Non esiste un vaccino o un trattamento specifico per il COVID-19, la malattia causata dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2, o SARS-CoV-2.

Da quando l'epidemia è iniziata alla fine del 2019, i ricercatori hanno corso per saperne di più su SARS-CoV-2, che è un ceppo di una famiglia di virus noti come coronavirus per la loro forma a corona.

L'ingegnere chimico nordorientale Thomas Webster, specializzato nello sviluppo di medicina e tecnologia su nanoscala per il trattamento delle malattie, fa parte di una contingenza di scienziati che stanno contribuendo con idee e tecnologia ai Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie per combattere l'epidemia di COVID-19.

L'idea di utilizzare nanoparticelle, Webster dice, è che il virus alla base del COVID-19 è costituito da una struttura di dimensioni simili alle sue nanoparticelle. A quella scala, la materia è piccolissima, circa diecimila volte più piccolo della larghezza di una singola ciocca di capelli.

Webster propone particelle di dimensioni simili che potrebbero attaccarsi ai virus SARS-CoV-2, interrompendo la loro struttura con una combinazione di trattamento con luce infrarossa. Quel cambiamento strutturale fermerebbe quindi la capacità del virus di sopravvivere e riprodursi nel corpo.

"Devi pensare in questa gamma di dimensioni, "dice Webster, Art Zafiropoulo Cattedra di ingegneria chimica alla Northeastern. "Nella gamma di dimensioni su scala nanometrica, se vuoi rilevare i virus, se vuoi disattivarli."

Trovare e neutralizzare i virus con la nanomedicina è al centro di ciò che Webster e altri ricercatori chiamano teranostica, che si concentra sulla combinazione di terapia e diagnosi. Usando questo approccio, il suo laboratorio si è specializzato in nanoparticelle per combattere i microbi che causano l'influenza e la tubercolosi.

"Non è solo avere un approccio per rilevare se hai un virus e un altro approccio per usarlo come terapia, " lui dice, "ma avendo la stessa particella, lo stesso approccio, sia per il tuo rilevamento che per la terapia."

SARS-CoV-2 si diffonde principalmente attraverso minuscole goccioline di particelle virali, dalla respirazione, parlando, starnuti, tosse, che entra nel corpo attraverso gli occhi, bocca, o naso. La ricerca preliminare suggerisce anche che quei germi possono sopravvivere per giorni quando si attaccano ai controsoffitti, corrimano, e altre superfici dure.

Questo è uno dei motivi per rendere la teranostica con le nanoparticelle il fulcro dell'epidemia di COVID-19, Webster dice.

Le nanoparticelle possono disabilitare questi agenti patogeni anche prima che si intromettano nel corpo, mentre si aggrappano a diversi oggetti e superfici. Il suo laboratorio ha sviluppato materiali che possono essere spruzzati sugli oggetti per formare nanoparticelle e attaccare virus.

"Anche se fosse su una superficie, sul bancone di qualcuno, o un iPhone, " dice. "Non significa nulla perché non è la forma attiva di quel virus".

La stessa tecnologia può essere messa a punto e ottimizzata per colpire un'ampia gamma di virus, batteri, e altri agenti patogeni. A differenza di altri nuovi farmaci con grandi strutture molecolari, le nanoparticelle sono così piccole che possono muoversi attraverso il nostro corpo senza interrompere altre funzioni, come quelli del sistema immunitario.

"Quasi come un geometra, possono aggirare il tuo flusso sanguigno, " Webster dice. "Possono esaminare il tuo corpo molto più facilmente e in tempi molto più lunghi e cercare di rilevare i virus".

Per fare tutto questo, il CDC deve conoscere le specifiche sul tipo di struttura necessaria per neutralizzare SARS-CoV-2, Webster dice. Queste informazioni non sono ancora pubbliche.

"Devi identificare cosa dobbiamo mettere nella nostra nanoparticella per attirarla verso quel virus, " dice. "Il CDC deve sapere che, perché hanno sviluppato un kit in grado di determinare se hai [COVID-19], contro l'influenza, o qualcos'altro."

Un'alternativa alla nanomedicina è la produzione di molecole sintetiche. Ma Webster dice che la tattica presenta alcune sfide. Nel caso delle chemioterapie utilizzate per il trattamento delle cellule tumorali, tali farmaci sintetici possono causare gravi effetti collaterali che uccidono le cellule tumorali, così come altre cellule del corpo.

"La stessa cosa potrebbe accadere con la chimica sintetica per curare un virus, dove le molecole stanno uccidendo molto di più di quel virus, "dice Webster.

Ancora, Webster riconosce che non ci sono molti ricercatori che si concentrano sulle nanoparticelle per uccidere i virus.

Uno dei motivi principali della mancanza di tali soluzioni è che gli stessi vantaggi che rendono le nanoparticelle ideali per combattere le malattie infettive le rendono anche una preoccupazione per la Federal Drug Administration degli Stati Uniti.

A causa delle loro dimensioni, le nanoparticelle sono pervasive (troppo pervasive, forse) per filtrare attraverso altre parti del corpo. Per ridurre tale rischio, Il laboratorio di Webster si è concentrato sull'uso dell'ossido di ferro. Le particelle di quella composizione comportano una chimica che è già naturale per i nostri corpi e le nostre diete.

"Anche se hai un'infezione virale, hai bisogno di più ferro, perché potresti essere anemico a seconda della gravità dell'infezione, " Webster dice. "Stiamo effettivamente sviluppando queste nanoparticelle da sostanze chimiche che possono aiutare la tua salute".

E, lui dice, le nanoparticelle a base di ferro potrebbero essere dirette con campi magnetici per colpire organi specifici del corpo, come i polmoni e altre aree suscettibili di complicanze respiratorie dopo aver contratto infezioni virali. Anche quello, Webster dice, è qualcosa che non potresti fare con una nuova molecola sintetica.

"Veramente, tutto questo significa che dobbiamo solo fare degli studi per dimostrare che quelle nanoparticelle di ferro non entrano nel cervello o nei reni, "Webster dice, "che queste nanoparticelle stanno andando esattamente dove vuoi che vadano al virus".