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Nanopartículas de prata como tratamento potencial contra SARS-CoV- 2: uma revisão
Dados Associados
Resumo
Vários coronavírus humanos (HCoVs) se distinguem pela capacidade de gerar epidemias ou pandemias, com suas doenças correspondentes caracterizadas por doenças respiratórias graves, como a que ocorre na síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV), síndrome respiratória do Oriente Médio (MERS- CoV) e, hoje, no SARS-CoV-2, um surto que atingiu de forma explosiva e incontrolável a partir de dezembro de 2019 e matou mais de 1,9 milhão de pessoas em todo o mundo em janeiro de 2021. O desenvolvimento de vacinas levou um ano, por isso é necessário investigar se algumas alternativas já existentes e desenvolvidas com sucesso nos últimos anos podem mitigar o avanço da pandemia. As nanopartículas de prata (AgNPs) têm se mostrado eficazes na ação antiviral. Assim, nesta revisão, váriosestudos in vitro e in vivo do efeito de AgNPs em vírus que causam doenças respiratórias são analisados e discutidos para promover uma compreensão da possível interação de AgNPs com SARS-CoV-2. O estudo se concentra em vários estudos toxicológicos in vivo de AgNPs e uma extrapolação de dose para humanos para determinar a principal via de exposição. Pode-se concluir que o uso de AgNPs como um possível tratamento para SARS-CoV-2 pode ser viável, com base na comparação do comportamento do vírus com o de vírus semelhantes em estudos in vivo , e que a via de administração sugerida em termos de menor grau de efeitos adversos é a inalação.
Este artigo está classificado em:
- Abordagens de nanotecnologia à biologia > Sistemas em nanoescala em biologia
- Abordagens terapêuticas e descoberta de medicamentos > Nanomedicina para doenças respiratórias
- Toxicologia e questões regulatórias em nanomedicina > Toxicologia de nanomateriais
Resumo
Os morcegos são portadores naturais do novo coronavírus SARS-CoV-2, que pode ser transmitido aos humanos por meio de certos hospedeiros intermediários. AgNPs permitem que a internalização do vírus nas células seja evitada pela inibição da interação entre a glicoproteína spike (S) e seu receptor específico. Este estudo resume estudos in vitro e in vivo em que AgNPs foram usados para neutralizar diferentes vírus que causam doenças respiratórias. Além disso, são analisadas as possíveis rotas de exposição de AgNPs e extrapolação de dose para humanos como um possível tratamento para SARS-CoV-2.
1. INTRODUÇÃO
Os vírus são patógenos que causam aumento significativo da morbidade e mortalidade em todo o mundo. Por exemplo, foi relatado que os vírus causam 2 milhões de mortes humanas anualmente em todo o mundo (Colpitts, Verrier e Baumert, 2015 ). Seus potenciais impactos negativos à saúde decorrem de sua natureza altamente contagiosa e da falta de sistemas de controle eficazes (Morens, Folkers e Fauci, 2004 ). A limitação dos sistemas de detecção atuais aumenta potencialmente a incidência e o surto de infecções virais (Gushulak & MacPherson, 2004 ).
Na natureza, os vírus existem em diferentes morfologias, variando de 20 a 900 nm (Passi, Sharma, Dutta, Dudeja, & Sherma, 2015 ). Seu material infeccioso geralmente compreende unidades definidas de proteínas e ácidos nucléicos que se reúnem para formar estruturas de nanopartículas (NP) chamadas virions. As dificuldades envolvidas no estabelecimento de um sistema de detecção de vírus decorrem de seu tamanho nano e estrutura simples em comparação com outros espécimes.
Nos últimos anos, um tipo específico de vírus chamou a atenção da comunidade científica. Os coronavírus humanos (HCoVs) causaram doenças respiratórias graves, como as causadas pela síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV), síndrome respiratória do Oriente Médio (MERS-CoV) e, atualmente, SARS-CoV-2. A busca por um medicamento contra esse último vírus tornou-se uma corrida contra o tempo . No final de janeiro de 2021, 92 milhões de pessoas foram relatadas como infectadas e 1,9 milhão de pessoas morreram (OMS, 2021 ).
A nanotecnologia tem se mostrado promissora no combate aos vírus. A nanotecnologia em biomedicina envolve o desenvolvimento de componentes individuais com características de nanoescala (10 −9 m) que permitem a criação de máquinas biomoleculares revolucionárias que podem reconhecer certos tipos de células, vírus, bactérias e fungos. Esses sistemas são capazes de transferir informações do nível nano para o nível macromolecular (Al-Nemrawi, AbuAlSamen, & Alzoubi, 2020 ). As NPs são frequentemente estudadas por causa de suas propriedades únicas, como tamanho pequeno, solubilidade aprimorada, adaptabilidade de superfície e multifuncionalidade, o que pode levar ao desenvolvimento de medicamentos melhores e mais seguros, tratamentos direcionados a tecidos, nanomedicamentos personalizados e diagnóstico precoce e prevenção de doenças. doenças (Soares, Sousa, Pais, & Vitorino, 2018 ). Verificou-se que muitas formulações nanobaseadas melhoram a entrega ao alvo e a eficácia terapêutica de medicamentos antivirais (Lembo, Donalisio, Civra, Argenziano e Cavalli, 2018 ). Assim, o interesse pela nanotecnologia cresceu muito desde o início da pandemia de COVID-19, e vários estudos relacionados à sua potencial contribuição em diferentes áreas foram publicados (Abdul, Muhammad, Atta Ullah, Asmat, & Abdul, 2020 ; Aranda et al ., 2020 ; Cardoso et al., 2020 ; Jindal & Gopinath, 2020 ; Jones et al., 2020 ; Talebian, Wallace, Schroeder, Stellacci, & Conde, 2020 ).
Inúmeras NPs, e as diferentes formas de utilizá-las, têm sido estudadas nos últimos anos quanto à sua eficácia contra determinados vírus causadores de doenças respiratórias importantes (Zhang, Salieb‐Beugelaar, Nigo, Weidmann, & Hunziker, 2015 ). Os NPs podem ser usados como parte de uma vacina ou podem fornecer medicamentos a um órgão ou tecido específico (Karthik Pandiyan & Prabaharan, 2020 ). Alguns NPs têm sido usados em vacinas para certos tipos de doenças respiratórias causadas por influenza H1N1 (g-PGAa, quitosana, ferritina, Au), vírus parainfluenza humano tipo 3 (HPIV3) (PLGA) e vírus sincicial respiratório (RSV) (polianidridos ). NPs permitem a estabilização e liberação dos componentes ativos das vacinas no organismo; eles também podem atuar como veículos de transporte (Lee & Wang, 2006). Para o transporte de vacinas pela mucosa, o tamanho do NP é importante; é muito difícil para NPs com diâmetro superior a 100 nm penetrar na barreira mucosa, ao contrário daqueles com menos de 50 nm.
Uma ampla variedade de nanomateriais é usada para detecção de vírus, como NPs metálicos (Cho & Glenn, 2020 ; Dougan, Karlsson, Smith e Graham, 2007 ; Shan et al., 2020 ), NPs poliméricos (Zhang et al., 2020 ), dendrímeros (Kandeel, Al‐Taher, Park, Kwon, & Al‐Nazawi, 2020 ; Paull, Castellarnau, Luscombe, Fairley, & Heery, 2020 ), nanotubos de carbono (Aasi, Aghaei, Moore, & Panchapakesan, 2020 ; Pinals et al., 2020 ; Sengupta & Hussain, 2021 ; Yang, 2020 ), grafeno (Kumar Raghav & Mohanty, 2020 ; Srivastava et al., 2020) e NPs semelhantes a vírus (VLN) (Medhi, Srinoi, Ngo, Tran e Lee, 2020 ), entre outros. Esses NPs são amplamente descritos como adequados para inúmeras funções de biossensor e aplicações que interagem especificamente com várias biomoléculas, como anticorpos, DNA e RNA, e representam a principal estratégia de um grande número de sistemas de detecção de vírus (Liao, Nehl, & Hafner, 2006 ).
NPs metálicos têm sido usados em uma infinidade de maneiras. Alguns tipos de NPs metálicos, como prata (Galdiero et al., 2011 ; Ghiuță & Cristea, 2020 ), cobre (Jagaran & Singh, 2020 ), titânio (Khaiboullina, Uppal, Dhabarde, Subramanian, & Verma, 2020 ), óxido de zinco , e óxido de ferro (Sarkar & Das Mukhopadhyay, 2021 ), foram incorporados a produtos de consumo, incluindo equipamentos de proteção individual (EPI) (máscaras e roupas de biossegurança) (Campos et al., 2020 ; Palmieri, De Maio, De Spirito, & Papi, 2021 ), desinfetantes (Talebian et al., 2020 ) e cosméticos (Raj, Sumod, Jose, & Sabitha, 2012 ), entre outros (FDA, 2020 ). No entanto, Talebian et al. ( 2020 ) propuseram um uso alternativo de NPs metálicos de prata, cobre e dióxido de titânio por causa de sua atividade antiviral de amplo espectro, persistência e capacidade de serem eficazes em doses muito mais baixas. Em relação à detecção do SARS-CoV-2, a principal técnica é o teste de RT-PCR (reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa) em tempo real, que consiste na extração correta e eficaz do RNA viral; para agilizar esse processo e analisar um número maior de amostras, NPs magnéticos têm sido usados (Zhao et al., 2020 ).
Nos últimos meses, foram desenvolvidos biossensores utilizando NPs metálicos que são sensíveis à detecção da sequência do gene SARS-CoV-2 N, como na abordagem de triagem de vírus a olho nu usando NPs de ouro (AuNPs) tampados por oligonucleotídeos antisense adequadamente projetados (Moitra, Alafeef, Dighe, Frieman, & Pan, 2020 ). Em outro exemplo de NPs como biossensores eletroquímicos, AuNPs cobertos com ssDNA foram colocados em papel de filtro revestido com grafeno (Alafeef, Dighe, Moitra, & Pan, 2020 ). Além disso, usados com nanomateriais porosos, como estruturas metálicas orgânicas (MOF), que é uma classe de polímeros porosos que consistem em aglomerados e íons metálicos coordenados com ligantes orgânicos politópicos, os NPs podem detectar diferentes vírus, incluindo SARS-CoV-2 (Rabiee et al., 2020 ; Seo et al., 2020 ). Outro biossensor usando nanotubos de dióxido de titânio dopados com cobalto mostrou excelentes resultados na detecção do vírus SARS-CoV-2 em 30 segundos em uma ampla gama de concentrações (Vadlamani, Uppal, Verma e Misra, 2020 ).
Embora as propriedades antivirais das NPs tenham sido determinadas, a reação do corpo humano e, portanto, a eficácia das NPs como drogas depende da distribuição de proteínas plasmáticas em sua superfície. Os NPs são projetados para direcionar sua ação para a ligação e penetração e, dessa forma, bloquear a replicação dos vírus. Eles usam mecanismos que inativam o vírus direta ou indiretamente, o que impede que o vírus se ligue às células hospedeiras e bloqueia a replicação viral, como visto na Figura 1. Outros mecanismos de ação das NPs estão relacionados à sua ação local contra receptores na superfície do vírus, onde alteram o potencial de membrana e bloqueiam em grande parte a penetração do vírus (Abdul et al., 2020 ; Gurunathan et al., 2020 ) .
FIGURA 1
Possíveis mecanismos do uso da nanotecnologia através de nanobolhas, nanofibras, nanoarmadilhas, nanorrobôs, nanopolímeros, nanodiamantes e nanotransportadores de biomoléculas e drogas com ação antiviral.
Entre os diferentes tipos de NPs metálicas, a atividade antiviral de NPs de prata (AgNPs) no SARS-CoV-2 é de particular interesse (Argentiere, Cella, Cesaria, Milani, & Lenardi, 2016 ; Das et al., 2020 ; Durán, Silveira, Durán, & Martinez, 2015 ; Hossain, 2020 ; Teirumnieks, Balchev, Ghalot, & Lazov, 2021 ). Os AgNPs são conhecidos por sua alta atividade antimicrobiana, biocompatibilidade e baixa toxicidade em células eucarióticas. Existem poucos estudos in vitro sobre o uso de AgNPs contra SARS-CoV-2 (Jeremiah, Miyakawa, Morita, Yamaoka, & Ryo, 2020 ), pois estudos in vivo são uma necessidade mais urgente.
Este estudo apresenta uma revisão do uso de AgNPs contra SARS-CoV-2. As propriedades das AgNPs e sua possível interação, estudos in vitro e in vivo sobre vírus causadores de doenças respiratórias, a toxicidade das AgNPs induzida por inalação, via cutânea e oral para AgNPs e a extrapolação de dose para humanos, como um possível tratamento para isso vírus.
2. CORONAVÍRUS SARS-CoV- 2
A família de vírus Coronaviridae afeta a humanidade desde o início do século XX, e as mutações repentinas desses vírus em curtos períodos complicaram o desenvolvimento de um tratamento específico para limitar sua propagação e letalidade (Bonilla‐Aldana et al., 2020 ; de Wit, van Doremalen, Falzarano, & Munster, 2016 ; Lin, Hsu, & Lin, 2014 ). Por exemplo, o SARS-CoV cruzou a barreira das espécies no final de 2002: o morcego portador do vírus o transferiu para uma espécie intermediária, que então o transferiu para o homem, e sua transmissão foi nosocomial e apresentou uma letalidade de 30% (Aguanno et al ., 2018 ; Lin et al., 2018). Outra doença de HCoV, MERS-CoV, foi relatada na década de 1980 em camelos; no entanto, não começou a se espalhar em humanos até 2012, com uma mortalidade de 36% (Chan et al., 2013 ). Dois outros HCoVs, HCoV-NL63 e HCoV-HKU1, apareceram em 2004 e 2005, respectivamente; foram necessários apenas esforços mínimos de controle, portanto sua letalidade não é totalmente conhecida (Kasmi, Khataby, Souiri, & Ennaji, 2020 ).
O SARS-CoV-2 foi detectado pela primeira vez em dezembro de 2019 na cidade de Wuhan, província de Hubei (China); tem um percentual de letalidade de 2% a 3%, mas é extremamente contagioso (Scavone et al., 2020 ; Weiss & Navas‐Martin, 2005 ). O vírus produz sintomas semelhantes aos de um resfriado comum e doenças mais graves, como pneumonia grave e insuficiência respiratória. Afeta particularmente idosos com condições preexistentes (Chen et al., 2020 ). A principal via de infecção é através do trato respiratório, embora várias fontes de infecção, como lágrimas e fezes, tenham sido relatadas (Li et al., 2020). O vírus pode sobreviver como uma partícula suspensa no ar por 3 horas, e seu período de incubação é de 2 a 14 dias (Dong, Du, & Gardner, 2020 ).
SARS-CoV-2 é o sétimo tipo de coronavírus isolado em humanos; pertence ao gênero β CoV, tem formato redondo com aparência de coroa e mede de 60 a 140 nm de diâmetro ao microscópio eletrônico (Lu et al., 2020 ). Possui um genoma de fita simples de sentido positivo feito de RNA (+ssRNA), contém 29.891 nucleotídeos que codificam 9.880 aminoácidos (-29,8 kbp) e possui uma estrutura cap 5' e cauda poli-A 3'. O RNA genômico entre ORF1a e ORF1b (quadros de leitura aberta) é usado para a produção direta de dois polipeptídeos: poliproteína 1a/1ab (pp1a/pp1ab), que codifica proteínas não estruturais (nsps) (Guo et al., 2020 ).
A ligação fisiológica do SARS-CoV-2 no corpo ocorre por meio de células epiteliais contendo ácidos siálicos de superfície que se ligam à galactose α-2,6. O ácido siálico é uma molécula abundante em todas as células e define o tropismo particular dos vírus respiratórios, as células epiteliais que revestem a traqueia humana contêm principalmente carboidratos e possuem uma ligação α-2,6 (Allen, Tennant, & Franklin, 2019 ; Diefenbach, Gnafakis, & Shomrat, 2020 ; Kumazaki, Shimomura, Kiyono, Ochiya, & Yamamoto, 2020 ), e é por isso que o SARS-CoV-2 geralmente entra primeiro no corpo aqui.
O SARS-CoV-2 liga-se ao seu receptor na célula hospedeira através da proteína spike transmembrana (S), que forma homodímeros que deixam a superfície viral. É composto por duas unidades, S1 e S2, que são responsáveis pela ligação com o receptor da célula hospedeira e fusão da membrana viral. Foi demonstrado que o vírus se liga ao receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e é um determinante significativo para a patogênese da infecção por CD209L (uma lectina do tipo C, também chamada de L-SIGN, e dipeptidil peptidase 4 [DPP4], também conhecido como CD26), que promove a transmissão para humanos e outras espécies e sua infecção celular (Li, Geng, Peng, Meng, & Lu, 2020). A proteína do envelope (E) está localizada em um sítio de tráfego intracelular, como o complexo de Golgi, onde participa de sua automontagem e é considerada muito importante na produção e maturação da partícula viral (Schoeman & Fielding, 2019 ). A proteína do nucleocapsídeo (N) direciona o genoma para replicar, transcrever e empacotar. Adicionalmente, a proteína de membrana (M) colabora na fixação do nucleocapsídeo à membrana de estruturas internas como o complexo de Golgi e é responsável pelo transporte transmembranar de nutrientes, liberação do virion e formação do envelope (Cui , Li & Shi, 2019). Uma vez que o genoma viral está dentro do citoplasma e se traduz em duas poliproteínas e proteínas estruturais, ele começa a se replicar (Huang et al., 2020 ). As glicoproteínas do envelope (E) são inseridas na membrana do retículo endoplasmático de Golgi, e o nucleocapsídeo é formado pela combinação do RNA genômico e da proteína N. Nessas vesículas contendo as partículas virais, ocorre a replicação viral e a transcrição (Kasmi et al., 2020 ).
3. AgNPS : ESTUDOS IN VITRO E IN VIVO
Um dos materiais inorgânicos mais comumente usados para combater doenças bacterianas e virais é a prata (Sondi & Salopek-Sondi, 2004 ). A prata é um metal nobre utilizado desde a antiguidade. Na forma iônica, é utilizado em concentrações superiores a 40% para tratar doenças de pele, como verrugas e granulomas. Como sulfadiazina de prata a 1%, é usado para queimaduras e úlceras cutâneas (Murthy, 2007 ; Ramírez, 2013 ). Atualmente, o uso de prata coloidal iônica como tratamento alternativo para SARS-CoV-2 ganhou popularidade através da Internet. No entanto, a Food and Drug Administration (FDA) não o reconhece como um agente seguro e eficaz (Morrill et al., 2013 ).
Como NPs, AgNPs têm uma ampla gama de aplicações biomédicas (Prabhu & Poulose, 2012 ) por causa de sua capacidade antibacteriana e toxicidade seletiva contra microorganismos (Wong & Liu, 2010 ). Vários estudos indicam que as AgNPs podem aderir à membrana celular, alterando a permeabilidade celular e as funções respiratórias da célula. É possível que eles não apenas interajam com a superfície da membrana, mas também penetrem nas bactérias. Além disso, os íons de prata podem se ligar a grupos tiol de biomoléculas e a compostos de sulfeto de fósforo, como quando o DNA inativa bactérias. Muitos estudos sobre a atividade antimicrobiana dos AgNPs foram publicados (Alafeef, Moitra, & Pan, 2020 ; Devanesan, Ponmurugan, AlSalhi, & Al‐Dhabi, 2020; Elmehbad & Mohammed, 2020 ; Garibo et al., 2020 ; Rao, Saptami, Venkatesan e Rekha, 2020 ; Sharma et al., 2020 ; Taghavizadeh Yazdi et al., 2020 ).
Os AgNPs têm uma área de superfície altamente reativa, além de propriedades ópticas e catalíticas únicas, ao contrário da prata coloidal iônica (Marimuthu et al., 2020 ). Sua química de superfície controla as propriedades e a funcionalidade dos AgNPs. Vários estudos demonstraram que os nanoconjugados de prata podem entrar facilmente nas células vivas (Abdellah, Sliem, Bakr e Amin, 2018 ). O uso de compostos orgânicos para estabilizar AgNPs, cuja função é revestir a superfície e evitar fenômenos de coalescência que induzem a agregação e, consequentemente, a perda de propriedades características. Agentes estabilizantes podem ser moléculas ou polímeros simples, com ou sem características de surfactante, que interagem com a superfície das AgNPs através de seus segmentos hidrofóbicos (Du et al., 2018; Randazzo, Fabra, Falcó, López‐Rubio, & Sánchez, 2018 ).
O tamanho e a forma dos AgNPs desempenham um papel muito importante na atividade antiviral. Vários estudos mostraram que dimensões menores que 10 nm produzem superfícies muito mais reativas (Marimuthu et al., 2020 ). A forma também pode variar – por exemplo, triangular, em barra ou em espiral – o que afeta drasticamente o mecanismo de ação viral; as do tipo esférico e cilíndrico são mais fagocitadas (Soiza, Donaldson, & Myint, 2018 ).
Muitos estudos têm apontado a atividade antiviral que os AgNPs exercem sobre diferentes tipos de vírus que causam doenças respiratórias, como influenza (Mehrbod et al., 2009 ), HPIV3 (Galdiero et al., 2013 ), adenovírus humano sorotipo 3 (Ad3) ( Nana Chen, Zheng, Yin, Li e Zheng, 2013 ), vírus sincicial respiratório (RSV) (Yang, Li e Huang, 2016 ) e febre do Vale do Rift (RFV) (Borrego et al., 2016 ). Em recente estudo in vitroestudo usando AgNPs revestidas com polivinilpirrolidona em células Vero infectadas com SARS-CoV-2, a inibição quase completa da replicação do vírus foi confirmada usando NPs com diâmetros de 10 nm, bem como menor toxicidade em comparação com NPs de tamanhos menores e maiores ( Jeremias et al., 2020 ). Outros vírus para os quais AgNPs foram testados incluem o vírus da imunodeficiência humana (HIV) (Elechiguerra et al., 2005 ; Lara, Ayala-Nuñez, Ixtepan-Turrent e Rodriguez-Padilla, 2010 ), herpes (HV) (Baram- Pinto, Shukla, Perkas, Gedanken, & Sarid, 2009 ; Hu et al., 2014 ; Orlowski et al., 2014 ), hepatite (HBV) (Lu et al., 2008 ), vírus Ebola (Yen et al., 2015), vírus Tacaribe (Speshock, Murdock, Braydich-Stolle, Schrand e Hussain, 2010 ), vírus da varíola dos macacos (Rogers, Parkinson, Choi, Speshock e Hussain, 2008 ), vírus da peste suína africana (Thi Ngoc Dung et al., 2020 ), vírus da diarreia epidêmica suína (PEDV) (Du et al., 2018 ), vírus da poliomielite (Huy et al., 2017 ) e vírus da dengue (Suresh et al., 2015 ), entre outros.
Estudos in vitro e in vivo foram conduzidos com AgNPs e vários vírus . Ao comparar os estudos sobre a atividade antiviral das AgNPs com a de outras NPs metálicas (por exemplo, NPs de óxidos de ferro, ZnONPs, AuNPs, TiO 2 NPs, CaONPs e ZrONPs) para um vírus específico como influenza A, encontramos um número maior de ambos em estudos in vitro e in vivo (Wieczorek, Szutkowska, & Kierzek, 2020 ). O primeiro estudo relacionado às propriedades antivirais das AgNPs foi conduzido por Mehrbod et al. ( 2009 ), que demonstraram a redução de 78% da carga viral após a exposição do vírus influenza ao tratamento.
Finalmente, os AgNPs foram testados em uma vacina contra influenza como um adjuvante para melhorar a resposta imune, aumentando a produção de imunoglobulina IgA, um anticorpo predominante nas secreções seromucosas e uma importante defesa contra infecções virais (Sanchez-Guzman et al., 2019 ).
Mesa 1resume as informações mais importantes de estudos in vitro e in vivo da atividade antiviral de AgNPs em diferentes vírus que causam doenças respiratórias, como SARS-CoV-2, influenza, HPIV3, Ad3, RSV e RFV .
TABELA: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7995207/table/wnan1707-tbl-0001/?report=objectonly
De acordo com os estudos realizados, as AgNPs atuam diretamente no genoma viral por meio das proteínas encontradas em sua superfície (Mehrbod et al., 2009 ; Xiang et al., 2011 ). A infecção pelos vírus influenza H1N1 e H7N3, HPIV3, Ad3, RSV, RVF e SARS-CoV-2 começa pela ligação da proteína S ao receptor específico do hospedeiro (Borrego et al., 2016 ; Chen et al., 2013 ; Fátima et al. ., 2016 ; Galdiero et al., 2013 ; Huang et al., 2020 ; Park et al., 2018 ; Yang et al., 2016 ). Essa proteína permite que o vírus se ligue à enzima de conversão do receptor ACE2 (Jiang & He, 2012). De acordo com sua estrutura cristalina, o SARS-CoV-2 contém ligações dissulfeto Cys336-Cys361, Cys379-Cys432 e Cys391-Cys525. Cys480-Cys488 é a chave na junção entre a crista do vírus e a hélice N-terminal do ACE2 (Kang et al., 2020 ; Walls et al., 2020 ).
como figura 2mostra que os AgNPs se ligam à membrana da glicoproteína spike (S) por meio de ligações dissulfeto, devido à sua afinidade química pelo enxofre (Chung, Chen e Chen, 2008 ; Yuan, He, Huang e Su, 2019 ). Essa interação dificulta a internalização do vírus nas células por inibir a interação entre a glicoproteína e seu receptor específico. A absorção celular de AgNPs ocorre através dos processos de endocitose e macropinocitose. Uma vez dentro da célula, os AgNPs inibem a capacidade de replicação do vírus (Galdiero et al., 2011 ).
FIGURA 2
Mecanismo do efeito antiviral das AgNPs em diferentes estágios da replicação do vírus: (1) interação com a superfície viral, (2) interferência na ligação viral, (3) inibição da penetração do vírus na célula, (4) interação com o genoma viral, (5 ) inibição da replicação do genoma, (6) inibição da síntese de proteínas
AgNPs também parecem exercer um efeito sobre as proteínas H (hemaglutinina) e N (neuraminidase), que são os principais determinantes da patogenicidade. Se os AgNPs também forem combinados com oseltamivir (OTV), FlulPed, zanamivir e amantadina (Alghrair et al., 2019 ; Li, Lin, Zhao, Guo, et al., 2016 ; Li, Lin, Zhao, Xu, et al. , 2016 ) drogas, que possuem propriedades antivirais e são atualmente usadas contra SARS-CoV-2, são produzidas espécies reativas de oxigênio (ROS), que minimizam a destruição de células MDFK e inibem a atividade de neuraminidase e hemaglutinina de vírus com células saudáveis (Li , Lin, Zhao, Xu, e outros, 2016). Os revestimentos também modificam os efeitos dos AgNPs; por exemplo, a quitosana estabiliza AgNPs e permite que aumentem sua capacidade virucida, embora seu tamanho modifique o mecanismo de ação (Mori et al., 2013 ). O uso de outros tipos de revestimentos, como quitosana (Mori et al., 2013 ), SiO 2 (Park et al., 2018 ), Cinnamomun cassia (Fatima et al., 2016 ), Curcuma longa (Yang et al., 2016 ) e polivinilpirrolidona (Borrego et al., 2016 ; Morris et al., 2019), reduzem acentuadamente a citotoxicidade celular em comparação com AgNPs não revestidos. As propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e antibacterianas da planta da qual o revestimento é derivado.
4. TOXICIDADE DE AgNPs : ESTUDOS IN VIVO
Apesar do marcado efeito antiviral das AgNPs, atualmente na Europa não existe legislação específica para as NPs, embora sejam classificadas como “substância” no Regulamento Europeu de Substâncias Químicas (REACH) (Regulamento nº 1907/2006 do Parlamento, 18 de dezembro de 2006). Nos Estados Unidos, a regulamentação de AgNPs pelo FDA é limitada pelo impacto que a prata, como elemento, pode ter no meio ambiente (Sood & Chopra, 2018 )
O uso de AgNPs está em fase pré-clínica, não sendo ainda possível uma avaliação geral do risco para a saúde pública, embora existam vários produtos no mercado. Devido às suas aplicações, especialmente em relação ao controle de pandemias, devemos assumir que a exposição humana aos AgNPs aumentará substancialmente no futuro imediato. Os principais fatores que determinam os efeitos tóxicos dos AgNPs nos organismos são classificados de acordo com a via de exposição (entrada, concentração e duração), os fatores que dependem do organismo exposto e os relacionados com a toxicidade intrínseca dos AgNPs (del Rocío Coutiño, Ávila, & Helguera, 2017 ), biodisponibilidade e acúmulo no organismo.
Existem três vias principais de exposição aos AgNPs: inalação, dérmica/parenteral e oral. Mesa 2mostra vários estudos in vivo publicados sobre toxicidade que usaram AgNPs. De acordo com esses estudos, o efeito citotóxico das AgNPs depende de seu tamanho, distribuição tecidual, capacidade de penetração e absorção celular (Khandelwal et al., 2014 ).
TABELA: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7995207/table/wnan1707-tbl-0002/?report=objectonly
Depois de entrar no corpo, os maiores AgNPs podem ser exalados, enquanto os menores AgNPs podem ser depositados nos pulmões e podem atingir outros órgãos através da corrente sanguínea. Com tamanhos médios de 15 a 30 nm e em concentrações de 0,5 a 381 μg/m 3 , de acordo com a análise histopatológica, não foram encontradas alterações significativas quanto à presença de AgNPs após a exposição nas cavidades nasais (Hyun et al., 2008 ), pulmões ( Song et al., 2013 ), ou fígado (Kim et al., 2011 ), entre outros órgãos (Ji et al., 2007 ). No entanto, em altas concentrações acima de 2,9 mg/m 3 , os AgNPs podem produzir lesões cerebrais após serem inalados (Kwon et al., 2012). Além disso, a existência de uma carga elétrica na superfície dos NPs pode afetar sua adesividade em tecidos biológicos (Sharma, Mukkur, Benson, & Chen, 2009 ). NPs carregados negativamente permitem o encapsulamento eficiente do DNA, embora sua estabilidade seja muito baixa. Por outro lado, NPs carregadas positivamente formam complexos com plasmídeos de DNA por meio de interações eletrostáticas, promovendo seu encapsulamento e aumentando sua estabilidade. Além disso, foi demonstrado que AgNPs melhoram a imunogenicidade quando são administrados através da mucosa. No entanto, eles também têm a capacidade de formar interações eletrostáticas com proteínas sanguíneas, íons e outros (Kumar et al., 2002 ).
Em injeções parenterais, a citotoxicidade de AgNPs aumenta com um tamanho de 20 a 100 nm e concentrações de 0,1 a 1000 mg/kg, causando danos pulmonares (Wang et al., 2014 ), fígado (Tiwari, Jin, & Behari, 2011 ), renal ( Tang et al., 2009 ) e lesões cerebrais (Rahman et al., 2009 ).
O nível de toxicidade da ingestão oral é intermediário. AgNPs variando de 3 a 60 nm foram usados (Gaillet & Rouanet, 2015 ), mas o tamanho das NPs não foi tão decisivo quanto a dose para toxicidade oral. A faixa de dosagem foi de 0,5 μg a 500 mg/L. Doses de 10 mg/kg causaram perda de peso (Shahare & Yashpal, 2013 ), doses superiores a 300 mg/kg levaram a distúrbios hepáticos (Kim et al., 2008 ) e doses superiores a 1000 mg/kg geraram estresse oxidativo (Adeyemi & Faniyan, 2014 ). Em termos de propagação de prata coloidal iônica e AgNPs, menor distribuição foi observada com AgNPs em órgãos como fígado, baço e rins, entre outros (Loeschner et al., 2011 ; Park, 2013). No entanto, o acúmulo é mínimo em comparação com a via de injeção subcutânea ou parenteral; isso porque muitas das doses aplicadas são expelidas em grande parte nas fezes (Gaillet & Rouanet, 2015 ).
Com relação à dosagem de AgNPs, poucos estudos envolveram participantes humanos, portanto a extrapolação de informações toxicológicas in vivo de ratos para humanos é de grande importância. Alguns conceitos dosimétricos podem ser considerados, adaptados aos parâmetros de cada espécie devido às suas diferenças estruturais orgânicas (Kim et al., 2011 ). A extrapolação para estimar a exposição humana através da inalação de AgNPs já foi realizada (Oller & Oberdörster, 2010 ). Especificamente, os ratos têm uma área de superfície alveolar de 0,409 m 2 , enquanto a dos humanos é de 62,7 m 2. A correlação é feita através da modelagem de dosimetria de partículas multipercurso, usando concentração de exposição em relação à massa depositada por área de superfície alveolar. Usando este modelo, por meio de testes de aerossol e medindo a eliminação de AgNPs 90 dias após a exposição, foi determinado que ratos expostos a 100 μg/m 3 é equivalente a 19 μg/m 3 em humanos (Ji & Yu, 2012 ).
No entanto, é difícil determinar a toxicidade de AgNPs para humanos porque os estudos sobre a exposição em humanos ainda são escassos (del Rocío Coutiño et al., 2017 ). Um estudo realizado com trabalhadores expostos a AgNPs mostrou que o tempo de exposição não é o fator mais importante para a geração de toxicidade; em certos casos, a exposição ultrapassou cinco anos com concentrações de 0,35 e 1,35 mg/m 3 , e em nenhum desses casos houve alterações hematológicas ou sanguíneas (Lee, Mun, Park, & Yu, 2012). Além disso, os níveis de exposição dependem da atividade. Uma pessoa que recupera prata próximo a compostos solúveis apresenta concentrações de 1,3 a 20 mg/L, enquanto os fabricantes de joias apresentam concentrações de 0,2 a 2,8 mg/L, mostrando que as concentrações para os fabricantes de AgNPs são muito inferiores ao limite. Portanto, um longo tempo de exposição não afeta a saúde do trabalhador (Armitage, White, & Wilson, 1996 ). Com exposição de nível médio, os níveis sanguíneos de AgNPs devem variar entre 0,1 e 23 mg/L, enquanto para exposição esporádica, os níveis devem ser em torno de ≤0,1 mg/L (Armitage et al., 1996 ; Lee et al., 2012 ). No entanto, os estudos das condições dos PNs devem ser ampliados, principalmente aqueles que enfocam os níveis nos pulmões, uma vez que a maior exposição é por inalação.
5. CONCLUSÃO
Os efeitos inibitórios dos AgNPs no SARS-CoV-2 podem ser uma nova estratégia clínica para a prevenção da infecção durante seu estágio inicial de disseminação. Esta revisão analisou os efeitos in vitro e in vivo de AgNPs em alguns vírus que produzem doenças respiratórias. Para iniciar os estudos em animais, de acordo com a análise toxicológica in vivo , as vias de exposição às AgNPs por inalação apresentam menos efeitos adversos, ao contrário da administração oral e parenteral. Com um tamanho médio de AgNPs de 10 nm e em concentrações de 0,5 a 381 μg/m 3 , não houve alterações significativas nas cavidades nasais quando as AgNPs foram inaladas. Se extrapolado de ratos para humanos, 100 μg/m 3 de AgNPs é equivalente a 19 μg/m 3, respectivamente. Os estudos disponíveis sobre a toxicidade de AgNPs são escassos e às vezes contraditórios. Além disso, evidências para o revestimento de AgNPs para reduzir sua toxicidade e aumentar sua especificidade ainda estão surgindo. Portanto, é necessário realizar um maior número de estudos sobre a dose efetiva e possíveis efeitos tóxicos do uso de AgNPs para estabelecer condições seguras para humanos contra vírus altamente virulentos como o SARS-CoV-2.
CONTRIBUIÇÕES DO AUTOR
Fernanda Pilaquinga: Redação – rascunho original. Jeroni Morey: Redação-revisão e edição. Marbel Torres: Redação – rascunho original. Rachid Seqqat: Rascunho original escrito. María de las Nieves Piña: Redação-revisão e edição.
Referências e artigo original:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7995207/
