Ngày 12 tháng 2020 năm XNUMX (Tiêu điểm Nanowerk) Trong trường hợp không có vắc xin, nhiều nhà khoa học cho rằng cách tiếp cận tốt nhất để kiểm soát sự lây lan của dịch bệnh là Hội chứng hô hấp cấp tính nặng Virus 2 (SARS-CoV-2) sẽ là phương tiện chẩn đoán nhiễm trùng COVID-19 (tên bệnh do SARS-CoV-2) nhanh chóng, rẻ tiền, đáng tin cậy và di động. Một bài đánh giá gần đây (ACS Nano, “Chẩn đoán COVID-19: Bệnh và công cụ phát hiện”) mô tả các phương pháp chẩn đoán hiện tại (ví dụ: xét nghiệm axit nucleic và chụp cắt lớp vi tính) và các phương pháp tiếp cận mới khả thi (ví dụ: xét nghiệm protein và điểm chăm sóc) dựa trên công nghệ nano. Nó khuyến khích các nhà nghiên cứu nâng cao công nghệ của họ vượt ra ngoài tầm hiểu biết. Mặc dù cực kỳ hữu ích cho đại dịch đang diễn ra, việc phát triển phương pháp chẩn đoán plug-and-play để quản lý đợt bùng phát SARS-CoV-2 cũng sẽ hữu ích trong việc ngăn chặn các dịch bệnh trong tương lai. Morteza Mahmoudi, Trợ lý Giáo sư trong Chương trình Sức khỏe Chính xác tại Đại học Bang Michigan viết trong một Quan điểm in Dược phẩm phân tử (“Thử nghiệm sinh học phân tử mới nổi để đánh giá nguy cơ tử vong do nhiễm trùng COVID-19”) rằng trong số những bệnh nhân bị COVID-19 gây tử vong là những người có bệnh đồng mắc từ trước. Ông lập luận rằng việc xác định những bệnh nhân có nguy cơ tử vong cao nhất do COVID-19 (tức là những người mắc các bệnh đồng mắc như rối loạn tim mạch hoặc tổn thương phế nang nghiêm trọng và suy hô hấp tiến triển) có thể cải thiện đáng kể năng lực của các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe trong việc hành động sớm và giảm thiểu nguy cơ tử vong. khả năng áp đảo các trung tâm chăm sóc, từ đó sẽ cứu được nhiều mạng sống. Mahmoudi nói với Nanowerk: “Ngoài việc phát hiện nhiễm trùng COVID-19, chúng tôi cần một phương pháp bổ sung để xác định sớm những bệnh nhân nhiễm bệnh có nguy cơ tử vong cao”. “Đánh giá rủi ro trước khi bệnh tiến triển có tầm quan trọng đặc biệt để bảo vệ các nguồn lực chăm sóc sức khỏe hạn chế và giảm tỷ lệ tử vong. Tuy nhiên, không thể phân loại các cá nhân có tình trạng nguy cơ cao đe dọa tính mạng hoặc là người mang mầm bệnh không có triệu chứng ngoài quan sát lâm sàng; Cần có những chiến lược nhanh hơn, đáng tin cậy hơn.” Mahmoudi mô tả hai lĩnh vực chính để có thể chẩn đoán tại điểm chăm sóc cho bệnh nhân COVID-19 có nguy cơ tử vong cao: vầng hào quang phân tử sinh học và bay lên từ trường.

Corona sinh học phân tử

Khi các hạt nano đi vào môi trường sinh học – ví dụ như máu người – chúng tiếp xúc ngay với các phân tử sinh học khác nhau, chẳng hạn như protein. Các phân tử sinh học này tạo thành một lớp phủ trên bề mặt hạt nano - còn gọi là quầng phân tử sinh học - do đó mang lại đặc tính sinh học độc đáo cho hạt nano, có thể rất khác với bề mặt hạt nano nguyên sơ (đọc thêm trong phần trước của chúng tôi). Tiêu điểm Nanowerk: "Khám phá vai trò quan trọng của quầng phân tử sinh học đối với tương tác tế bào-hạt nano"Và"Các vành protein được cá nhân hóa mang lại tác dụng chữa bệnh hoặc độc hại khác nhau của các hạt nano giống hệt nhau“). Các nhà nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng protein corona dành riêng cho bệnh, kết hợp với các bộ phân loại tiên tiến, có thể được sử dụng để phát hiện sớm và phân biệt bệnh ung thư (đọc thêm: “Xét nghiệm máu nhanh chóng và đơn giản để phát hiện ung thư giai đoạn đầu"Và"Phát hiện sớm ung thư bằng 'dấu vân tay' protein cảm giác“). Mahmoudi chỉ ra: “Một cách tiếp cận tương tự có thể được sử dụng để phân biệt chính xác giữa nhiễm trùng COVID-19 gây tử vong và không gây tử vong, vì trước đây chúng tôi đã chứng minh rằng cảm lạnh thông thường có thể thay đổi cấu hình của protein corona trên bề mặt của các hạt nano silica và polystyrene”. “Công nghệ mảng cảm biến protein corona có thể giúp chúng tôi xác định các mẫu protein/phân tử sinh học trong huyết tương cho thấy tình trạng nhiễm COVID-19 gây tử vong ở giai đoạn rất sớm. Đáng chú ý là mặc dù phần lớn quầng hào quang phân tử sinh học bị protein chiếm giữ, nhưng các loại phân tử sinh học khác (ví dụ: lipid, chất chuyển hóa và axit nucleic) có thể có khả năng chẩn đoán đều có sẵn trong chế phẩm hào quang.” Liên quan đến xét nghiệm nhanh tại điểm chăm sóc hoặc tại nhà, ông cho biết thêm rằng việc sử dụng chất lỏng sinh học có thể được thu thập không xâm lấn – nước mắt, nước bọt và nước tiểu – cũng có thể được xem xét trong phương pháp tiếp cận mảng cảm biến corona protein khi chúng mang theo. các dấu hiệu protein liên quan đến bệnh tật. “So với huyết tương người cần lấy mẫu máu, việc sử dụng chất lỏng sinh học dễ thu thập trong nền tảng phân biệt đối xử như vậy là mục tiêu tạo ra một thiết bị chăm sóc tại chỗ không cần nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe chuyên nghiệp. có mặt,” Mahmoudi nói. “Nhược điểm chính của chất lỏng sinh học không phải huyết tương so với huyết tương người là nước mắt, nước bọt và nước tiểu chứa lượng phân tử sinh học nhỏ hơn đáng kể, điều này có thể làm giảm độ nhạy, độ đặc hiệu và độ chính xác dự đoán của chúng”.

Bay lên từ trường (MagLev)

Kỹ thuật MagLev có thể cung cấp những hiểu biết hữu ích về phép đo mật độ protein trong dung dịch để hiểu rõ hơn các đặc tính hóa lý của protein. Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng mô hình bay lên của protein huyết tương người bằng kỹ thuật MagLev có thể cung cấp thông tin hữu ích về tình trạng sức khỏe của từng người hiến tặng (đọc thêm: “Phát hiện bệnh bằng protein huyết tương được tăng từ tính“). Vì các bệnh khác nhau tạo ra những biến đổi đáng kể trong hệ protein huyết tương, nên quá trình bay lên và mô hình của protein huyết tương có thể chứa một số thông tin về tình trạng sức khỏe của một cá nhân. Mahmoudi giải thích: “Cụ thể hơn, chúng tôi nhận thấy rằng hình ảnh quang học MagLev của các protein bay lên, được phân tích bằng máy học, cung cấp thông tin có giá trị về tình trạng sức khỏe của từng cá nhân”. “Ngoài ra, các mẫu protein hình elip bay lên có thể được tách ra và phân tích bằng các phương pháp tiếp cận proteomic để tìm hiểu thêm về vai trò của các protein quan trọng trong sự phát triển của bệnh.” Dựa trên những kết quả này, ông tin rằng nền tảng MagLev có thể có khả năng phân biệt nhanh chóng những bệnh nhân có nguy cơ mắc bệnh tiến triển do COVID-19 gây tử vong (ví dụ: bằng cách làm trầm trọng thêm các bệnh tim mạch) và cũng đẩy nhanh sự phát triển của (các) dấu ấn sinh học để xác định những bệnh đó. người bệnh. Mahmoudi cảnh báo rằng nhược điểm chính của cả phương pháp tiếp cận Corona phân tử sinh học và MagLev là thực tế là, không giống như các xét nghiệm thông thường, chúng tôi không có dấu ấn sinh học hoặc axit nucleic cụ thể để phát hiện. “Do đó, bước đầu tiên để phát triển các xét nghiệm như vậy nhằm xác định các nhóm dân cư có nguy cơ tử vong do COVID-19 cao nhất là thu thập huyết tương người và các chất lỏng sinh học không phải huyết tương khác từ một số lượng đáng kể bệnh nhân nhiễm COVID-19 ở các trường hợp tử vong và không tử vong. giai đoạn gây tử vong; Sau đó, các chất lỏng sinh học được thu thập sẽ cần được kiểm tra bằng MagLev và các nền tảng mảng cảm biến corona protein, đồng thời được phân tích bằng kỹ thuật omics và học máy để xác định thư viện các mẫu phân tử sinh học có mối liên hệ cao nhất với nguy cơ tử vong do COVID-19 cao nhất.” Về mặt tích cực, ưu điểm chính của các phương pháp này, so với các xét nghiệm chẩn đoán thông thường, là khả năng nhận dạng mô hình phân tử sinh học giữa các loại phân tử sinh học khác nhau. Việc nhận dạng mẫu như vậy là cần thiết để chẩn đoán nhanh và chính xác các trường hợp nhiễm trùng COVID-19 có khả năng gây tử vong; điều này chủ yếu là do nhiều phân tử sinh học có thể liên quan đến sự biến đổi huyết tương cá nhân và/hoặc bệnh đồng mắc. Mahmoudi kết luận: “Các phương pháp được đề xuất cuối cùng có thể mang lại một hệ thống quang học nhạy cảm, dễ sử dụng để xác định chính xác những bệnh nhân nhiễm COVID19 có nguy cơ tử vong cao”. “Điều này có thể cải thiện đáng kể cả việc quản lý các nguồn lực chăm sóc sức khỏe (ví dụ, tránh tình trạng quá tải bệnh viện) và cải thiện khả năng kiểm soát của chúng ta đối với các đại dịch có thể xảy ra trong tương lai mà không gây ra gánh nặng kinh tế và xã hội lớn như vậy.” By Michael Berger – Michael là tác giả của ba cuốn sách của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia:
Xã hội Nano: Đẩy mạnh ranh giới của công nghệ,
Công nghệ nano: Tương lai nhỏ bévà
Nanoengineering: Các kỹ năng và công cụ làm cho công nghệ vô hình
Bản quyền © công trình nano

Nguồn: https://feeds.nanowerk.com/~/623733764/0/nanowerknanotechnologyspotlight~Nanotechnologybased-approaches-to-testing-for-Covid-infections-in-highrisk-individuals.php