Nano bạc có tác dụng kháng vi rút mạnh mẽ đối với COVID-19
Đại dịch COVID-19 đang lan rộng mà không được kiểm soát do thiếu các biện pháp chống vi rút hiệu quả. Các hạt nano bạc (AgNP) đã được nghiên cứu để có đặc tính kháng virus và được cho là có khả năng ức chế SARS-CoV-2. Do nhu cầu về tác nhân hiệu quả chống lại SARS-CoV-2, chúng tôi đã đánh giá tác dụng kháng vi rút của AgNPs. Chúng tôi đã đánh giá rất nhiều AgNP với kích thước và nồng độ khác nhau và quan sát thấy rằng các hạt có đường kính khoảng 10 nm có hiệu quả trong việc ức chế SARS-CoV-2 ngoại bào ở nồng độ từ 1 đến 10 ppm trong khi tác dụng gây độc tế bào được quan sát thấy ở nồng độ 20 ppm trở lên . Thử nghiệm xâm nhập pseudovirus dựa trên Luciferase cho thấy AgNPs ức chế mạnh mẽ bước xâm nhập của virus thông qua việc phá vỡ tính toàn vẹn của virus.
Qúy khách hàng có nhu cầu nano bạc nguyên liệu 15000 ppm dùng trong thực phẩm vui lòng liên hệ Hotline 0378.622.740 – 098.435.9664
1. Giới thiệu
Kim loại nguyên tố, Bạc (Ag) có tác dụng kháng khuẩn phổ rộng chống lại các vi khuẩn, nấm và vi rút khác nhau. Do tính linh hoạt của chúng, các hạt nano Ag (AgNP) hiện đã được tìm thấy như một chất diệt vi khuẩn cho các bề mặt sinh học ở nhiều dạng khác nhau như băng vết thương, thiết bị y tế, thuốc xịt khử mùi và vải. Một số nghiên cứu đã chứng minh tác dụng kháng vi-rút mạnh mẽ của AgNP đối với các vi-rút gây bệnh ở người khác nhau như vi-rút hợp bào đường hô hấp (RSV), vi-rút cúm, vi-rút Norovirus, vi-rút viêm gan B (HBV) và vi-rút suy giảm miễn dịch ở người (HIV) [ 1 ]. Ngoài những vi rút này, vì Ag đã được chứng minh là có thể tiêu diệt SARS-CoV, chúng tôi đã đưa ra giả thuyết về khả năng mạnh mẽ của nano bạc trong việc ức chế SARS-CoV-2 [ 2 , 3]. Cho đến nay, không có nghiên cứu nào chứng minh trực tiếp ảnh hưởng của AgNPs đối với SARS-CoV-2. Chúng tôi đã thử nghiệm các hạt nano bạc dạng keo (cAg), các hạt nano Ag nguyên tố đơn giản có đường kính khác nhau (AgNP n ) và polyvinylpyrolidone có giới hạn các hạt nano bạc 10 nm (PVP – AgNP 10 ) chống lại SARS-CoV-2 để tìm ra kích thước và nồng độ Ag hiệu quả nhất có thể ức chế SARS-CoV-2. Chúng tôi đề xuất rằng AgNPs có thể được sử dụng trên các bề mặt vô tri và phi sinh học để kiểm soát hiệu quả đại dịch COVID-19 đang diễn ra đồng thời thực hiện cẩn thận không lạm dụng nó.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Nuôi cấy tế bào và nhân giống vi rút
VeroE6 / TMPRSS2 (Tế bào VeroE6 biểu hiện ổn định protease serine xuyên màng TMPRSS2, JCRB # 1819) và dòng tế bào Calu-3 được nuôi cấy trong DMEM chứa 10% FBS [ 4 ]. SARS-CoV-2 (JPN / TY / WK-521) được lấy từ NIID, JAPAN, được lưu trữ trong các mẫu đặc biệt ở -80 ° C và được xử lý ở cấp độ an toàn sinh học 3 (BSL3). Trong khi thực hiện các nghiên cứu lây nhiễm SARS-CoV-2, DMEM chứa 2% FBS đã được sử dụng.
2.2. Xét nghiệm mảng bám
Xét nghiệm mảng bám được thực hiện SARS-CoV-2 trên các dòng tế bào VeroE6 / TMPRSS2 và Calu-3 như được mô tả ở những nơi khác với những sửa đổi nhỏ [ 5 ]. Các đĩa 96 giếng đã được gieo hạt với 5 × 10 4 tế bào mỗi giếng trong 10% FBS / DMEM và để phát triển qua đêm. Dung dịch virut được pha loãng trong các dung dịch pha loãng nối tiếp 10 lần trong FBS / DMEM 2%. Phần nổi phía trên giếng được loại bỏ và thay thế bằng dung dịch pha loãng virus trong các giếng được đánh dấu tương ứng và ủ ở 37 ° C trong 96 giờ, sau đó các tế bào được cố định bằng 4% formalin và nhuộm bằng màu tím pha lê 0,25% để hình dung các mảng trên nền trắng. Liều lượng nhiễm trùng nuôi cấy mô trung bình (TCID50) và tính đa nhiễm trùng (MOI) được tính toán từ các thử nghiệm bốn lần.
2.3. Công thức bạc
PVP-AgNP 10 ở nồng độ gốc 20 ppm (Cat No: 795925) và cAg (Cat No: 85131) thu được từ Sigma. AgNP có kích thước khác nhau; AgNP 2 (Cat No: US7150), AgNP 15 (Cat No: US7091), AgNP 50 , AgNP 80 và AgNP 100 (US1038W) đã được mua từ US Research Nanomaterials, Inc. nồng độ được chuẩn bị bằng cách pha loãng trong nước cất vô trùng.
2.4. Thử nghiệm khả năng sống của tế bào
Xét nghiệm khả năng sống của tế bào CellTiter-Glo (Promega) là một xét nghiệm dựa trên sự phát quang giúp phát hiện một cách định lượng các tế bào sống dựa trên mức adenosine triphosphate (ATP). Sự chết tế bào do nhiễm độc tế bào qua trung gian Ag hoặc nhiễm virus có thể được định lượng nhanh chóng bằng cách sử dụng Cell-Titer Glo [ 6 ]. 50 μl Chất nền CellTiter-Glo (Promega) đã được thêm vào các tế bào và khả năng tồn tại của chúng được đo dựa trên cường độ phát quang được phát hiện bởi Hệ thống Khám phá GloMax (Promega) 10 phút sau đó.
2.5. RT-qPCR
RNA virus được chiết xuất từ dịch nuôi cấy bằng cách sử dụng QIAamp virus RNA Mini Kit (Qiagen) và được bảo quản ở -80 ° C cho đến khi phân tích thêm. RNA vi rút chiết xuất được định lượng bằng Hệ thống thời gian thực CFX96 (Bio-rad) với TaqMan Fast virus 1-Step Master Mix (Thermo) sử dụng 5′-AAATTTTGGGGACCAGGAAC-3 ′ và 5′-TGGCAGCTGTGTAGGTCAA-3 ′ làm bộ mồi và 5′-FAM-ATGTCGCGCATTGGCATGGA-BHQ-3 ′ làm đầu dò [ 7 ].
2.6. Nghiên cứu độc tính tế bào
cAg hoặc AgNPs ở nồng độ mong muốn được thêm vào dòng tế bào VeroE6 / TMPRSS2 hoặc Calu-3 được nuôi cấy trong đĩa trắng 96 giếng và được ủ ở 37 ° C trong 48 hoặc 96 giờ tương ứng, sau đó các tế bào được rửa bằng PBS và khả năng sống sót là định lượng bằng xét nghiệm CellTiter-Glo.
3. Nghiên cứu tương tác nano bạc và SARS-CoV-2
3.1. Xét nghiệm tiền xử lý vi rút
Virus ở MOI là 0,05 (đối với VeroE6 / TMPRSS2) hoặc 0,5 (đối với Calu-3) trong DMEM chứa 2% FBS được ủ với dung dịch AgNP 2 ppm trong 1 giờ ở 37 ° C. Hỗn hợp virus-AgNP tương ứng được thêm vào tế bào VeroE6 / TMPRSS2 hoặc Calu-3 trong 96 đĩa giếng và ủ trong 48 giờ hoặc 96 giờ tương ứng ở 37 ° C. Khả năng sống sót của tế bào được định lượng bằng xét nghiệm CellTiter-Glo và các bản sao của virus trong dịch nổi được định lượng bằng RT-qPCR.
3.2. Xét nghiệm tế bào sau xử lý
Tế bào VeroE6 / TMPRSS2 bị nhiễm SARS-CoV-2 (MOI = 0,05) và được ủ trong 2 giờ ở 37 ° C. Các giếng được rửa bằng PBS để loại bỏ vi rút ngoại bào và phủ DMEM có chứa 2% FBS với 2 ppm PVP-AgNP 10 và ủ trong 48 giờ ở 37 ° C. Khả năng sống sót của tế bào được định lượng bằng xét nghiệm CellTiter-Glo và các bản sao của virus trong dịch nổi được định lượng bằng RT-qPCR.
3.3. Xét nghiệm tiền xử lý tế bào
Tế bào VeroE6 / TMPRSS2 được xử lý với 2 ppm PVP-AgNP 10 và ủ trong 3 giờ ở 37 ° C. Các giếng sau đó được rửa bằng PBS để loại bỏ AgNPs tự do trong môi trường và phủ DMEM có chứa 2% FBS với SARS-CoV-2 (MOI = 0,05) và ủ trong 48 giờ ở 37 ° C. Khả năng sống sót của tế bào được định lượng bằng xét nghiệm CellTiter-Glo và các bản sao của virus trong dịch nổi được định lượng bằng RT-qPCR.
3.4. Miễn dịch huỳnh quang
Các tế bào được cố định bằng 4% paraformaldehyde và được làm thấm bằng 0,5% Triton X-100, và sau đó được chặn bằng Blocking One (Nacalai) ở nhiệt độ phòng trong 15 phút. Các tế bào được ủ với kháng thể đa dòng chống lại kháng thể Protein Nucleocapsid SARS-CoV-2 (pha loãng 1: 100, Novus NB100-56576) ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ. Sau khi ủ, các tế bào được nhuộm bằng kháng thể chống thỏ đánh dấu Alexa 568 (pha loãng 1: 1000, Thermo) trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng. Hạt nhân được nhuộm bằng ProLong Gold Antifade Mountant với DAPI (Thermo). Hình ảnh được chụp bởi kính hiển vi huỳnh quang BZ-9000 (Keyence).
3.5. Thử nghiệm xâm nhập Pseudovirus
Pseudotype lentivirus được tạo ra do sự lây nhiễm nhất thời của tế bào HEK293 với pNL4-3. Luc.RE− và pSARS2-Spike-FLAG với tỷ lệ 1: 1. Dịch nuôi cấy có chứa pseudovirus được thu thập 48 giờ sau khi truyền và lọc qua bộ lọc Millex-HV 0,45 μm (Merck). Đối với thử nghiệm đầu vào, tế bào VeroE6 / TMPRSS2 được gieo trong đĩa 96 giếng được rửa sạch và cấy 100 μl môi trường chứa pseudovirus có hoặc không có PVP-AgNP 10 . Kháng thể trung hòa được sử dụng như một biện pháp kiểm soát sự ức chế xâm nhập. 48 giờ sau khi cấy, tế bào được rửa sạch và bổ sung 40 μl Chất nền bóng sáng (Promega). Hoạt động của Luciferase được đo bằng Hệ thống Khám phá GloMax (Promega).
4. Kết quả
4.1. Độc tính tế bào, liều lượng hiệu quả và thời gian tiếp xúc
AgNP thể hiện độc tính tế bào đối với tế bào động vật có vú bằng cách tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) [ 8 ]. Chúng tôi muốn đánh giá độc tính tế bào phụ thuộc nồng độ do Ag biểu hiện trên các dòng tế bào VeroE6 / TMPRSS2 (không phải người) và Calu-3 (tế bào biểu mô phổi của người). cAg được pha loãng theo dõi và thêm vào các tế bào trong 96 đĩa giếng và khả năng sống của tế bào được đánh giá sau 48 giờ sử dụng xét nghiệm CellTiter-Glo. Ag được phát hiện thể hiện độc tính tế bào ở nồng độ từ 20 phần triệu (ppm) trở đi trong cả VeroE6 / TMPRSS2 (Hình 1 A) và dòng tế bào Calu-3 (Hình 1B).
Độc tính tế bào của keo bạc trên tế bào động vật có vú 1A : Độc tính tế bào biểu hiện bằng nồng độ nối tiếp của bạc keo trên tế bào VeroE6 / TMPRSS2. 1B : Độc tính tế bào biểu hiện bằng nồng độ bạc keo nối tiếp trên tế bào Calu-3.
Vì cAg chứa các kích thước hạt thay đổi từ 1 đến 1000 nm, chúng tôi đã sử dụng nó như một màn hình ban đầu để xác định ảnh hưởng của AgNPs đối với SARS-CoV-2. Mức độ đa nhiễm (MOI) của SARS-CoV-2 được tính toán bằng các thí nghiệm độc lập và được tìm thấy lần lượt là 0,05 và 0,5 đối với VeroE6 / TMPRSS2 và Calu-3. Huyền phù vi rút ở MOI cố định được xử lý với mỗi lần pha loãng nối tiếp cAg trong 1 giờ và sau đó được cấy vào các tế bào VeroE6 / TMPRSS2 và Calu-3.Hình 2 A). Trong các tế bào Calu-3, tải lượng vi rút giảm đáng kể được quan sát thấy ở khoảng nồng độ cAg tương tự (Hình 2B). Trong khi các ion kim loại được biết đến là chất ức chế PCR ở nồng độ cao, chúng tôi khẳng định rằng ở nồng độ hiệu quả (2 ppm), Ag không ức chế sự khuếch đại và thích hợp để phân tích RNA virus trong các mẫu chứa Ag ( Hình S1 ) [ 9 ]. Vì 2 ppm thấp hơn 10 lần so với nồng độ chất độc tế bào, nên nó được chọn làm nồng độ mong muốn để thử nghiệm thêm.
Hiệu quả kháng vi rút phụ thuộc vào nồng độ và liều lượng của các hạt nano Bạc trần trên SARS-CoV-2. 2A: Keo bạc cứu tế bào VeroE6 / TMPRSS2 khỏi cái chết của tế bào qua trung gian SARS-CoV-2 theo cách phụ thuộc vào nồng độ. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,005 (∗∗∗). 2B: Sự ức chế phụ thuộc nồng độ đối với sự sao chép của SARS-CoV-2 trong tế bào Calu-3 bằng bạc keo. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,001 (∗∗∗). 2C : Các hạt nano bạc thể hiện tác dụng kháng virus phụ thuộc vào kích thước đối với SARS-CoV-2 trong tế bào Vero / TMPRSS2. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,005 (∗∗∗). 2D: Sự ức chế vi rút phụ thuộc vào kích thước đối với SARS-CoV-2 bằng các hạt nano Bạc trong tế bào Calu-3. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,001 (∗∗∗).
Các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận hiệu lực phụ thuộc vào kích thước của AgNPs trong việc bất hoạt vi rút, với kích thước hạt ≤10 nm được báo cáo là có tác dụng kháng vi rút tối đa [ 10]. Vì cAg chứa các kích thước khác nhau của các hạt Ag, chúng tôi dự đoán rằng các hạt có kích thước khoảng 10 nm trong cAg sẽ phát huy tác dụng kháng vi-rút. Để chứng minh điều này, chúng tôi đã sử dụng xét nghiệm tiền xử lý vi rút (VPrA) để kiểm tra tác dụng kháng vi rút của các AgNP có kích thước khác nhau từ 2 đến 100 nm đối với vi rút ngoại bào. Virus được xử lý bằng dung dịch nano bạc 2 ppm với các kích thước khác nhau trong 1 giờ và hỗn hợp virus-AgNP được thêm vào các tế bào VeroE6 / TMPRSS2 và Calu-3. Khả năng sống sót của tế bào được định lượng bằng xét nghiệm CellTiter-Glo trong VeroE6 / TMPRSS2 và các bản sao virus trong dịch nổi được định lượng bằng RT-qPCR trong tế bào Calu-3. Tác dụng kháng vi rút đã được ghi nhận với các AgNP có kích thước từ 2 đến 15 nm (Hình 2C và D). AgNP 2 cho thấy độc tính tế bào ở 2 ppm trong khi các kích thước khác thì không ( Hình S2 ). Do đó, chúng tôi chọn PVP-AgNP 10 để thử nghiệm thêm. Vì chúng tôi đã quan sát thấy hoạt động kháng vi-rút tuyệt vời trong VPrA lúc 1 giờ, nên chúng tôi muốn biết thời gian tiếp xúc tối thiểu mà Ag cần để ức chế vi-rút. Nghiên cứu khóa học thời gian được thực hiện dựa trên VPrA với PVP-AgNP 10 cho thấy sự ức chế đáng kể sau 30 phút tiếp xúc ( Hình S3 ).
4.2. Bạc ức chế virus ngoại bào bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của virus
Tiếp theo, chúng tôi thực hiện VPrA, xét nghiệm sau xử lý tế bào (CPoA) và xét nghiệm tiền xử lý tế bào (CPrA) trên SARS-CoV-2 bằng cách sử dụng PVP-AgNP 10 trong VeroE6 / TMPRSS2 để quan sát tác động của Ag đối với virus ngoại bào và nội bào (Hình 3 A). VPrA cho thấy sự ức chế hiệu quả các virion tự do ngoại bào, đặc trưng bởi cả việc giảm tế bào chết và cũng làm giảm tải lượng vi rút xuống mức không đáng kể (Hình 3B và C). Chúng tôi tiếp tục thực hiện CPoA để phát hiện khả năng ngăn chặn vi rút của Ag trong các tế bào đã bị nhiễm bệnh. Trong thiết kế thử nghiệm này, các tế bào VeroE6 / TMPRSS2 được phép nhiễm SARS-CoV-2 (MOI 0,05) trong 2 giờ sau đó các vi rút ngoại bào được rửa sạch và sau đó các tế bào bị nhiễm bệnh được xử lý bằng 2 ppm PVP-AgNP 10 . Chúng tôi đã quan sát thấy sự bảo vệ đáng kể của các tế bào bị nhiễm và ức chế tải lượng vi rút với PVP-AgNP 10 (Hình 3B và C). Ngoài ra, chúng tôi thực hiện CPrA để đánh giá khả năng của các tế bào được xử lý trước bằng bạc để chống lại sự lây nhiễm vi rút. Tế bào VeroE6 / TMPRSS2 được ủ với 2 ppm PVP-AgNP 10 trong 3 giờ, sau đó các tế bào được rửa để loại bỏ bạc không liên kết, tiếp theo là nhiễm SARS-CoV-2 (MOI 0,05). Vào cuối 48 giờ, vi rút chỉ bị ức chế một phần (Hình 3C).
Các hạt nano bạc ức chế hiệu quả SARS-CoV-2 ngoại bào. 3A : Biểu diễn giản đồ của xét nghiệm trước xử lý vi rút (bảng trên), xét nghiệm sau xử lý tế bào (bảng trung tâm) và xét nghiệm trước xử lý tế bào (bảng dưới). 3B : Hiệu suất của các hạt nano Bạc 10 nm được phủ PVP trong ba thiết kế nghiên cứu liên quan đến việc cứu tế bào khỏi sự lây nhiễm SARS-CoV-2. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,005 (∗∗∗). 2C : Hiệu suất của các hạt nano Bạc 10 nm được phủ PVP trong ba thiết kế nghiên cứu liên quan đến việc giảm sự sao chép của SARS-CoV-2. Thanh lỗi thu được từ thử nghiệm ba lần. giá trị p ≤ 0,001 (∗∗∗).
Chúng tôi xác nhận tác dụng kháng virus phụ thuộc vào kích thước của PVP-AgNP 10 bằng cách sử dụng phân tích miễn dịch huỳnh quang được thực hiện trên mô hình thử nghiệm VPrA; Nhiễm SARS-CoV-2 đã được ngăn chặn một cách hiệu quả bởi AgNP 10 chứ không phải AgNP 100 (Hình 4 A). Thử nghiệm mảng bám cho thấy bạc đạt được sự ức chế hoàn toàn 0,05 MOI, cao hơn một log 10 lần so với kiểm soát vi rút. Sự ức chế một phần đã được quan sát với tải lượng vi rút cao hơn bắt đầu từ 0,5 MOI (Hình 4B). Để đánh giá vai trò của AgNP trong sự xâm nhập của virus, chúng tôi đã thực hiện xét nghiệm xâm nhập pseudovirus dựa trên luciferase. PVP-AgNP 10 ức chế mạnh sự xâm nhập của virut giả được đặc trưng bởi sự giảm đáng kể hoạt động của luciferase tương tự như của kháng thể trung hòa được sử dụng làm đối chứng (Hình 4C).
Đặc điểm của các hạt nano Bạc 10 nm được phủ PVP trong nhiễm trùng SARS-CoV-2. 4A : Hình ảnh miễn dịch huỳnh quang so sánh tác dụng của các hạt nano Bạc 10 nm và 100 nm chống lại sự lây nhiễm SARS-CoV-2 trong tế bào VeroE6 / TMPRSS2. Nhân tế bào (xanh lam) và protein nucleocapsid SARS-CoV-2 trong tế bào chất (đỏ). NC – Kiểm soát âm tính. 4B : Các hạt nano bạc 10 nm được phủ PVP bảo vệ tế bào VeroE6 / TMPRSS2 khỏi quá trình chết tế bào qua trung gian lây nhiễm SARS-CoV-2. Nhuộm màu tím pha lê cho thấy sự bảo vệ một phần với các mảng có thể nhìn thấy (đầu mũi tên đỏ) và bảo vệ hoàn toàn khi không có mảng (đầu mũi tên đen). 4C: Xét nghiệm xâm nhập Pseudovirus. Các hạt nano bạc 10 nm được phủ PVP ức chế sự xâm nhập của pseudovirus trong tế bào VeroE6 / TMPRSS2. NC – Đối chứng âm tính, nAb – Kháng thể trung hòa. (Để giải thích các tham chiếu đến màu sắc trong chú giải hình này, người đọc được tham khảo phiên bản Web của bài viết này.)
5. Thảo luận
Ag được biết đến từ lâu với tác dụng chống vi khuẩn và đặc tính kháng vi rút của AgNPs đang được nghiên cứu rộng rãi với sự quan tâm mới trong quá khứ gần đây [ 1 ]. Cơ chế chính xác mà AgNPs phát huy tác dụng tiêu diệt virus vẫn còn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, người ta đã quan sát thấy một cách nhất quán rằng AgNP tương tác với các protein cấu trúc trên bề mặt của virus ngoại bào để ức chế sự lây nhiễm trong giai đoạn đầu, bằng cách ngăn chặn sự gắn hoặc xâm nhập của virus, hoặc bằng cách làm hỏng các protein bề mặt để ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của virion [ 11 , 12]. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã thu được những phát hiện tương tự trong VPrA nơi AgNPs ức chế hiệu quả SARS-CoV-2 ngoại bào để bảo vệ tế bào đích khỏi bị nhiễm trùng và xét nghiệm xâm nhập pseudovirus cho thấy rằng AgNPs cản trở sự xâm nhập của virus.
AgNPs đã được chứng minh là liên kết ưu tiên với các protein bề mặt của virus giàu nhóm sulfhydryl và phân cắt các liên kết disulfide để làm mất ổn định protein, do đó ảnh hưởng đến khả năng lây nhiễm của virus [ 11 , 13 ]. Các nghiên cứu về HIV đã chỉ ra rằng AgNPs liên kết với các liên kết disulfide gần với vùng liên kết CD4 của protein bề mặt gp120 [ 11 ]. Hati và Bhattacharyya đã chứng minh tầm quan trọng của liên kết disulfide trong việc liên kết của protein đột biến SARS-CoV-2 với thụ thể men chuyển angiotensin-2 (ACE2) và sự gián đoạn của nó dẫn đến suy giảm liên kết của virus với thụ thể [ 14]. Xem xét cơ chế hoạt động của AgNPs được chỉ ra bởi các tác giả khác, có thể giả định rằng AgNPs phát huy tác dụng kháng virus đối với SARS-CoV-2 bằng cách phá vỡ các liên kết disulfide trên protein đột biến và các thụ thể ACE2. Các nghiên cứu sâu hơn đang được tiến hành để tìm ra cơ chế kháng vi-rút của AgNPs trên SARS-CoV-2 và làm sáng tỏ nó một cách chi tiết sau đó.
AgNPs cũng được cho là có tác dụng kháng vi rút nội bào bằng cách tương tác với axit nucleic của vi rút [ 15 ]. Chúng tôi đã quan sát thấy hiệu quả kháng vi-rút một phần trong CPrA, vì có một số lượng giảm tải lượng vi-rút trong các tế bào được xử lý trước bằng PVP-AgNP 10 . Mặc dù lý do của hiệu ứng này hiện nay vẫn chưa được biết, nhưng có thể được giải thích là do sự phá hủy các cầu nối disulfide trên thụ thể ACE2 hoặc do một cơ chế nội bào thực sự (bằng cách ức chế sự lây nhiễm vi rút nối tiếp của vi rút mới được tạo ra từ các tế bào bị nhiễm đến các tế bào không bị nhiễm). Ngoài ra, vì Ag liên kết không đặc hiệu với protein, việc sử dụng chúng làm chất kháng vi-rút cũng có thể gây ra một số rối loạn chức năng tế bào. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để giải thích chính xác hơn tác dụng toàn diện của Ag in vivo.
Một số nghiên cứu đã nhắc lại tác dụng kháng virus phụ thuộc vào kích thước của AgNPs với các hạt có đường kính 10 nm là hiệu quả nhất [ 1 ]. Điều này được cho là do tính ổn định cao hơn của sự tương tác với protein virus đạt được bởi các hạt 10 nm mà các hạt lớn hơn không có khả năng [ 11 ]. Nhất quán với điều này, chúng tôi cũng quan sát thấy hoạt tính chống -SARS-CoV-2 chỉ với các AgNP có đường kính từ 2 đến 15 nm. Nghiên cứu miễn dịch huỳnh quang của chúng tôi đã chứng thực hiện tượng trên, khi chúng tôi quan sát thấy rằng PVP-AgNP 10 ức chế hoàn toàn SARS-CoV-2 nhưng AgNP 100 thì không.
AgNPs có thể được tạo ra bằng một số phương pháp và có thể chứa các chất khử và chất đóng nắp cùng với các hạt kim loại [ 16 ]. AgNP được phủ hoặc có nắp được cho là có lợi hơn so với AgNP thông thường vì lớp phủ làm tăng tính ổn định, giảm sự kết tụ và giảm độc tính tế bào của AgNPs [ 17 ]. Trong số các AgNP được phủ, các hạt nano phủ PVP được nghiên cứu rộng rãi để sử dụng cho mục đích sinh học. Người ta đã quan sát thấy rằng lớp phủ PVP của AgNPs không cản trở hoạt động kháng virus của chúng trong khi các chất phủ khác thì có [ 18 ]. PVP-AgNP 10 đã được chứng minh là có hoạt tính kháng vi rút tuyệt vời chống lại các vi rút bao bọc như RSV và HIV [ 11 , 19 ]. Đây là lý do để lựa chọn PVP-AgNP10 cho nghiên cứu và chúng tôi đã chứng minh tác dụng kháng vi-rút mạnh mẽ của PVP-AgNP 10 đối với SARS-CoV-2.
Tác dụng kháng vi rút của AgNPs cũng phụ thuộc vào nồng độ. Hầu hết các nghiên cứu đã quan sát thấy hiệu quả kháng vi rút của AgNPs ở nồng độ từ 10 đến 100 ppm [ 1 ]. Tuy nhiên, 0,5 ppm cAg đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc ức chế vi rút Cúm và là nồng độ ít nhất được báo cáo cho thấy hoạt tính kháng vi rút [ 20 ]. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi quan sát thấy AgNPs trần để ức chế SARS-CoV-2 ở nồng độ từ 1 đến 10 ppm và trở thành chất độc tế bào đối với tế bào động vật có vú từ 20 ppm trở lên.
Độc tính tế bào của nano bạc đối với tế bào động vật có vú phụ thuộc vào loại tế bào và cũng là loại AgNPs. Mehrbod và cộng sự. đã quan sát thấy độc tính tế bào trong tế bào Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) với các hạt cAg trần ở nồng độ cao hơn 0,5 ppm [ 20 ]. AgNPs trần với chất khử NaBH4 được phát hiện gây ra quá trình chết rụng ở tế bào ung thư biểu mô tuyến ruột kết ở 11 ppm, trong khi nano bạc trần được ổn định bằng Citrate đã được quan sát thấy thể hiện độc tính tế bào ở nồng độ cao hơn 30 ppm [ 21 , 22 ]. Về vấn đề này, AgNP phủ PVP đã được chứng minh là ít gây độc tế bào nhất mà không có độc tính tế bào nào có thể chứng minh được ngay cả ở 50 ppm trong tế bào biểu mô đáy phế nang của người [ 19]. Các hạt nhỏ hơn có tiềm năng độc hại cao hơn do diện tích bề mặt tương tác với protein liên kết lớn hơn [ 23 ]. Chúng tôi quan sát thấy hiệu ứng này vì AgNP 2 cho thấy độc tính tế bào ngay cả ở 2 ppm trong khi không có hạt nào lớn hơn gây độc tế bào ở nồng độ này. Do đó, cần thận trọng khi sử dụng Ag trên các bề mặt sinh học.
Các công thức khác nhau của Ag có thể ăn vào và hít vào đang được bán trên thị trường như một phương pháp chữa bệnh cho COVID-19, có sẵn để mua tại quầy. Khả năng gây độc tế bào của các công thức này nên được xem xét trước khi sử dụng cho cá nhân. Ngoài ra, Ag là một chất diệt vi khuẩn phổ rất rộng. Việc sử dụng bất hợp pháp Ag có thể tạo ra sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật chung dẫn đến những hậu quả không lường trước được [ 24 ]. AgNPs có thể được sử dụng trên nhiều bề mặt vô tri khác nhau để chống lại đại dịch COVID-19 đang diễn ra [ 3 ]. Khẩu trang tráng Ag đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc ức chế SARS-CoV-2 và có thể có hiệu quả khi được áp dụng trên bộ lọc không khí của máy điều hòa không khí và thiết bị y tế [ 25 ]. Vải polycotton kết hợp nano bạc đã được chứng minh là có khả năng ức chế SARS-CoV-2 [ 26]. Chất khử trùng và chất khử trùng dựa trên Ag cũng đang được sử dụng để khử trùng tay và các bề mặt vô tri tương ứng [ 27 ]. Tuy nhiên, ảnh hưởng của nano bạc đến đời sống vi sinh vật khi thải ra ngoài môi trường vẫn chưa được biết rõ [ 16 ]. Cần xây dựng một quy trình xử lý thích hợp đối với các sản phẩm chứa Ag để tránh gây ra sự mất cân bằng không đúng lúc trong hệ vi sinh vật môi trường khi loại bỏ sau khi sử dụng.
Nguồn: Potent antiviral effect of silver nanoparticles on SARS-CoV-2
Sundararaj S. Jeremiah,a Kei Miyakawa,a Takeshi Morita,a Yutaro Yamaoka,a,b and Akihide Ryoa,∗