer et détecter le nombre de cas positifs au COVID-19 sans nécessiter d’installations et d’équipements instrumentaux avancés.

Stratégies futures de la nanotechnologie pour COVID-19

En discutant des préoccupations non résolues, les examinateurs ont souligné les virus à ARN à forte mutation qui nécessitent une approche rapide et solide pour s’attaquer. Dans l’ensemble, le rôle profond de la nanotechnologie et de la nanoscience est indéniable, mais ces matériaux prometteurs pourraient causer de graves problèmes dans les systèmes pulmonaire et respiratoire, ont averti les critiques. Cependant, les thérapies combinées réussies qui peuvent impliquer des systèmes de co-administration de nano-médicaments pourraient être des options alternatives efficaces pour lutter contre le COVID-19 hétérogène.