CNSH lĩnh vực khác
Tổng hợp hệ vật liệu nanocomposite kháng virus SARS-CoV-2
(vjst.vn - 06/09/2021):

Trongthời gian vừa qua, nhiều loại vaccin cũng như thuốc đặc trị đã được phát triểnnhằm ngăn chặn sự lây lan trên phạm vi toàn cầu của đại dịch COVID-19. Tuynhiên, dù đã có những bước tiến nhất định, cuộc chiến chống lại virusSARS-CoV-2 vẫn còn một chặng đường dài phía trước. Bên cạnh những sản phẩm dượcliệu truyền thống, nhiều nhà khoa học cho rằng vật liệu nano kim loại có thểđóng vai trò quan trọng trong các giải pháp ngăn ngừa và điều trị COVID-19.Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu của GS Pan-Chyr Yang (Khoa Nội, Đại học Y khoaQuốc gia Đài Loan) đã đề nghị tổng hợp hệ vật liệu nanocomposite TPNT1, dựatrên sự kết hợp của ba loại vật liệu nano: nano bạc, nano ZnO và nano vàng nhằmkhắc chế hiệu quả virus SARS-CoV-2, qua đó hứa hẹn có thể ứng dụng trong nhiềugiải pháp mới chống COVID-19. 

Sử dụngvật liệu nano kim loại trong cuộc chiến chống COVID-19

Cho đếnthời điểm hiện tại, đại dịch COVID-19 vẫn đang đe dọa nghiêm trọng đến nhânloại và kinh tế - xã hội toàn cầu. Theo thống kê của WHO, tính đến ngày15/7/2021, trên toàn cầu đã có gần 190 triệu người nhiễm virus SARS-CoV-2 ,trong đó có hơn 4 triệu người đã tử vong. Đối diện với tốc độ lây lan nhanhchóng này, các chuyên gia nhận định việc ngăn chặn virus tấn công đến nhiềucộng đồng dân cư ngày càng trở nên khó khăn. Chính vì vậy, rất nhiều nhà nghiêncứu đã nỗ lực tạo ra các loại vaccin và thuốc chống lại virus SARS-CoV-2. Mộttrong những chiến thuật được đề ra là sử dụng các loại thuốc kháng virus phổrộng hiện có để điều trị COVID-19 [1-3]. Chẳng hạn, trong các thử nghiệm invitro, remdesivir, favipiravir, lopinavir và hydroxychloroquine đều cho thấy cókhả năng ngăn cản virus SARS-CoV-2 phát triển ở các nồng độ micromole khácnhau. Đặc biệt, remdesivir (hình 1) còn được đề nghị sử dụng để hỗ trợ điều trịcác bệnh nhân nhiễm COVID-19 nặng [4].

Mặc dùvậy, với tình hình bùng nổ của đại dịch COVID-19, thế giới vẫn cần nhiều hơncác phương pháp truyền thống để chống lại virus SARS-CoV-2. Nhằm tạo ra thêmnhững biện pháp dự phòng, một số nhà khoa học đã nghiên cứu thử nghiệm trên cácđối tượng vật liệu khác, trong đó có các hạt nano kim loại. Từ lâu, nano kimloại đã được biết đến có khả năng tương tác với các glycoprotein trên bề mặtcủa virus, qua đó cản trở sự gắn kết và xâm nhập của virus vào tế bào chủ [5].Ngoài ra, các hạt nano kim loại còn có thể phát huy hoạt tính kháng virus thôngqua tương tác với bộ gen của virus [6]. Trong số các nano kim loại, hạt nanobạc, hạt nano ZnO và hạt nano vàng là những đối tượng thu hút sự chú ý của cácnhà khoa học nhất vì khả năng kháng khuẩn nổi bật, chống lại nhiều loại vikhuẩn, nấm và virus [6-8]. Cụ thể, nano bạc có thể chống lại đồng thời các loạivi khuẩn gram dương và gram âm như Bacillus subtilis, Escherichia coli,Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholera và Staphylococcus aureus khángmethicillin cũng như một loạt các loại virus như virus viêm gan B (HBV), virusherpes simplex loại 1 (HSV-1), virus HIV loại 1 và virus cúm [9]. Tương tự,nano ZnO cũng có thể ngăn cản sự phát triển và hình thành màng sinh học của tụcầu vàng kháng methicillin, Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae vàPseudomonas aeruginosa. Dưới bức xạ tử ngoại, nano ZnO sẽ thể hiện hoạt tínhquang xúc tác để sinh ra các tiểu phân oxy hóa hoạt động, cho phép tiêu diệt cảvi khuẩn và virus [10]. Gần đây, các ion Zn2+ còn được chứngminh vai trò quan trọng trong hoạt động kháng virus, bao gồm ức chế enzymepolymerase RNA của virus SARS-CoV-2 và enzyme chuyển hóa angiotensin, vốn làmột thụ thể để SARS-CoV-2 xâm nhập vào vật chủ [11]. Đối với nano vàng, vậtliệu này thường được sử dụng làm chất mang trong liệu pháp quang động và trongcác ứng dụng y sinh khác, cũng như cho thấy tiềm năng trong việc ức chế virusHIV-1 và vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis [12, 13].

Xuất pháttừ những nghiên cứu trên, nhóm nghiên cứu của GS Pan-Chyr Yang (Khoa Nội, Đạihọc Y khoa Quốc gia Đài Loan) đã đề nghị tổng hợp hệ vật liệu nanocompositeTPNT1 [14], dựa trên sự kết hợp của ba loại vật liệu nano: nano bạc (Ag-NP),nano ZnO (ZnO-NP) và nano vàng (Au-NP) nhằm cung cấp thêm một giải pháp hiệuquả để chống lại virus SARS-CoV-2.

Quy trìnhtổng hợp hệ nanocomposite TPNT1

Hệnanocomposite TPNT1 được GS Pan-Chyr Yang và các cộng sự tổng hợp dưới dạngdung dịch huyền phù chứa đồng thời Au-NP (1 ppm), Ag-NP (5 ppm), ZnO-NP (60ppm) và ClO2 (42,5 ppm) trong dung môi nước với thế zeta +32,81mV. Quá trình tổng hợp được chia làm 3 quy trình, mỗi quy trình dùng để tổnghợp riêng biệt từng loại vật liệu nano. Cụ thể, để tổng hợp Au-NP, 2,25 ml dungdịch HAuCl4 0,2 M và 360 mg acid citric được cho vào trong bìnhcầu 2 cổ, trộn đều và đun ở 130°C trong 20 phút nhằm thực hiện phản ứng khửhình thành các hạt nano vàng và khí HCl. Khí HCl được dẫn vào bình thu hồi chứa10 ml nước, còn phần Au-NP được phân tán vào 450 ml nước cất và đun ở 70°Ctrong 10 phút để thu được dung dịch keo chứa 100 ppm hạt nano vàng. Trong mộtquy trình tương tự, 15 ml dung dịch AgNO3 0,37 M và 4961 mgacid citric được hòa vào bình cầu 2 cổ, đun ở 150°C trong 35 phút để hình thànhcác hạt nano bạc và khí NO2. Sau đó, 5100 ml dung dịch chứa 4026 mgacid citric và 423 mg NaOH được thêm vào dung dịch sản phẩm, rồi đun ở 70°Ctrong 60 phút để thu được dung dịch keo chứa 100 ppm hạt nano bạc.

Đối vớinano ZnO, 8 ml dung dịch ZnCl2 2 M cũng được khử bởi acidcitric trong bình cầu 2 cổ ở 150°C trong 2 phút, tạo ra nano Zn và khí HCl. Tuynhiên các hạt nano Zn vừa được sinh ra đã nhanh chóng bị oxy hóa trong khôngkhí để hình thành các hạt nano ZnO. Khi đó, 1050 ml dung dịch chứa 2688 mg acidcitric được thêm vào để phân tán các hạt nano nhằm thu được dung dịch keo chứa250 ppm ZnO-NP. Cuối cùng, hệ nanocomposite TPNT1 được tổng hợp bằng cách trộntoàn bộ các dung dịch keo trên (2,5 ml dung dịch Au-NP 100 ppm, 2,5 ml dungdịch Ag-NP 100 ppm và 12 ml dung dịch ZnO-NP 250 ppm) cùng với 12,5 ml dungdịch chứa ClO2 170 ppm và 22,5 ml nước cất.

Đặc tínhhóa lý của các thành phần trong sản phẩm TPNT1 này được nhóm tác giả đánh giálần lượt thông qua phổ hấp thu UV-khả kiến và kính hiển vi điện tử truyền qua.Theo đó, hình 2 thể hiện mũi hấp thu UV-khả kiến của các mẫu Au-NP và Ag-NP,định vị lần lượt tại 526,0 và 395,0 nm, vốn đặc trưng cho bước sóng hấp thu củacác hạt nano vàng và bạc.

Ảnh kínhhiển vi điện tử truyền qua (hình 3) cho thấy các hạt Au-NP, Ag-NP và ZnO-NP đềucó hình cầu với đường kính lần lượt là 20-40, 10-40 và 25-35 nm. Nhờ kích thướcnày, hệ dung dịch keo TPNT1 chứa các thành phần Au-NP, Ag-NP và ZnO-NP không códấu hiệu kết tụ, đảm bảo độ đồng nhất của dung dịch, nhờ đó tỏ ra phù hợp chocác khảo sát kháng virus tiếp theo trong nghiên cứu.

Đặc tínhkháng virus SARS-CoV-2 của nanocomposite TPNT1

Để khảosát đặc tính kháng virus SARS-CoV-2, nhóm nghiên cứu của GS Pan-Chyr Yang sửdụng thí nghiệm giảm đám hoại tử. Các thí nghiệm này được thực hiện 3 lần trong24 đĩa nuôi cấy. Virus SARS-CoV-2 (dao động từ 100-200 đơn vị hình thành đámhoại tử) được ủ với dung dịch TPNT1ở các nồng độ pha loãng khác nhau tại 37°Ctrong vòng 1 giờ trước khi cho các tế bào Vero E6 vào. Sau đó, hỗn hợp virus vàTPNT1 được tách ra và các tế bào còn lại được ngâm trong môi trường chứa 1%methylcellulose trong 5-7 ngày. Các tế bào này tiếp tục được xử lý vớiformaldehyde 10% qua đêm rồi được nhuộm với phẩm nhuộm crystal violet. Sau đócác đám hoại tử sẽ được đếm và thống kê. Hình 4 thể hiện kết quả của thí nghiệmgiảm đám hoại tử, cho thấy có sự suy giảm rất đáng kể về số lượng đám hoại tửkhi sử dụng dung dịch TPNT1 đã pha loãng 100 lần (tương ứng với nồng độ 0,01ppm Au-NP, 0,05 ppm Ag-NP, 0,6 ppm ZnO-NP và 0,425 ppm ClO2). Khinồng độ TPNT1 càng cao, mức độ kháng SARS-CoV-2 càng mạnh hơn. Ngược lại, khisử dụng TPNT1 có nồng độ càng thấp, đặc biệt khi chỉ sử dụng H2Ohoặc chỉ hiện diện virus, số lượng đám hoại tử có dấu hiệu tăng trưởng mạnh.Điều này khẳng định đặc tính kháng SARS-CoV-2 của TPNT1. Khi đó, giá trị nồngđộ ức chế tối đa một nửa lượng virus SARS-CoV-2 đạt được khi sử dụng TPNT1 ởmức độ pha loãng 143 lần.

Những kếtquả này cho thấy tiềm năng ứng dụng của hệ nanocomposite TPNT1 trong cuộc chiếnchống lại sự lây lan của SARS-CoV-2. Theo nhóm nghiên cứu, do TPNT1 có hiệu quảcao nhất khi được ủ trước với virus, hoạt tính kháng SARS-CoV-2 của TPNT1 cóthể là do sự hình thành liên kết giữa các hạt nano kim loại với các tiểu phânmang lưu huỳnh của glycoprotein trên bề mặt virus. Nhờ vậy, sự hiện diện củacác thành phần nano kim loại cho phép ức chế sự gắn kết giữa các protein hìnhgai của SARS-CoV-2 với thụ thể ACE2 của tế bào vật chủ, từ đó can thiệp vào sựhình thành hợp bào. Ngoài ra, sự hiện diện của ClO2 với hoạt tínhoxy hóa trong TPNT1 cũng là một tác nhân có thể tạo ra thiệt hại trên bề mặtvirus, từ đó gia tăng thêm hiệu quả của quá trình kháng SARS-CoV-2. Chính vìvậy, GS Pan-Chyr Yang và các cộng sự tin rằng TPNT1 hoàn toàn có thể là giảipháp phòng chống SARS-CoV-2 mới thông qua việc kết hợp hệ nanocomposite này vớicác sản phẩm súc miệng, xịt mũi hoặc thậm chí sử dụng trong các quá trình điềutrị lâm sàng.

 

 
Tin tức khác
Đánh gía sơ bộ khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư gan của viên nang chức cao lá mãng cầu xiêm (ANNONA MURICATA (L.), ANNONACEAE) 200MG trên mô hình in vitro và in vivo
Phát hiện đột biến gen RB1 trên mẫu mô u nguyên bào võng mạc tại miền Bắc Việt Nam năm 2020
Sàng lọc các hợp chất tương tự nucleotide và nucleoside ức chế enzym RNA-dependent RNA polymerase của SARS-CoV-2 bằng phương pháp docking phân tử nhằm điều trị bệnh COVID-19
Đánh giá chất lượng phôi các giai đoạn khi nuôi cấy trong môi trường nồng độ oxy thấp
Nghiên cứu hoạt tính kháng Escherichia coli sinh enzyme β-lactamase phổ rộng (ESBL) của chủng xạ khuẩn Streptomyces sp. SS473 phân lập từ thực vật
Thông báo
Thông báo chuẩn bị hồ sơ đăng ký giao trực tiếp thực hiện từ năm 2019 thuộc Chương trình CNSH
Thông báo số 1: Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc – Khu vực phía Nam lần thứ II năm 2011
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và ptnt đến năm 2020”.
THÔNG BÁO TUYỂN CHỌN TỔ CHỨC VÀ CÁ NHÂN CHỦ TRÌ NHIỆM VỤ KH&CN
Kết quả khảo nghiệm đánh giá an toàn sinh học đối với đa dạng sinh học và môi trường
Văn bản mới
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thông báo giao trực tiếp tổ chức, cá nhân thực hiện nhiệm vụ KHCN...
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển...
Quyết định phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ đưa vào tuyển chọn, giao trực tiếp bắt đầu...
Về việc cấp bằng bảo hộ giống cây trồng mới (kèm danh mục)
Bổ sung 71 chỉ tiêu tuyển sinh đào tạo thạc sĩ năm 2011 cho Trường Đại học Lâm nghiệp
Về việc giao dự toán NSNN năm 2011(Kinh phí bổ sung sự nghiệp khoa học Công nghệ năm 2011- nhiệm vụ cấp...
Giao dự toán ngân sách nhà nước năm 2011 (đợt 4) Kinh phí xử lý sự cố đê điều năm 2011 (Phụ lục kèm theo)
Tài Liệu mới
Rút ngằn thời gian vi nhân giống lan hồ điệp
Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học lên sự nảy mầm
Kỹ thuật trồng hoa lan Mokara
Liên kết Website
Vụ khoa học công nghệ và môi trường bộ NN và PTNT
Viện công nghệ sinh học
Bộ nông nghiệp vf phát triển nông thôn
Agbiotech Việt Nam
Báo Nhân Dân
Trung tâm Khuyến nông Quốc gia
Thống kê truy cập
Số người đang online: 15
Tổng số lượt truy cập: 2245264
Ngân hàng Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Copyright © 2011 Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Địa chỉ : Số 02 Ngọc Hà, Ba Đình, Hà Nội. Điện thoại : (024) 38436817 - Fax: (024) 38433637
Email: webmaster@agrobitotech.gov.vn. Web site: www.agrobiotech.gov.vn