Nano-Kli: Pertahanan Imun Nano Menjanjikan Terhadap COVID-19
Abstrak
Meski telah dilakukan berbagai upaya, pengembangan vaksin yang efektif untuk COVID-19 mungkin membutuhkan waktu yang jauh lebih lama. Obat tradisional/alamiah yang sudah dikenal manusia dapat menjadi solusi lebih awal. Mempertimbangkan pengalaman tim penelitian dalam menggunakan nano-kli sebagai bahan affinitas tinggi untuk metastasis kanker, pengobatan melanoma, dan regenerasi tulang, kami mengusulkan penggunaan nano-kli untuk pencegahan/penanganan COVID-19. Berkat affinitas tinggi, nano-kli akan menangkap virus sebelum virus tersebut terlibat dengan hACE2 manusia. Dalam studi ini, simulasi dan pemodelan tingkat molekuler interaksi protein spike korona dan hACE2 dilakukan dengan dan tanpa nano-kli. Hasil menunjukkan tingkat affintensi/koheesi yang sangat tinggi antara spike SARS-CoV-2 dan nano-kli dibandingkan dengan yang terjadi antara spike dan hACE2. Kami berasumsi bahwa nano-kli, yang sudah digunakan sebagai pengobat obat, juga dapat diinjak sebagai obat "kli murni". Rekomendasi juga telah diberikan untuk studi in vitro dan in vivo di masa depan.
Latar Belakang
Munculnya tiba-tiba dan penyebaran cepat korona baru, SARS-CoV-2, telah secara signifikan mempengaruhi kesehatan dan kehidupan manusia selain secara kritis mempengaruhi ekonomi dunia. Spike SARS-CoV-2 S berikatan dengan affinitas tinggi dengan enzim pengubah angiotensina 2 manusia (hACE2) dan menggunakannya sebagai reseptor masuk untuk menyerang sel target (Gambar 1a, b) [1]. Protein spike pada permukaan virus memediasi masuk korona ke dalam sel tuan rumah. Spike SARS-CoV-2 mengandung domain bind reseptor (RBD) yang mengenali secara eksplisit hACE2 sebagai reseptornya [2, 3]. Permukaan hACE2 mengandung dua hotspot bind virus yang kritis untuk bind spike SARS-CoV-2 S. Beberapa mutasi yang dipilih secara alami dalam RBD SARS-CoV-2 mengelilingi hotspot ini dan mengatur infektivitas, patogenesis, serta transmisi lintas spesies dan manusia-ke-manusia SARS-CoV-2 [2, 4, 5].
Skematis serangan SARS-CoV-2 pada hACE2 manusia dan respons sistem imun selanjutnya. a, b Bind RBD hACE2 tanpa interferensi. c Kompleks RBD dengan antibodi di situs lampirkan reseptor sehingga bersaing dengan hACE2. d Kompleks RBD dengan RBD di situs selain tempat reseptor melampirkan sehingga mengubah struktur RBD dan mengganggu bind kunci dan kunci RBD ke hACE2
Saat ini, belum ada vaksin atau obat klinis yang disetujui yang secara khusus menargetkan SARS-CoV-2. Mengikuti protokol nyata pengembangan vaksin, mungkin membutuhkan waktu yang lebih lama untuk menghasilkan vaksin yang efektif. Ada banyak minat dalam pengembangan antibodi terapeutik terhadap SARS-CoV-2. Meskipun banyak upaya, namun antibodi ini belum ditemukan [6] kecuali dalam beberapa percobaan [7]. Satu percobaan menunjukkan neutralisasi yang potente SARS-CoV-2 dengan bind ke RBD glikoprotein S-nya [8]. Dalam percobaan [8], koktel antibodi, campuran berbagai antibodi, direkomendasikan karena efek neutralisasi yang meningkat yang dimilikinya terhadap SARS-CoV-2. Namun, penggunaan antibodi di masa lalu dari pasien pulih SARS-CoV untuk mengobati infeksi SARS-CoV telah menunjukkan reaksi advers pada pasien seperti Peningkatan Bergantung pada Antibodi (ADE) yang menyebabkan infektivitas virus yang meningkat dan respons imun berbahaya lainnya [7]. Terlebih lagi, berdasarkan pengalaman dengan upaya pengembangan vaksin untuk SARS-CoV dan MERS, peluab materialisasi upaya yang dilakukan untuk SARS-CoV-2 tampak cukup tipis. Oleh karena itu, obat alami/tradisional yang memiliki riwayat konsumsi/ingestaman yang aman oleh manusia dapat dipertimbangkan sebagai salah satu opsi pengobatan untuk SARS-CoV-2. Sebagai bahan alami dan memiliki riwayat penggunaan/konsumsi manusia, kami menyarankan "nano-kli yang bermuatan tinggi" untuk digunakan sebagai pemblokir korona dan inhibitor masuk spike-mediated ke dalam sel manusia.
Nano-kli, bahan alami berukuran nano yang berasal dari mineral batuan sedimen, memiliki affinitas yang sangat tinggi terhadap bakteri dan virus [9]. Karena substitusi isomorfik dalam struktur molekulnya, nano-kli ini menunjukkan kekurangan muatan pada permukaannya. Kekurangan muatan pada permukaan ini dinetralkan oleh molekul air dan kation yang terlarut (Gambar 2). Struktur bermuatan dan luas permukaan besar nanopartikel kli memberikan mereka affinitas terhadap entitas bermuatan, seperti yang terdapat pada permukaan bakteri dan toksin bakteri. Properti biomedis yang khas mereka meliputi penyerapan tinggi, kemampuan menelan mikroba, dan tidak beracun. Setiap mineral kli yang bermuatan listrik memiliki morfologi, karakteristik, dan perilaku interaksi yang khas. Aplikasi biomedis yang paling banyak dipelajari dari nano-kli termasuk berfungsi sebagai pengobat dan kompleks untuk obat kanker seperti 5-fluorouracil dan trastuzumab [11,12,13,14,15,16,17]. Maka dari itu, mereka telah menjadi obat alternatif potensial untuk beberapa penyakit [18,19,20,21,22]. Nanopartikel kli, karena sifat menempelnya, juga telah digunakan sebagai pengobat untuk obat berkelanjutan [15, 23]. Nano-kli juga telah berhasil digunakan untuk menyerap dan mengobati rotavirus sapi dan korona sapi [24]. Peneliti [25] menginterkalasi metotreksat (MTX), agen kanker, ke dalam kli anionik untuk membuat nano-hibrid obat. Mereka menggunakan metode co-precipitation dan hidrotermal selanjutnya untuk menyiapkan nano-hibrid obat-kli dua dimensi yang terdefinisi secara kimiawi, struktural, dan morfologis. Peneliti [26] menemukan bahwa karena kompatibilitas biologis dan kapasitas muatan tinggi, nano-kli bentonit dapat digunakan untuk persiapan kendaraan pengiriman obat. Dalam studi ini, mereka menyiapkan kompleks nano-kli bentonit doksorubisin (DOX-Bent complex) untuk membentuk sistem pengiriman obat berkelanjutan untuk kemoterapi intra-tumoral melanoma. Karena montmorillonite kli baru-baru ini dipelajari untuk digunakan sebagai bahan aditif dan pengobat obat, komposit nano-kli ini menarik untuk digunakan dalam berbagai bentuk dosis, terutama untuk peluncuran terkontrol obat [27]. Peneliti [28] juga menemukan bahwa nano-kli dapat digunakan dalam sistem pengiriman obat dual fungsional (DDSs) terbaru untuk memiliki efisiensi dalam pengiriman obat dan sehingga mengurangi toksisitas doksorubisin (DOX) yang digunakan untuk pengobatan kanker tiroid. Dengan menggunakan perpustakaan 12 den drimer amfifilik Janus jenis foto-belah tunggal-tunggal, peneliti [29] mengembangkan platform vesikel den drimer yang merespons cahaya dan merakit diri sendiri. Mirip dengan nano-kli, vesikel nano organik yang memimik virus dan dimodifikasi bioaktif dari (gliko)den drimerosomes memiliki modifikasi struktural yang berkontribusi untuk mewujudkan interaksi molekuler patogenik SARS-CoV-2 dan tuan rumah yang membantu virus melarikan diri dari sistem imun manusia [30].
a Citra SEM dan b struktur molekuler yang sesuai dari Na-montmorillonite yang menunjukkan konfigurasi, substitusi isomorfik, kekurangan muatan, dan kation antar lapis (dari [10])
Melalui penelitian sebelumnya yang luas, kami mengembangkan karakterisasi dasar dan pemodelan perilaku mineral kli bermuatan [31,32,33], dan aplikasinya dalam kontrol metastasis kanker [10], studi in vitro dan in vivo pada pengobatan melanoma [34], dan studi depo kalsium/regenerasi tulang [35]. Dalam studi sebelumnya oleh penulis [35], telah ditunjukkan bahwa nanopartikel kli memiliki affinitas tinggi terhadap permukaan bermuatan. Affintensi tarik tinggi dari nano-kli dan daya tarik adhesi non-spesifik yang meningkat dari sel kanker membuat nano-kli menjadi kandidat yang menguntungkan untuk kontrol metastasis kanker. Dalam studi itu, kami menunjukkan penggunaan yang mungkin dari dua mineral kli bermuatan untuk kontrol metastasis sel kanker: Na-montmorillonite (SWy-3) dan palygorskite (PFl-l). Selanjutnya dari temuan penelitian sebelumnya penulis [35] tentang penggunaan nano-kli ini untuk kontrol metastasis kanker, kami juga, melalui studi in vitro dan in vivo, mendirikan bahwa nano-kli ini memiliki efek inhibitor pada sel kanker melanoma, terutama pada proliferasi dan vitalitas sel [34]. Dalam studi sebelumnya ini, selain eksperimen laboratorium, simulasi tingkat molekuler juga dilakukan pada interaksi nano-kli dan sel. Simulasi ini memberikan penilaian tingkat koheesi/affinitas relatif dalam interaksi dengan dan tanpa nanopartikel kli.
Berdasarkan semua pengalaman di atas penulis tentang potensi affinitas tinggi dari nano-kli, kami mengusulkan bahwa nano-kli dapat dipimik sebagai antibodi dan dapat sehingga menarik dan menelan korona sebelum mereka terlibat dengan hACE2 manusia. Paper ini adalah langkah pertama menuju pendirian persepsi ini melalui pendekatan simulasi dan pemodelan tingkat molekuler. Berdasarkan hasil simulasi tingkat molekuler, garis besar rekomendasi untuk fase berikutnya penelitian in vitro dan in vivo juga diberikan. Karena nano-kli ini juga berhasil digunakan sebagai pengobat obat, kami juga berasumsi bahwa mereka dapat diinjek/dikonsumsi sebagai obat "kli murni", dan oleh karena itu, kami telah mengusulkan metodologi administrasi nano-kli sementara untuk tujuan ini.
Bahan—Molekul
Seleksi dan Formulasi SARS-CoV-2 dan hACE2
Molekul spike S SARS-CoV-2 dan hACE2 diperoleh dari situs web bank data protein RCSB [36,37,38]. Model molekuler spike S SARS-CoV-2 dan hACE2 yang diformulasikan dalam perangkat lunak Materials Studio [39] masing-masing ditunjukkan pada Gambar 3a, b. Sebelum di subjekkan ke simulasi, molekul ini diisi muatan menggunakan metode seimbang muatan QEq dari perangkat lunak.
Model tingkat molekuler dari a spike SARS-CoV-2, b hACE2, dan c kristalit Na-montmorillonite yang diformulasikan dalam perangkat lunak Materials Studio
Seleksi dan Formulasi Kristalit Nano-kli
Na-montmorillonite, salah satu anggota paling aktif dari grup mineral kli smectit, dipilih untuk studi. Na-montmorillonite adalah kli phyllosilikat smectit berlapis (Gambar 2). Dalam bentuk koloid, spasi di antara lapisan berseberangan dapat mengandung kation natrium, kalsium, atau magnesium bebas yang tertarik secara elektrostatis ke permukaan bermuatan negatif eksternal [40]. Dalam keadaan serbuk kering, Na-montmorillonite ada sebagai flak/lembar berdimensi sama dengan dimensi sekitar 0,5 × 0,5 × 0,001 mikron (Gambar 2a). Muatan negatif ini pada permukaan antar lapis mereka diseimbangkan oleh kation. Sebagai koloid, kation antar lapis terlepas dari partikel kli dan menghubungkan diri sendiri ke permukaan bermuatan negatif lainnya. Partikel ini juga memiliki tepi bermuatan positif karena kehadiran bond yang patah di ujungnya. Morfologi dan karakteristik lebih lanjut dari nano-kli ini disediakan dalam Tabel 1, sementara formulasi kristalit mereka dalam perangkat lunak Materials Studio dijelaskan di bawah ini.
Dalam perangkat lunak, kristalit Na-montmorillonite diformulasikan berdasarkan properti fundamental seperti CEC, kation dapat ditukar, dan muatan antar lapis (Tabel 1). Ukuran molekul/kristalit dipilih berdasarkan hasil analisis ukuran partikel menggunakan teknik pencaharan cahaya dinamis (DLS) [10]. Bentuk akhir kristalit kli yang dibuat dalam perangkat lunak ditunjukkan pada Gambar 3c. Setelah persiapan kristalit ini dalam mode desain perangkat lunak menggunakan properti inherent, ini diisi muatan menggunakan metode seimbang muatan QEq dari perangkat lunak.
Metode—Simulasi Tingkat Molekuler
Bagian studi ini terdiri dari simulasi dan penilaian interaksi spike S SARS-CoV-2 dengan kristalit kli dan dengan hACE2. Meskipun model ini mungkin bukan replikasi lengkap kondisi in vitro aktual, ini telah diintegrasikan dengan semua interaksi penting dan sangat cocok untuk studi relatif dan komparatif yang dimaksud.
Dalam perangkat lunak, sorpsi dan simulasi konfigurasi yang diformulasikan dari spike S SARS-CoV-2, kristalit Na-montmorillonite, dan hACE2 dilakukan menggunakan teknik Monte Carlo (MC) dan mekanika molekuler (MM). Peningkatan affinitas dalam semua konfigurasi yang disimulasikan dievaluasi dalam hal densitas energi koheesi (CED) yang dihitung—CED dianggap sebagai ukuran koheesi sistem molekuler. Karena komputasi berukuran besar yang terlibat dalam simulasi, perhitungan ini dilakukan menggunakan fasilitas komputasi berkinerja tinggi (HPC) di KFUPM, KSA. Metodologi keseluruhan dan pilihan metode khusus serta parameter simulasi didasarkan pada penelitian sebelumnya penulis [41,42,43,44,45,46,47], sementara ini dirinci dalam bagian selanjutnya.
Interaksi Spike (S) SARS-CoV-2 dengan hACE2 dan Kristalit Kli
Untuk mensimulasikan interaksi spike S SARS-CoV-2 dengan kristalit kli, berbagai jumlah kristalit kli Na-montmorillonite disorpsi pada model spike S SARS-CoV-2. Untuk simulasi sorpsi ini, metode Monte Carlo Metropolis dipilih dalam modul Sorpsi dari perangkat lunak. Dalam setiap langkah sorpsi, kristalit kli menempati ruang di sekitar model spike S untuk menurunkan energi keseluruhan kompleks. Jumlah kristalit yang diperlukan disorpsi dalam maksimum 25.000 langkah, dan kemudian energi sistem diminimalkan menggunakan modul Forcite dari perangkat lunak berdasarkan prinsip MD. Proses sorpsi yang sama diulang untuk pemodelan interaksi molekul spike SARS-CoV-2 dengan hACE2. Dalam proses ini, molekul hACE2 disorpsi di sekitar RBD dari spike S SARS-CoV-2. Setelah selesai proses sorpsi, energi formulasi diminimalkan menggunakan modul berbasis MD dari perangkat lunak.
Modul Forcite dari perangkat lunak yang menggabungkan ensembel NPT (jumlah partikel, tekanan, dan suhu konstan) digunakan untuk simulasi MD dengan medan gaya universal yang dimodifikasi [41]. Simulasi berjalan selama 5 hingga 30 ps dengan interval 0,5-fs atau hingga volume konstan diperoleh. Termostat Berendsen dengan konstanta peluruhan 0,1 ps digunakan untuk mengontrol suhu selama simulasi. Selama simulasi MD, suhu yang diasumsikan dipertahankan konstan pada 310 K (37 °C) dengan tekanan atmosfer (100 kPa). Barostat Berendsen dengan konstanta peluruhan 0,1 ps digunakan untuk mengontrol tekanan sistem. Metodologi Berendsen dianggap paling sesuai untuk kristalit tunggal setelah beberapa percobaan yang melibatkan termostat dan barostat lain yang tersedia dalam perangkat lunak. Dalam metode Monte Carlo, parameter untuk rasio pertukaran, konformer, rotasi, translasi, dan pertumbuhan ulang dipilih sebagai 0,39, 0,2, 0,2, 0,2, dan 0,2 masing-masing dengan probabilitas yang sesuai sebagai 0,39, 0,2, 0,2, 0,2, dan 0,2. Amplitudo yang disesuaikan untuk rotasi dan translasi adalah 5° dan 1 Å, masing-masing.
Pengukuran Densitas Energi Koheesi (CED)
Dalam studi ini, penilaian tingkat bind/affintasi dalam kompleks kristalit kli-SARS-CoV-2 dan SARS-CoV-2-hACE2 diukur melalui perubahan dalam CED. Setelah sorpsi kristalit kli dan pelaksanaan dinamis molekuler berikutnya dari setiap konfigurasi, CED ditentukan menggunakan opsi densitas energi koheesi dari modul Forcite perangkat lunak. Para penulis telah mengalami bahwa konsep CED, yang terdiri dari CED total, van der Waals, dan elektrostatis, dapat cukup dekat menjelaskan berbagai proses dan interaksi tingkat molekuler dan mensimulasikan tingkat affintas/bind yang dibuat di antara kompleks yang disimulasikan [41,42,43,44,45,46,47]. Secara kuantitatif, CED didefinisikan sebagai jumlah energi yang diperlukan untuk transisi 1 mol bahan dari fase cair ke fase gas. Ini juga merupakan ukuran affintasi/tarik saling antara molekul dan diekspresikan baik sebagai gaya elektrostatis maupun van der Waals, dirata-ratakan atas ensembel NPT.
Dalam modul Forcite, energi van der Waals dievaluasi menggunakan potongan berdasarkan atom. Dalam metode ini, interaksi non-bond hanya dihitung hingga jarak potongan, dan interaksi di luar jarak ini diabaikan. Untuk menghindari diskontinuitas yang disebabkan oleh potongan langsung, sebagian besar simulasi menggunakan fungsi switching untuk mematikan interaksi non-bond secara halus pada rentang jarak. Potensi efektif dibuat dengan mengalikan potensi aktual dengan fungsi pelicinan. Pilihan fungsi pada rentang menengah sangat penting dan harus dapat berbeda secara kontinu di wilayah ini sehingga gaya dapat dihitung. Dalam studi ini, fungsi pelicinan spline kubik digunakan dengan lebar spline 1 Å dan jarak potongan 12,5 Å.
Hasil dan Pembahasan
Konfigurasi akhir kompleks S-hACE2 SARS-CoV-2 ditunjukkan pada Gambar 4a, sementara kompleks antara spike SARS-CoV-2 dan berbagai jumlah kristalit kli Na-montmorillonite masing-masing ditunjukkan pada Gambar 4b, c. Untuk tujuan perbandingan, CED total dari berbagai proporsi/jumlah kristalit kli pada spike SARS-CoV-2 dan interaksi dari yang terakhir dengan hACE2 dipetakan pada Gambar 5.
Hasil simulasi tingkat molekuler dalam Perangkat Lunak Materials Studio. a S dan hACE2 SARS-CoV-2 (CED = 1 J/cm3), b model spike S SARS-CoV-2 berinteraksi dengan dua belas kristalit Na-montmorillonite (CED = 28 J/cm3), dan c model spike S SARS-CoV-2 berinteraksi dengan dua puluh empat kristalit Na-montmorillonite (CED = 154 J/cm3)—diperoleh menggunakan teknik Sorpsi yang diimplementasikan dalam perangkat lunak
Variasi densitas energi koheesi (CED) untuk kompleks S-hACE2 SARS-CoV-2 dan kompleks dari yang pertama dengan berbagai jumlah kristalit Na-montmorillonite
Berdasarkan pengalaman kami, kami telah menghipotesiskan bahwa nano-kli, karena properti adhesi yang tinggi, juga dapat bertindak sebagai inhibitor SARS-CoV-2. Mereka dapat melakukannya dengan berkaitan erat dengan spike S yang ada pada SARS-CoV-2. Hasil yang diperoleh dari simulasi tingkat molekuler interaksi menunjukkan bahwa karena CED yang sangat tinggi antara SARS-CoV-2 dan nano-kli dibandingkan dengan yang pertama dan hACE2 (Gambar 5), mereka dapat mencegah SARS-CoV-2 dari terlibat dengan hACE2. Selain itu, juga dapat disimpulkan dari Gambar 5 bahwa tingkat inhibisi karena nano-kli meningkat secara tergantung pada kuantitas (dosis).
Interaksi Nano-kli dengan Spike S SARS-CoV-2
Para penulis, dalam penelitian sebelumnya mereka, telah menunjukkan peran nano-kli dalam mempromosikan adhesi di antara sel kanker dan mikroenvironmentnya dan sehingga mengontrol metastasis [10]. Pengukuran adhesi dari campuran 75/25 Na-montmorillonite dan palygorskite menunjukkan peningkatan adhesi sebesar 100% di antara sel kanker dan protein matriks selular ekstraseluler (Gambar 6a). SEM yang sesuai dari nano-kli yang mengikat sel Raji dan protein fibronectin ditunjukkan pada Gambar 6b. Pengambilan citra dilakukan dalam mode SEM di FEI ESEM-FEG XL-30 di Miller School of Medicine, University of Miami, Florida. Para penulis juga menemukan dalam penelitian sebelumnya mereka bahwa tarik elektrostatis, van der Waals, dan ZP tampaknya mendominasi dalam proses adhesi [10]. Kami menyimpulkan bahwa mekanisme yang sama juga akan memfasilitasi bind permukaan adhesif dari nano-kli ke spike SARS-CoV-2 (Gambar 7). ZP adalah ukuran tendensi dispersi atau flokulasi dalam bentuk koloid, termasuk interaksi dengan konstituen lain yang ada dalam medium suspensi. Sebagai aturan umum, potensi zeta yang lebih besar dari 30 mV (baik positif maupun negatif) menunjukkan tendensi dispersi, sementara potensi zeta yang kurang dari 5 mV umumnya menghasilkan aglomerasi. Tendensi dispersi ZP yang lebih tinggi dari nanopartikel kli yang digunakan dalam studi (− 24 hingga − 32 mV) menghasilkan tendensi dispersi yang lebih tinggi dan sehingga dihasilkan luas permukaan yang lebih besar yang memperkuat interaksi dengan spike SARS-CoV-2. Meskipun berdasarkan ZP-nya, nanopartikel Na-montmorillonite memiliki sifat hidrofilik, mereka, dalam kehadiran garam, juga mempromosikan mekanisme adhesi sekunder di antara permukaan hidrofobik dan hidrofilik [10]. Harus juga diperhatikan bahwa nanopartikel kli ini memiliki tendensi dispersi yang tinggi karena sifat hidrofiliknya dan interaksi asam-basa (AB) repulsif yang relatif tinggi (Tabel 1). Dispersi tinggi, pada gilirannya, menghasilkan luas permukaan tinggi untuk meningkatkan interaksi menarik. Luas permukaan yang lebih besar mempromosikan tarikan yang lebih besar karena tarikan van der Waals dan gaya elektrostatis di antara permukaan bermuatan berseberangan. Selain itu, meskipun dengan tingkat yang relatif lebih rendah, tepi bermuatan positif dari partikel Na-montmorillonite juga tertarik secara listrik ke spike S.
a Ringkasan pengukuran gaya adhesi di antara assembly Raji-Raji-FN menggunakan AFM, sebelum dan setelah perlakuan dengan berbagai proporsi nanopartikel kli Na-montmorillonite dan palygorskite [10]. Bar error mewakili variasi dalam percobaan. b Citra SEM dari bind sel Raji dan protein Fibronectin yang dihasilkan oleh nano-kli
Tiga mekanisme interaksi mungkin dari nano-kli montmorillonite dengan spike S SARS-CoV-2: (1) Tarik elektrostatis di antara tepi nanopartikel bermuatan positif dan ion Na/Ca dengan permukaan virus bermuatan negatif. (2) Tarikan van der Waals. (3) Interaksi elektrostatis ZP
Hasil simulasi tingkat molekuler untuk interaksi spike S SARS-CoV-2 dengan kristalit kli (Gambar 5) juga mengonfirmasi perilaku interaksi di atas. Telah diamati bahwa sorpsi nanopartikel kli menghasilkan bidang tarikan van der Waals yang erat dan kuat. Bidang tarikan van der Waals ini menciptakan CED yang lebih tinggi dari konfigurasi kli/SARS-CoV-2. Peningkatan yang besar dalam CED total setelah penambahan kristalit kli (Gambar 5) juga merupakan bukti affintasi yang sangat tinggi dari SARS-CoV-2 dengan partikel ini dibandingkan dengan affintas yang pertama dengan hACE2.
Nano-kli sebagai Pseudo-antibodi
Berdasarkan semua penelitian saat ini dan sebelumnya oleh penulis, yang mendirikan potensi affinitas tinggi dari nano-kli, kami berasumsi bahwa nano-kli dapat dipimik sebagai antibodi dan dapat sehingga menarik dan menelan korona sebelum mereka terlibat dengan hACE2 manusia. Antibodi adalah glikoprotein yang difabriksi oleh sel plasma sebagai bagian dari respons imun adaptif untuk membantu membersihkan infeksi dari tubuh. Antibodi membantu membersihkan infeksi dengan berbagai cara, seperti opsonisasi patogen untuk memfasilitasi fagositosis, aktivasi sistem komplement, aglutinasi mikroba, dan neutralisasi virus dan toksin. Ketika terikat pada protein permukaan virus, antibodi mencegah masuk virus ke dalam sel dengan mencegah lampirkan virus pada reseptor target mereka pada sel. Bind antibodi dapat terjadi pada berbagai situs pada protein permukaan yang mengarah ke berbagai mekanisme yang menyebabkan efek yang sama. Dalam kasus SARS-CoV-2, dua mekanisme neutralisasi virus oleh antibodi telah diamati [1, 48] dan ditunjukkan pada Gambar 1c, d. Salah satu mekanisme melibatkan bind langsung antibodi pada situs lampirkan RBD SARS-CoV-2, sehingga antibodi bersaing dengan reseptor target hACE2. Mekanisme lain melibatkan bind antibodi pada situs lain pada RBD tanpa persaingan dengan reseptor target. Yang terakhir ditunjukkan terlibat dalam neutralisasi oleh Monoclonal Antibody (mAb) paling potente yang ditemukan dalam studi [1, 48]. Analog dengan interaksi antibodi dengan RBD SARS-CoV-2, menghindari yang terakhir untuk terlibat dengan hACE2, model tingkat molekuler yang sama disiapkan untuk nano-kli yang menghasilkan inhibisi yang sama dari korona dan ditunjukkan pada Gambar 8. Berkat affinitas yang sangat tinggi, nano-kli akan tertarik pada spike SARS-CoV-2 dan sehingga membatasi keterlibatan RBD dari spike ini dengan hACE2.
Mekanisme interaksi partikel nano-kli dengan spike S SARS-CoV-2 yang menghambat interaksi dari yang terakhir dengan hACE2
Metodologi Administrasi Nano-kli yang Diusulkan
Penggunaan kli sebagai pengobat obat telah diuji berkali-kali, menghasilkan hasil yang menjanjikan dengan sedikit hingga tidak ada sitotoksisitas terhadap sel tubuh manusia. Mineral kli kaolinite diuji untuk digunakan dalam sistem pengiriman obat potensial dan ditunjukkan memiliki kompatibilitas biologis yang tinggi dan sitotoksisitas yang sangat rendah [11]. Sitotoksisitas in vitro dari nanopartikel poly (d,l-lactide-co-glycolide)/montmorillonite juga ditunjukkan sebagai tidak signifikan [14]. Komposit palygorskite-polyetilenimina-fluoresenin isotiocyanat juga menunjukkan hampir tidak ada sitotoksisitas in vitro [13]. Para penulis juga mengalami menginjeksi nano-kli secara subkutan untuk pengobatan melanoma selama studi in vivo [34]. Berdasarkan penggunaan kli sebagai pengobat obat kanker dan dalam obat berkelanjutan lainnya [25,26,27,28], kami mengusulkan bahwa nano-kli dapat diinjek sebagai obat "kli murni" subjek untuk verifikasi in vivo dan uji klinis.
Meskipun nano-kli tidak terbiodegradasi, pemahaman yang komprehensif tentang desain nanopartikel anorganik yang serupa dengan performa metabolik mereka dalam tubuh yang dilakukan dalam studi [49] juga dapat mengkategorikan nano-kli ini sebagai agen anorganik yang dapat dibersihkan oleh tubuh manusia.
Kesimpulan dan Rekomendasi
Berdasarkan semua penelitian saat ini dan sebelumnya oleh penulis, yang mendirikan potensi affinitas tinggi dari nano-kli, ini dapat dipimik sebagai antibodi dan dapat sehingga menarik dan menelan korona sebelum mereka terlibat dengan hACE2 manusia.
Hasil simulasi tingkat molekuler untuk interaksi spike S SARS-CoV-2 dengan kristalit kli menghasilkan bidang tarikan van der Waals yang erat dan kuat. Bidang tarikan van der Waals ini menciptakan CED yang lebih tinggi dari konfigurasi kli/SARS-CoV-2. Peningkatan yang besar dalam CED total setelah penambahan kristalit kli juga merupakan bukti affintasi yang sangat tinggi dari SARS-CoV-2 dengan partikel ini dibandingkan dengan affintas yang pertama dengan hACE2.
Kami mengusulkan untuk melanjutkan penelitian dengan melakukan studi interaksi in vitro antara SARS-CoV-2 dan berbagai persentase nano-kli. Berdasarkan dosis optimum nano-kli yang dikembangkan dalam fase in vitro, kami menyarankan untuk melakukan studi in vivo pada hewan. Studi hewan harus dilakukan baik dengan maupun tanpa nano-kli untuk menyelesaikan dosis nano-kli dan harus menaruh fondasi untuk uji klinis.
Ketersediaan Data dan Bahan
Semua data yang dihasilkan atau dianalisis selama studi ini termasuk dalam artikel ini yang dipublikasikan.
