Er is geen vaccin of specifieke behandeling voor COVID-19, de ziekte veroorzaakt door het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2, of SARS-CoV-2.

Sinds de uitbraak eind 2019 begon, onderzoekers racen om meer te weten te komen over SARS-CoV-2, dat is een stam uit een familie van virussen die bekend staat als coronavirus vanwege hun kroonachtige vorm.

Noordoostelijk chemisch ingenieur Thomas Webster, die gespecialiseerd is in het ontwikkelen van medicijnen en technologie op nanoschaal om ziekten te behandelen, maakt deel uit van een onvoorziene groep wetenschappers die ideeën en technologie bijdragen aan de Centers for Disease Control and Prevention om de COVID-19-uitbraak te bestrijden.

Het idee om nanodeeltjes te gebruiken, Webster zegt, is dat het virus achter COVID-19 bestaat uit een structuur van vergelijkbare schaal als zijn nanodeeltjes. Op die schaal, materie is ultraklein, ongeveer tienduizend keer kleiner dan de breedte van een enkele haarlok.

Webster stelt deeltjes van vergelijkbare grootte voor die zich kunnen hechten aan SARS-CoV-2-virussen, hun structuur verstoren met een combinatie van infraroodlichtbehandeling. Die structurele verandering zou dan het vermogen van het virus om te overleven en zich in het lichaam voort te planten stoppen.

"Je moet in dit maatbereik denken, " zegt Webster, Art Zafiropoulo Leerstoel chemische technologie bij Northeastern. "In het bereik op nanoschaal, als u virussen wilt detecteren, als u ze wilt deactiveren."

Het vinden en neutraliseren van virussen met nanomedicine vormt de kern van wat Webster en andere onderzoekers theranostica noemen, die zich richt op het combineren van therapie en diagnostiek. Met behulp van die aanpak, zijn lab heeft zich gespecialiseerd in nanodeeltjes om de microben te bestrijden die griep en tuberculose veroorzaken.

"Het is niet alleen een aanpak om te detecteren of je een virus hebt en een andere aanpak om het als therapie te gebruiken, " hij zegt, "maar met hetzelfde deeltje, dezelfde benadering, voor zowel uw detectie als therapie."

SARS-CoV-2 verspreidt zich voornamelijk via kleine druppeltjes virale deeltjes - van ademhaling, praten, niezen, hoesten - die het lichaam binnenkomen via de ogen, mond, of neus. Voorlopig onderzoek suggereert ook dat die ziektekiemen dagen kunnen overleven wanneer ze zich hechten aan werkbladen, leuningen, en andere harde oppervlakken.

Dat is een reden om theranostica met nanodeeltjes centraal te stellen in de COVID-19-uitbraak, zegt Webster.

Nanodeeltjes kunnen deze ziekteverwekkers uitschakelen nog voordat ze het lichaam binnendringen, als ze vasthouden aan verschillende objecten en oppervlakken. Zijn lab heeft materialen ontwikkeld die op objecten kunnen worden gespoten om nanodeeltjes te vormen en virussen aan te vallen.

"Zelfs als het op een oppervlak was, op iemands aanrecht, of een iPhone, ' zegt hij. 'Het betekent niets, want het is niet de actieve vorm van dat virus.'

Diezelfde technologie kan worden verfijnd en aangepast om een ​​breed scala aan virussen aan te pakken, bacteriën, en andere ziekteverwekkers. In tegenstelling tot andere nieuwe geneesmiddelen met grote moleculaire structuren, nanodeeltjes zijn zo klein dat ze door ons lichaam kunnen bewegen zonder andere functies te verstoren, zoals die van het immuunsysteem.

"Bijna als een landmeter, ze kunnen rond je bloedbaan gaan, " zegt Webster. "Ze kunnen je lichaam veel gemakkelijker en onder veel langere tijden onderzoeken en virussen proberen op te sporen."

Om dat allemaal te doen, de CDC moet de details weten over wat voor soort structuur nodig is om SARS-CoV-2 te neutraliseren, zegt Webster. Die informatie is nog niet openbaar.

"Je moet identificeren wat we in ons nanodeeltje moeten doen om het naar dat virus te trekken, "zegt hij. "De CDC moet weten dat, omdat ze een kit hebben ontwikkeld die kan bepalen of je [COVID-19] hebt, tegen griep, of iets anders."

Een alternatief voor nanomedicine is het maken van synthetische moleculen. Maar Webster zegt dat tactiek enkele uitdagingen met zich meebrengt. In het geval van chemotherapieën die worden gebruikt om kankercellen te behandelen, dergelijke synthetische drugs kunnen ernstige bijwerkingen veroorzaken die kankercellen doden, evenals andere cellen in het lichaam.

"Hetzelfde kan gebeuren met synthetische chemie om een ​​virus te behandelen, waar moleculen veel meer doden dan alleen dat virus, ' zegt Webster.

Nog altijd, Webster erkent dat er niet veel onderzoekers zijn die zich richten op nanodeeltjes om virussen te doden.

Een van de belangrijkste redenen voor het ontbreken van die oplossingen is dat dezelfde voordelen die nanodeeltjes ideaal maken om infectieziekten te bestrijden, ze ook een zorg maken voor de Amerikaanse Federal Drug Administration.

Door hun grootte, nanodeeltjes zijn alomtegenwoordig (te doordringend, misschien) om door andere delen van het lichaam te sijpelen. Om dat risico te verkleinen, Webster's lab heeft zich gericht op het gebruik van ijzeroxide. Deeltjes daarvan bevatten chemie die al natuurlijk is voor ons lichaam en onze voeding.

"Zelfs als je een virale infectie hebt, je hebt meer ijzer nodig, omdat u bloedarmoede kunt hebben, afhankelijk van hoe erg de infectie is, " zegt Webster. "We ontwikkelen deze nanodeeltjes eigenlijk uit chemische stoffen die je gezondheid kunnen helpen."

En, hij zegt, op ijzer gebaseerde nanodeeltjes kunnen met magnetische velden worden gericht op specifieke organen in het lichaam, zoals longen en andere gebieden die vatbaar zijn voor ademhalingscomplicaties na het oplopen van virale infecties. Dat ook, Webster zegt, is iets dat je niet zou kunnen doen met een nieuw synthetisch molecuul.

"Werkelijk, wat dit allemaal betekent, is dat we gewoon de onderzoeken moeten doen om aan te tonen dat die ijzeren nanodeeltjes niet in de hersenen of de nieren terechtkomen, "Wester zegt, "dat deze nanodeeltjes precies gaan waar je wilt dat ze naar het virus gaan."