Nieuwe nanodeeltjes kunnen grote hoeveelheden SARS-CoV-2 opvangen en neutraliseren

Onderzoekers van de IBB-UAB hebben een nieuwe klasse nanostructuren ontwikkeld die in staat zijn grote hoeveelheden SARS-CoV-2-virusdeeltjes op te vangen en te neutraliseren, zowel in vloeibare oplossingen als op het oppervlak van materialen.

Deze nieuwe nanodeeltjes zouden kunnen worden gebruikt om antivirale materialen zoals afvalwater- en luchtfilters te vervaardigen, en zouden kunnen worden benut om nieuwe tests te ontwikkelen voor de vroege detectie van COVID-19. Bovendien kunnen de nanodeeltjes opnieuw worden ontworpen om zich op andere ziekteverwekkers te richten.

De studie werd geleid door onderzoekers van het Instituut voor Biotechnologie en Biogeneeskunde van de Universitat Autònoma de Barcelona (IBB-UAB), die het potentieel van de ontwikkelde nanostructuren voor de productie van nieuwe antivirale materialen benadrukken. De studie was gepubliceerd in het journaal Geavanceerde gezondheidszorgmaterialen.

De nieuwe nanodeeltjes, genaamd LCB1-NPs en LCB3-NPs, worden gevormd door herhalingen van drie eiwitten, die met elkaar zijn verbonden dankzij de zelfassemblage-eigenschappen van een van de drie, genaamd ZapB.

In de genetische manipulatiestrategie die werd geïmplementeerd, fuseerden de onderzoekers ZapB met het mCherry-eiwit, dat rode fluorescentie aan de nanodeeltjes verleent, en aan deze unie voegden ze de LCB1- en LCB3-eiwitten toe, die het vermogen bieden om de SARS-CoV te binden en te neutraliseren. -2 virus. Door deze nanostructuren te vormen was het dus mogelijk om al deze functies in één enkel nanodeeltje te lokaliseren.

De onderzoekers benadrukken de hoge affiniteit van de nanodeeltjes om zich te binden aan het virale spike-eiwit dat de internalisering van SARS-CoV-2 in cellen mogelijk maakt. Door dit proces kunnen de nanodeeltjes de infectie in zowel vloeibare oplossingen neutraliseren als op een oppervlak worden geïmmobiliseerd. Dit demonstreert de grote veelzijdigheid van dit nieuwe antivirale nanomateriaal, wat de weg vrijmaakt voor het gebruik ervan in een groot aantal toepassingen.

“Elk nanodeeltje is samengesteld uit veel LCB1- of LCB3-eiwitten, wat resulteert in een hoge dichtheid aan SARS-CoV-2-bindingsplaatsen waardoor elk nanodeeltje zich aan meer dan één virus kan binden. Dit vergroot hun potentieel als antiviraal materiaal aanzienlijk in vergelijking met andere materialen waarin elke nanostructuur zich slechts aan één enkel deeltje van het virus kan binden”, legt IBB-UAB-onderzoeker Marc Fornt, eerste auteur van het onderzoek, uit.

De rode fluorescentie maakt het gemakkelijker om de nanodeeltjes met het blote oog te volgen en te lokaliseren, waardoor ze veel gemakkelijker te hanteren zijn.

Een experiment waarbij de nanodeeltjes werden gebruikt om een ​​virusfilter te ontwikkelen, heeft de onderzoekers in staat gesteld het vermogen van dit nieuwe nanomateriaal aan te tonen om grote hoeveelheden SARS-CoV-2 op te vangen en te neutraliseren.

Toepassingen zijn onder meer het filteren van afvalwater dat secreties bevat van patiënten die getroffen zijn door COVID-19 om te voorkomen dat ze het watersysteem bereiken, en het filteren van lucht in gevoelige gebieden zoals ziekenhuisafdelingen.

De nanodeeltjes zouden ook kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van nieuwe ultragevoelige detectietests om de ziekte te diagnosticeren in de vroege stadia van de infectie, wanneer de virale last nog erg laag is.

“Deze nieuwe nanodeeltjes zijn ook van groot belang voor de industriële productie van antivirale materialen vanwege de eenvoud, snelheid en lage kosten die het maken ervan met zich meebrengt”, zegt IBB-UAB-onderzoeker en directeur van I3PT Salvador Ventura, die het onderzoek coördineerde.

Het modulaire systeem waarmee de nanostructuren zijn gegenereerd, maakt het mogelijk dat het eiwit dat SARS-CoV-2 herkent en neutraliseert, wordt vervangen door eiwitten die andere interessante pathogenen herkennen.

“Deze flexibiliteit biedt een solide raamwerk voor het genereren van nieuwe materialen om potentiële opkomende infectieziekten effectief en snel te bestrijden, vooral in combinatie met recente ontwikkelingen op het gebied van de novo eiwitontwerp”, besluit Salvador Ventura.