ژل موسین مصنوعی در برابر انتقال HIV-1 و HSV-2


در مطالعه اخیر منتشر شده در علوم پیشرفته ژورنال، محققان اثربخشی ژل های موسین مصنوعی را در مهار انتقال ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV-1) و ویروس هرپس سیمپلکس-2 (HSV-2) ارزیابی کردند.

مطالعه: ژل‌های موسین مصنوعی با خواص خود ترمیمی، روان‌کنندگی را افزایش داده و انتقال HIV-1 و HSV-2 را مهار می‌کنند.  اعتبار تصویر: Fotaro1965/Shutterstock
مطالعه: ژل‌های موسین مصنوعی با خواص خود ترمیمی، روان‌کنندگی را افزایش داده و انتقال HIV-1 و HSV-2 را مهار می‌کنند. اعتبار تصویر: Fotaro1965/Shutterstock

مطالعات نشان داده‌اند که عفونت‌های ناشی از سندرم حاد تنفسی کرونا 2 (SARS-CoV-2) را می‌توان به‌طور مؤثری توسط موسین به روشی وابسته به گلیکان پیشگیری کرد. علاوه بر این، مواد زیستی مخاط مصنوعی غنی از موسین 5B (MUC5B) در مهار عفونت آنفولانزای A موفق تر از موسین های MUC5AC هستند. به طور کلی، موسین ها و مواد تولید شده از موسین نقش مهمی در پیشگیری از عفونت های ویروسی دارند. موکوس حاوی موسین و مهارکننده‌های ویروسی است که می‌تواند به ویروس‌ها متصل شود و از آلوده کردن سلول‌های اپیتلیال و گسترش آن‌ها جلوگیری کند.

سنتز مشتقات BSM

در مطالعه حاضر، محققان از انواع سلول‌های مختلف، از جمله سلول‌های ایمنی اولیه برای تعیین اینکه آیا ژل‌های موسین زیر فکی گاوی (BSM) عملکردهای موکوس مانندی در پیشگیری از HIV-1 و HSV-2 دارند یا خیر، استفاده کردند.

این تیم به طور موثر یا آلدئیدها یا هیدرازیدها را در مولکول های BSM ترکیب کردند. هنگامی که به یک محلول اضافه می‌شود، آلدئیدها و هیدرازیدهای BSM می‌توانند پیوندهای هیدرازون کووالانسی پویا ایجاد کنند که منجر به ایجاد ژل‌های BSM می‌شود. برای تولید مشتقات BSM، دی متیل آمینو-مورفولینو-کاربنیوم هگزافلوئورفسفات (COMU) شیمی جفت با N،N-دی ایزوپروپیل اتیلامین (DIPEA)به کار گرفته شد. به دلیل جایگزینی هسته دوست بین آمین ها و اسیدهای فعال، باز مانع به جای رقابت با آمین به عنوان یک هسته دوست در حضور DIPEA به عنوان یک روبنده پروتون عمل می کرد.

محققان در ابتدا 3-آمینو-1،2-پروپاندیول را به گروه های کربوکسیل فعال BSM اضافه کردند تا مشتقات سیس-دیول BSM را ایجاد کنند، که سپس برای ایجاد مشتقات آلدهید BSM تحت اکسیداسیون پریودات قرار گرفتند. بر خلاف دیول‌های همسایه روی گلیکوزآمینوگلیکان‌ها که دارای هندسه ترانس هستند، دیول‌های همسایگی انعطاف‌پذیر بر روی باقی مانده‌های 3-آمینو-1،2-پروپاندیول، اکسیداسیون انتخابی و مؤثر را فعال می‌کنند، در حالی که ساختار اصلی را حفظ می‌کنند.

به عنوان آمید من اوج در 1647 سانتی متر است-1 به 1637 سانتی متر منتقل شد-1 (BSM اصلاح نشده) و آن در 1534 سانتی متر-1 به 1542 سانتی متر منتقل شد-1 (BSM اصلاح نشده) در مقایسه با مشتقات سیس دیول BSM، طیف مادون قرمز بازتابش کل ضعیف شده-تبدیل فوریه (ATR-FTIR) مشتقات BSM-آلدئید با مشتقات BSM سیس دیول سازگار بود. آزمایش‌های اسید دوره‌ای برای تأیید سنتز مبتنی بر معرف شیف مشتقات BSM-آلدئید استفاده شد.

با استفاده از شیمی پیوند متقابل کربودی هیدرازید (CDH) -هیدرازون، ژل BSM تولید شد. در مقایسه با مشتقات BSM آلدهید و BSM هیدرازید، ژل های BSM دو پیک اضافی را در 798 سانتی متر نشان دادند.-1 و 1260 سانتی متر-1. علاوه بر این، برای ژل های BSM، دو پیک مخصوص هیدرازید در 3226 سانتی متر-1 و 3317 سانتی متر-1 از بین رفت. داده ها نشان دهنده مصرف هیدرازید همراه با تشکیل پیوند هیدرازون بود. هنگامی که مقدار کافی استرس وارد شد، پیوندها قبل از بازسازی پاره شدند. با کمک این شیمی، هیدروژل هایی با کیفیت تضعیف فشار و خود ترمیمی ساخته شده اند.

ژل های BSM که توسط پیوندهای هیدرازون تشکیل می شوند

این تیم با استفاده از یک رئومتر برشی تجاری، ویژگی‌های ویسکوالاستیک ژل‌های BSM مانند رفتار ژل در رژیم پاسخ خطی و کیفیت روان‌گرایی و خود ترمیمی ژل‌ها را پس از قرار گرفتن در معرض کرنش‌های قابل توجه بررسی کردند. تجزیه و تحلیل رفت و برگشت وابسته به زمان نشان داد که ژل های BSM پایدار سنتز شدند. علاوه بر این، مدت کوتاهی پس از اختلاط، مدول الاستیک (G’) حدود 60 ثانیه پس از تسلط بر پاسخ ماده به حالت فلات مانند رسید. بررسی‌های فرکانس بعداً تأیید کردند که ژل‌ها به طور مؤثر و کووالانسی به هم متصل شده‌اند، زیرا هیچ ویسکوالاستیسیته واضح وابسته به فرکانس در محدوده فرکانس‌های آزمایش‌شده مشاهده نشد.

علاوه بر این، تیم با مشاهده یک رفتار ضعیف‌کننده فشار قوی همراه با رفتار خوددرمانی بسیار مؤثر و سریع، ماهیت پویایی ژل‌های BSM تشکیل‌شده از پیوندهای هیدرازون کووالانسی را نشان داد. این مکانیسم خود ترمیمی به سیستم اجازه می‌دهد تا 85 تا 13 درصد سفتی قبلی خود را به علاوه بازگرداندن کیفی حالت ژل مواد، بازیابی کند.

پیوند کووالانسی یا غیرکووالانسی پویا می تواند ژل های خود ترمیم شونده ایجاد کند. ژل های با تعادل دینامیکی تاخیری به دلیل استفاده از پیوندهای کووالانسی پویا پایدارتر هستند. با این حال، رفتار خود ترمیمی سریع ژل، تعادل دینامیکی سریع را در پیوندهای کووالانسی پویا ژل‌های BSM تولیدکننده CDH-هیدرازون نشان داد.

اثربخشی پیشگیرانه ژل های BSM در برابر عفونت های HIV-1 و HSV-2

این تیم ارزیابی کردند که آیا ژل مصنوعی BSM می تواند نقش محافظتی در برابر عفونت های ویروسی را تقلید کند. این با مقایسه مشخص شد درونکشتگاهی اثربخشی پیشگیری کننده ژل های BSM، محلول های BSM و ژل های هیدروکسی اتیل سلولز (HEC). به دلیل کیفیت نازک شدن برشی و مدول الاستیک آنها که با ژل های مصنوعی BSM قابل مقایسه است، از ژل های HEC 2٪ استفاده شد.

در مقایسه با محلول‌های BSM به تنهایی، ژل‌های BSM کارایی پیشگیری را در مطالعه کنونی در برابر نمونه اولیه عفونت سویه HIV-1 CCR5 سلول‌های TZM.bl بهبود بخشیدند. سلول‌های تک هسته‌ای مشتق از خون محیطی انسان (hPBMCs) به‌دست‌آمده از اهداکنندگان سالم نشان دادند که ژل‌های BSM نسبت به محلول‌های BSM اثر پیشگیرانه بسیار بیشتری دارند.

به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که ژل‌ها عفونت HIV-1 و HSV-2 را در سلول‌های ایمنی و اپیتلیال به ترتیب تقریباً 70 و 80 درصد سرکوب می‌کنند. در مجموع، تیم روان‌کننده‌ای مبتنی بر ژل با پتانسیل قابل‌توجهی برای کاربرد در پیشگیری از افرادی که در معرض HIV-1 و/یا HSV-2 قرار گرفته‌اند، ایجاد کردند.

مرجع مجله:

  • Kretschmer، M.، Ceña-Diez، R.، Butnarasu، C.، Silveira، V.، Dobryden، I.، Visentin، S.، Berglund، P.، Sönnerborg، A.، Lieleg، O.، Crouzier، T. .، یان، اچ. (2022). ژل های مصنوعی موسین با خواص خود ترمیم کنندگی باعث افزایش روانکاری و مهار انتقال HIV-1 و HSV-2 می شود. علوم پیشرفته. doi: https://doi.org/10.1002/advs.202203898 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203898



منبع