《新型抗covid -19纳米涂层的开发》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-05-18
  • 研究人员正在开发一种新的纳米粒子涂层,它可以严重限制COVID-19从各种表面的传播,同时减少对有害化学物质的需求。

    来自内盖夫本-古里安大学(BGU)的研究人员报告称,安全的抗病毒纳米颗粒涂层已经证明有可能预防SARS-CoV-2的主动表面感染。该涂层可以直接喷涂到表面,也可以有效减少细菌感染,因此,使其具有广泛的潜在用途。

    这种涂层含有安全金属离子的纳米颗粒和兼具抗病毒和抗菌性能的聚合物,可以应用于医院和其他医疗机构,以及学校、机场和公共交通等场所。这一突破可能对抗击COVID-19的战斗产生特别的影响。COVID-19已被证明能够在地面上存活长达17天。

    天使Porgador教授领导的团队,从专业微生物学,免疫学和遗传学和生物技术研究所内盖夫(NIBN)和马克Schvartzman博士,从机构的材料工程系的有效性测量表面涂有各种不同的金属在阻止艾滋病家庭慢病毒感染人类细胞。

    该研究小组还包括博士生亚里夫·格林斯潘、埃斯蒂·托莱多和博士后纪尧姆·勒·索克斯,他们发现涂有铜纳米颗粒的表面可以显著降低细胞的病毒感染。

    目前的冠状病毒不仅通过喷雾传播,还通过可将病毒从一个人传播到另一个人的表面传播。重要的是要记住,我们正在开发的涂层不仅可以有效地对抗冠状病毒,而且还可以有效地对抗其他病毒,正如我们的概念试验证明的那样,还可以有效地对抗细菌,因此它们将具有广泛的应用价值。

    安吉尔·波加多尔教授,内盖夫本-古里安大学微生物学系

    研究人员开发的这种涂层是基于由金属纳米颗粒组成的聚合物,例如可以喷涂或喷到表面的铜。一旦应用于表面,纳米颗粒开始释放金属离子到表面。

    离子是一种特殊元素的原子,它的电子被夺走了。原子通常有一组带负电荷的电子,它们与原子核内带正电荷的质子相平衡,使质子呈电中性,而离子的负电荷减少,因此带正电荷。

    先前的研究表明,离子,尤其是铜离子,对流感病毒、单纯疱疹病毒和牛痘病毒显示出有效的抗病毒活性,可以清除附着在表面的病毒颗粒。

    对COVID-19、其他病毒和细菌提供长期保护的关键在于纳米颗粒缓慢释放离子的能力。这一限制性能意味着涂层可能在数周甚至数月的时间内有效地将病毒的传染性降低10倍。

    这种涂层的另一个好处是它不使用有毒或重金属,因此对我们无害。它还可能使我们能够减少使用有害化学物质作为清洁剂。

    Schvartzman解释说:“虽然目前的表面消毒方法主要依赖于对人体有害的物质,如漂白剂,或者是基于酒精的易挥发物质,但我们正在开发的涂层是基于对病毒或细菌有毒的金属,但对人体完全无害。”

    研究人员补充说,直到最近,使用金属抗病毒一直具有挑战性,因为这些金属有氧化和腐蚀的趋势,从而严重降低其有效性和寿命。“纳米颗粒为这些障碍提供了解决方案,”Schvartzman继续说。

    与传统金属相比,纳米颗粒还有另一个好处。事实上,它们可以在一个大的表面上非常稀疏地传播,这意味着它们可以在一个大的表面上提供有效的抗病毒保护,同时使用相对少量的金属。

    从不同角度应对新冠肺炎疫情

    纳米粒子涂层研究项目只是BGU为应对2019冠状病毒大流行而开展的70项不同举措之一。

    其中包括可以在5分钟内在家中完成的诊断测试,以及可以识别无症状COVID-19携带者的其他测试。BGU的研究人员也在研究可能阻止SARS-CoV2入侵宿主细胞的抗体。后一个项目还包括天使波加多尔和其他研究人员在BGU的Shraga Segal微生物学,免疫学和遗传学。

    当我们重新开始工作时,必须利用新的解决方案,如BGU的新纳米涂层,以确保我们限制了人类传播的表面。这是在BGU应对冠状病毒大流行挑战的另一个快速发展的解决方案。

    道格·赛泽曼,内盖夫本古里安大学美国协会的首席执行官

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  • 《用于COVID-19的地塞米松纳米药物》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
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    • 纳米制剂地塞米松,并通过静脉内注射或吸入给药,可通过将强效皮质类固醇药物靶向过度活化的免疫细胞,增强其抗水肿活性并开发其抗氧化剂,来帮助提高抗COVID-19的治疗效果。 -纤维化作用。 地塞米松是第一种在感染COVID-19的患者中具有挽救生命功效的药物。在全球最大的COVID-19治疗随机对照试验(RCT)中,即所谓的RECOVERY试验1,正在评估六种干预措施。除有效的抗炎皮质类固醇地塞米松外,还包括抗疟疾药物羟氯喹,抗生素阿奇霉素,抗艾滋病毒药物洛匹那韦-利托那韦,抗炎抗体托珠单抗和治愈患者的恢复期血浆。 RECOVERY试验的主要研究者发表的第一和第三份声明说,住院患者对羟氯喹和洛匹那韦-利托那韦没有临床益处1。第二份声明宣布,在需要机械通气的重症监护病房(ICU)的患者中,地塞米松(第1天6毫克;口服或静脉注射10天)可使COVID-19相关死亡人数减少35%1,2 。在接受氧气治疗的非通风患者中,死亡率降低了20%。此外,地塞米松治疗缩短了住院时间(地塞米松组为12天,标准护理为13天),并且在临床试验的28天之内出院的可能性更高(65%对61% )2。这些发现与最近发表的关于地塞米松在急性呼吸窘迫综合征中的功效的发现一致3,并有望对全球产生巨大影响。不仅因为地塞米松是第一种也是迄今为止唯一一种可显着提高COVID-19患者RCT生存率的药物,还因为地塞米松是一种非常著名和广泛使用的药物,这种药物被广泛使用并且非常便宜4。 最初针对COVID-19的RCT的主要重点是抗病毒药物,例如瑞姆昔韦,但是很明显,许多严重的病例和死亡是由于免疫系统反应过度导致过度炎症和巨噬细胞引起的。激活综合征(MAS)。在这一点上重要的是要注意的是,RECOVERY试验的最新结果表明,在COVID-19感染后1周,患者的健康状况主要是由于免疫病理现象而不是病毒复制而使人虚弱2。过度炎症和MAS会导致促炎性细胞因子(如IL-1β,IL-6和TNF-α)的过量生产(即细胞因子风暴),以及导致患者器官衰竭和死亡的凝血异常5,6。认识到促炎细胞因子在COVID-19严重性和死亡率中的重要性,已提出高度特异性的抗细胞因子生物制剂作为重症患者的潜在治疗方法,包括抗REC-6抗体,包括在RECOVERY试验中。尽管我们都热切期待此RCT和其他正在进行的RCT的进一步宣布,但令人惊讶的是,一种广为人知的广谱细胞因子抑制剂药物比特定的抗细胞因子抗体便宜至少一百倍。首先展示了对COVID-19的拯救生命的功效。当然,地塞米松的作用机制远不止抑制细胞因子。但是在目前的适应症和情况下,我们还不能将疾病的进展和患者的死亡与特定的分子特征联系起来,因此这种广泛的作用机制实际上可能是有益的。特别是如果我们能够改善地塞米松向在COVID-19的急性和进行性阶段起关键作用的靶细胞和组织的递送。 我们在这里建议将地塞米松制成纳米制剂,以改善对COVID-19并发症的处理。在临床前阶段,已经使用地塞米松纳米药物成功治疗了几种不同的疾病,包括例如类风湿性关节炎,炎性肠病,多发性硬化症,肝纤维化,伤口愈合和癌症7,8,9,10,11,12。就癌症而言,地塞米松脂质体已在同基因和异种移植小鼠模型中显示出有希望的功效,尤其是在多发性骨髓瘤13中,在该疾病中,地塞米松长期以来一直是诱导和维持治疗的基础药物。在亚琛工业大学的大学医学中心,2017年针对进行性多发性骨髓瘤的患者启动了PEG化地塞米松脂质体的首次人体临床试验14。迄今为止获得的结果显示,直至40 mg(地塞米松当量)的剂量都具有良好的耐受性,并且是疗效的初步征兆。 地塞米松纳米药物可用于治疗COVID-19的主张是基于广泛公认的观念,即静脉内给药和吸入后,纳米粒子会在巨噬细胞中有效积聚(图1)。在这种情况下,值得一提的是阿米卡星脂质体产品Arikayce,该产品于2019年被美国食品和药物管理局批准用于治疗鸟分枝杆菌复杂性肺部疾病。作为一种纳米药物制剂,Arikayce有效地靶向了细菌病原体所处的肺巨噬细胞,并且与游离的丁胺卡那霉素相比,它已被证明可以改善疾病治疗。按照同样的思路,当肺泡巨噬细胞作为干预COVID-19(亚)急性期的策略时,地塞米松脂质体的肺部递送可能优于游离地塞米松。另一方面,静脉内给药提供了使用脂质体和其他纳米药物制剂将地塞米松靶向富集吞噬细胞(如脾脏和骨髓)的髓样和淋巴样组织的可能性。此外,它还可以将有效的皮质类固醇药物有效且相对选择性地递送至炎症部位,在该部位血管渗漏且大量吞噬细胞已浸润,从而减弱促炎细胞因子,基质降解酶和其他信号分子的产生COVID-19中水肿形成和进行性组织损伤。在这方面,至关重要的是要赋予静脉注射的纳米药物以长循环行为(例如,通过PEG化),因为这会促进在病理部位浸润的炎性巨噬细胞中积累,同时避免被肝脏和脾脏居民快速捕获负责从血流中清除纳米药物制剂的巨噬细胞种群16。 就全球影响和控制COVID-19疾病负担而言,地塞米松纳米药物远不及疫苗。然而,在许多情况下,地塞米松纳米药物可能有助于疾病的日常管理: (1)如上所述,纳米药物制剂可以帮助将有效的皮质类固醇药物靶向于肺,血液,髓样和淋巴组织中的炎症引发和繁殖吞噬细胞。这有助于更好地控制MAS和细胞因子风暴,这与COVID-19相关的死亡5有关。结果,与使用游离药物治疗相比,接受通气或氧疗的危重病人有望更快,更有效地康复。 (2)地塞米松是一种高活性的抗水肿剂。其强大的抗肿胀特性有助于其在多种不同疾病(包括高级炎症性疾病和胶质母细胞瘤)中的作用机理,并且据推测也有助于其在COVID-19中的活性。纳米配方地塞米松可以通过在肺部发炎的部分中高度活化的免疫细胞群中随着时间的推移增加药物的利用率和药物活性来进一步增强这种作用。地塞米松纳米药物制剂还可以帮助患者从医院出院后的几天和几周保持抗炎和抗水肿药物的活性。 (3)地塞米松是一种高效的抗纤维化剂。在各种不同疾病模型中进行的多项临床前研究表明,地塞米松的抗纤维化作用可通过将其重新配制为纳米药物制剂来增强7、8、9、10、11、12。在这种情况下,地塞米松纳米药物已显示对于预防纤维化特别有用。由于肺纤维化最近已成为COVID-19长期随访管理中的关键并发症(尤其是在长时间通气的患者中)17,因此吸入或静脉注射地塞米松纳米药物可满足紧急医疗要求在此级别的COVID-19管理中也需要。 当现实地反思地塞米松纳米药物在治疗COVID-19中的潜力时,金钱和时间是需要考虑的关键问题。地塞米松是一种已经广泛使用且非常便宜的药物,事实证明它具有COVID-19的挽救生命的能力,从而大大提高了基于地塞米松的任何新型纳米药物的门槛。地塞米松纳米药物产品显然在组成和制造方面需要更高的复杂性,并且必须首先进行临床测试并进行注册,然后才能在市场上出售,该产品每次治疗至少要收取100美元的费用。使它在经济上可行。我们认为,这里的关键任务是精心设计纳米药物产品的临床研究,以明确证明其实际附加值。如果使用纳米药物制剂在COVID-19患者中靶向地塞米松分娩能够带来更好的结果,例如减少患者需要机械通气和/或需要昂贵的ICU住院天数18,19,那么这已经是巨大的收益可以轻松抵消纳米药物更高的复杂性和成本。如果在这些临床研究中,地塞米松纳米药物在改善危重患者的生存方面也能胜过免费药物,那么那将是世界范围内抗COVID-19的又一次重大飞跃。
  • 《二维石墨烯氧化物纳米片涂层有效解决锂枝晶问题》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-05-27
    • 锂金属电池是一款极具前景的高能量密度电池,其理论比容量高达3860 mAh/g,近10倍于锂离子电池。然而,锂金属电池存在一个致命缺陷,那就是在充放电过程中会产生大量枝晶,从而刺穿隔膜会引起电池短路,导致性能衰退甚至燃烧爆炸,因此亟需研究抑制锂枝晶生长的方法。 由伊利诺伊大学芝加哥分校Reza Shahbazian-Yassar教授课题组牵头的联合研究团队制备了新颖的二维石墨烯氧化物纳米片薄膜,作为保护层涂覆在玻璃纤维隔膜上,有效地抑制了锂枝晶的形成,从而显著地增强电池性能和循环寿命。研究人员通过喷雾热解方法将二维石墨烯纳米片(GOn)涂覆在玻璃纤维隔膜(GF)上,随后通过真空干燥处理,形成GOn修饰复合隔膜GOn-GF。扫描电镜表征显示,GOn均匀地嵌入到玻璃纤维GF的空隙中,从而有效地避免了GOn的堆叠和脱落,形成致密的二维涂层薄膜覆盖在GF表面,有助于锂离子快速传输。随后研究人员将制备的GF、GOn-GF隔膜应用于锂金属电池,并开展电化学性能测试进行对比研究。测试结果显示,在2 mA cm−2充放电电流密度下,采用无GOn修饰的GF隔膜电池经过80次循环后,电池容量就衰减了20%,但而当进一步增加循环次数到115次后,电池容量大幅衰减至初始状态的20%,库伦效率为80%;相反,采用GOn-GF隔膜的电池在经过160次循环后,电池容量仍可维持初始状态的83%以上,库伦效率接近100%,展现出更加优异的电池性能和循环稳定性。通过电化学阻抗谱测试发现,无GOn修饰的GF隔膜电池内部的界面传输电阻高达170 Ω,且循环后电池阻抗增加到了250 Ω,这主要是由于锂枝晶形成诱导高阻抗的固态电解质膜所致;相反,采用GOn-GF隔膜的电池内部界面传输电阻仅为70 Ω,且不会随着循环增大。研究人员指出,GOn-GF隔膜的电池性能提升主要得益于两方面改善,一是GOn-GF隔膜中二维石墨烯纳米片为锂离子提供了快速的传输通道增强电池充放电性能,二是有效地抑制了锂枝晶的形成增强了电池循环寿命。更为关键地是,该GOn涂层薄膜制备工艺简单、易于规模化且成本较低。 该项研究针对锂金属隔膜设计合成了新型的二维石墨烯氧化物纳米片保护涂层,增强锂离子的传输、抑制了锂枝晶的形成,增强了电池性能和循环寿命。为设计和开发高性能的锂金属电池提供了新的路径。相关研究工作发表在《Advanced Functional Materials》 。 (郭楷模)