Nano a koronavírus ellen?

Azok a nanoméretű struktúrák túl kicsik ahhoz, hogy láthatóak legyenek? – Speciális mikroszkópokkal ma már lehetséges: a struktúrált megvilágításon alapuló mikroszkóprendszerek (N-SIM, Nikon), a sztochasztikus optikai rekonstrukciónak köszönhetően akár az alsó nanométeres tartományban is felbontás (N-Storm, Nikon), különösen ergonomikusan tervezett kutatómikroszkóp, fordított kutatómikroszkóp a szuperfelbontású eljárások alapjául (N-Dtorm N-SIM). (Kép: Nikon)

Azok a nanoméretű struktúrák túl kicsik ahhoz, hogy láthatóak legyenek? – Speciális mikroszkópokkal ma már lehetséges: a strukturált megvilágítás alapú mikroszkópiai rendszer (N-SIM, Nikon), felbontás akár az alsó nanométeres tartományig a sztochasztikus optikai rekonstrukciónak köszönhetően (N-Storm, Nikon), különösen ergonomikus kialakítású kutatómikroszkóp, fordított kutatómikroszkóp a szuperfelbontású eljárások alapjául (N-Dtorm N-SIM). (Kép: Nikon)

Vannak nanométeres méretű struktúrák, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy láthassuk őket? – Speciális mikroszkópokkal ma már lehetséges: a strukturált megvilágításon alapuló mikroszkópia-rendszerek (N-SIM, Nikon), felbontás akár az alsó nanométeres tartományban a sztochasztikus optikai rekonstrukciónak köszönhetően (N-Storm, Nikon), különösen ergonomikus kutatómikroszkóp, fordított kutatómikroszkóp a szuperfelbontású eljárások alapjául (N-Dtorm N-SIM). (Kép: Nikon)

Azok a nanoméretű struktúrák túl kicsik ahhoz, hogy láthatóak legyenek? – Speciális mikroszkópokkal ma már lehetséges: a strukturált megvilágításon alapuló mikroszkópiai rendszer (N-SIM, Nikon), felbontás akár az alsó nanométeres tartományig a sztochasztikus optikai rekonstrukciónak köszönhetően (N-Storm, Nikon), különösen ergonomikusan tervezett kutatómikroszkóp, fordított kutatómikroszkóp a szuperfelbontású eljárások alapjául (N-Dtorm N-SIM). (Kép: Nikon)

Oxid-vas ismerjük, mint rozsdát, amit igyekszünk elkerülni. Azonban a Nano-oxid-vas egy erős kontrasztanyag az orvosi képalkotó eljárásokhoz. A Nano-Graphén többek között az új távoli infravörös detektorok alapját képezi – és végül: a nanopartikulum-alapú vakcinák biztonságossá tehetik az új SARS-CoV-2 vírust.

A élő vakcinák biztonsági kockázattal járnak, mivel visszatérhetnek virulens állapotukba. A inaktivált vakcinák viszont viszonylag gyengébbek és gyártásuk összetettebb. Mindkét gyenge pontjára a hagyományos vakcináknak a nanobiotechnológia kínál megoldási lehetőségeket.

Az alkalmazott nanopartikulumok formájukban és méretükben vírusra hasonlítanak, ezért különösen jól körülveszik az antigénprezentáló sejtek. Ezek végső soron aktiválják a kívánt specifikus immunválaszt. Sok nanopartikulum-vakcina sajátossága: az epítóp, azaz az immunválaszt kiváltó molekulaszakasz egy antigénen belül ismétlődik (repetitív epítóp) – ez jó az észlelhetőségük szempontjából.

Új típusú nanopartikulum-alapú vakcinák nem léteznek. Már 1986-ban engedélyezték egy hepatitis B elleni vakcinát. Ma már több lehetőség is létezik. Például a 1-től 1000 nanométeres tartományban lévő részecskék hordozó anyagként szolgálhatnak, mint például a hepatitis B vakcinánál.

Az egyik legígéretesebb koncepció azonban a Riehener cég, az Alpha-O Peptides által megvalósított önszerveződő fehérje nanopartikulumokban valósul meg. Ebben az esetben a felhasznált fehérjék hidrofób és ionos kölcsönhatások révén kapcsolódnak össze fehérje nanopartikulumokká. Elsősorban α-hélix szerkezetek alakulnak ki, melyek erős összekapcsolódásukkal „szuperspirális” szerkezeteket formálnak. Sikerült ezen az alapon egy nanopartikulum-platformot létrehozni vakcinák számára, egy bizonyos szimmetriával és mérettel (pontosabban: dodekaéder-ikosaéder szimmetria, részecskeméret: 16–25 nm, mint egy vírus-kapszid). Ezt az alapstruktúrát különböző vírusok elleni küzdelemre lehet módosítani (például az epítóp kiválasztásával).

Az Alpha-O Peptides már versenyben van egy malária elleni vakcinával (állapot: klinikai vizsgálatok embereken, I/IIa fázis az USA-ban), és most kifejlesztett egy másikat a SARS-CoV-2 vírus ellen. Jelenleg állatkísérletekben vizsgálják, hogy valóban serkenti-e a szervezetet antitestek termelésére, és hogy ezek végső soron képesek-e a vírust hatástalanítani.

Kényelmes kétkomponensű nano-vakcina

Egy másik, már az állatkísérletekben makákókon tesztelt új vakcina a úgynevezett Replikon-RNA (repRNA) alkalmazására épül. Előnye: különösen erősen serkenti az antitest-termelést anélkül, hogy a sejtmagba kellene behatolnia. Hátránya: a repRNA gyorsan lebomlik az enzimek által a sejten kívül.

Ezt a hátrányt azonban most kompenzálni lehet azzal, hogy a hatóanyagot speciális, védő nanopartikulumokba, ún. „Lipid InOrganic Nanoparticles” (Lions) csomagolják a sejtekhez való szállításhoz. Amennyiben az úgynevezett HDT-301 sikeresen bizonyul klinikai vizsgálatokon, akkor egy kétkomponensű vakcináról beszélhetünk; ezeket kényelmesen elkülönítve lehet gyártani, majd a betegágy mellett összekapcsolni – készen az injekcióra.

Oxid-vas nanopartikulumok kombinált MRT/CT képalkotáshoz

Egy másik orvosi alkalmazás a nanotechnológiában az MRI képalkotás (magneses rezonancia tomográfia). Itt az a lényeg, hogy a gerjesztett vízszénmagok relaxációs ideje különböző szövetekben, és ezáltal „kontrasztot” hoz létre. Az oxid-vas nanopartikulumok szelektív felhalmozásával finomhangolható ez a hatás a tisztább képalkotás érdekében. Ezek a nanopartikulumok megváltoztatják a környezetükben lévő vízmagok relaxációját.

Sok más ötlet is létezik ezen túl. Például az oxid-vas nanopartikulumokat be lehet ágyazni polimer nanopartikulumokba. Az ilyen, nagy mennyiségben gyártható „Core/Shell”-nanopartikulumok, mint például a „Fe3O4@MAOETIB”, alkalmazhatók mind az MRI, mind a CT vizsgálatokban. Kétfajta kontrasztanyagként a CT/MRI kombinált vizsgálatokhoz nagy potenciállal bírnak, megkönnyítve a daganatok képalkotását.

A közeli infravörös analitikában finom grafénstruktúrák új lehetőséget kínálnak a jobb detektorok számára. Ezek távoli infravörös fotodetektorok, grafén-nanobandekkel, mint fotoszenzív elemek, továbbá fekete foszfor és arsenid. A Moszkvai 2D-anyagok és nanogépek laboratórium kutatói szerint ezek a detektorok képesek lehetnek minden távoli infravörös és terahertzes sugárzás detektorát helyettesíteni – izgalmas verseny. Az infravörös érzékelőket olyan területeken alkalmazzák, mint éjjellátó eszközök, távirányítók, célkészülékek és szívritmus-szenzorok, de például – a röntgen helyett – poggyászkontrollban is.