Новые наночастицы могут улавливать и нейтрализовать большие количества SARS-CoV-2
Исследователи из IBB-UAB разработали новый класс наноструктур, способных улавливать и нейтрализовать большое количество частиц вируса SARS-CoV-2 как в жидких растворах, так и на поверхности материалов.
Эти новые наночастицы можно использовать для производства противовирусных материалов, таких как фильтры для сточных вод и воздуха, а также для разработки новых тестов для раннего выявления COVID-19. Кроме того, наночастицы можно перепроектировать для нацеливания на другие патогены.
Исследование возглавили учёные из Института биотехнологии и биомедицины Автономного университета Барселоны (IBB-UAB). Работа опубликована в журнале Advanced Healthcare Materials.
Новые наночастицы, названные LCB1-NPs и LCB3-NPs, образованы повторами трёх белков, которые соединяются благодаря свойствам самоорганизации одного из них — белка ZapB.
В реализованной стратегии генной инженерии исследователи соединили ZapB с белком mCherry, который придаёт наночастицам красную флуоресценцию, и к этому комплексу добавили белки LCB1 и LCB3, которые обеспечивают способность связывать и нейтрализовать вирус SARS-CoV-2. Таким образом, формирование этих наноструктур позволило локализовать все эти функции в одной наночастице.
Исследователи подчёркивают высокое сродство наночастиц к связыванию с вирусным спайк-белком, который позволяет SARS-CoV-2 проникать в клетки. Этот процесс позволяет наночастицам нейтрализовать инфекцию как в жидких растворах, так и будучи иммобилизованными на поверхности. Это демонстрирует большую универсальность нового противовирусного наноматериала, открывая путь для его использования в множестве приложений.
«Каждая наночастица состоит из множества белков LCB1 или LCB3, что приводит к высокой плотности сайтов связывания SARS-CoV-2, позволяя каждой наночастице связываться более чем с одним вирусом. Это значительно увеличивает их потенциал в качестве противовирусного материала по сравнению с другими материалами, в которых каждая наноструктура может связываться только с одной частицей вируса», — объясняет исследователь IBB-UAB Марк Форнт, первый автор исследования.
Красная флуоресценция облегчает отслеживание и локализацию наночастиц невооружённым глазом, что делает их намного проще в обращении.
Эксперимент по созданию вирусного фильтра с использованием наночастиц позволил исследователям продемонстрировать способность этого нового наноматериала улавливать и нейтрализовать большие количества SARS-CoV-2.
Среди возможных применений — фильтрация сточных вод, содержащих выделения пациентов с COVID-19, для предотвращения их попадания в водную систему, а также фильтрация воздуха в чувствительных зонах, таких как больничные палаты.
Наночастицы также могут быть использованы при производстве новых сверхчувствительных тестов для диагностики заболевания на ранних стадиях инфекции, когда вирусная нагрузка ещё очень низка.
«Эти новые наночастицы также представляют большой интерес для промышленного производства противовирусных материалов из-за простоты, скорости и низкой стоимости их изготовления», — говорит исследователь IBB-UAB и директор I3PT Сальвадор Вентура, координировавший исследование.
Модульная система, с помощью которой были созданы наноструктуры, позволяет заменить белок, распознающий и нейтрализующий SARS-CoV-2, на белки, распознающие другие патогены.
«Эта гибкость обеспечивает прочную основу для создания новых материалов для эффективной и быстрой борьбы с потенциальными возникающими инфекционными заболеваниями, особенно в сочетании с последними достижениями в области de novo дизайна белков», — заключает Сальвадор Вентура.