بررسی عمیقی در مورد کاربرد و مزایای فناوری نانو در توسعه واکسن‌های ضدکرونا انجام شده است که در آن نقش این فناوری در صنعت تولید واکسن مورد بررسی قرار گرفته است.
نانوذرات چگونه به تولید واکسن ضدکرونا کمک کرده‌اند؟
شیوع سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا آسیب‌های بی‌سابقه‌ای را به سیستم مراقبت‌های بهداشتی جهانی وارد کرده است. اقدامات کنترلی متعددی از جمله استفاده از ماسک، فاصله‌گذاری اجتماعی، محدودیت در سفر و جابه‌جایی و همچنین قرنطینه به صورت محلی و ملی برای کنترل انتقال ویروس اجرا شد. اما برای مقابله اساسی با این ویروس و برای کاهش عوارض و مرگ و میر ناشی از کووید-۱۹ چندین واکسن حاوی نانوذرات با سرعت بی‌سابقه تولید شده‌اند.
فناوری نانو در طراحی و تحویل دارو و همچنین تشخیص و درمان، پزشکی مدرن را متحول کرده است. مهمتر از همه، واکسن‌های mRNA مبتنی بر فناوری نانو است که توسط شرکت‌های Pfizer–BioNTech و Moderna برای استفاده انسانی تأیید شده‌اند.
رویکردهای مبتنی بر نانوذرات برای تحویل هدفمند مواد ژنتیکی یا پروتئین‌های آنتی‌ژن به سلول‌ها حیاتی هستند و منجر به پاسخ‌های ایمنی کنترل‌شده می‌شوند. متداول‌ترین نانوذرات مورد استفاده در سیستم‌های نانو واکسیناسیون شامل نانوذرات لیپیدی، معدنی، پلیمری و نانوذرات ویروس مانند است.
نانوذرات مبتنی بر لیپید برای محصور کردن مواد درمانی از جمله پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و مولکول‌های کوچک مناسب هستند. مزایای اصلی شامل فرمولاسیون و سنتز آسان، زیست سازگاری و فراهمی زیستی بالا است.
ساخت نانوذرات پلیمری را می‌توان با مواد طبیعی (کیتوسان، پکتین، دکستران) و مصنوعی (پلی‌آکریلات، پلی‌لاکتیک‌اسید، پلی‌لاکتیک کو-گلیکولیک اسید) انجام داد. نانوذرات پلیمری برای تحویل داروها، پروتئین‌ها یا مواد ژنتیکی که به پلیمر کونژوگه شده و در ماتریکس آن تثبیت‌شده یا به سطح پلیمر متصل شده‌اند، مناسب هستند.
نانوذرات معدنی (طلا، اکسید آهن و غیره) به‌دلیل خواص منحصر به فرد الکتریکی، نوری و مغناطیسی خود برای کاربردهای ایمونولوژیکی مناسب هستند. زیست سازگاری آنتی‌بادی‌ها و سایر داروهای درمانی را می‌توان با اتصال آن‌ها به نانوذرات معدنی از طریق اصلاح سطح افزایش داد.
برای تولید نانوذرات ویروس مانند، از ترکیب ساختاری ویروس‌ها تقلید می‌شود. برای سنتز این نانوذرات از پروتئین‌های ویروسی خالص شده استفاده می‌شود. استفاده از نانوذرات ویروس مانند در واکسن دارای چندین مزیت از جمله افزایش جذب مواد واکسن و القای پاسخ‌های ایمنی خاص است.
تاکنون، دو واکسن کووید۱۹ مبتنی بر mRNA با فرمولاسیون نانوذرات تولید و در طول همه‌گیری به بازار عرضه شده است. این واکسن‌ها BNT162b2 توسط Pfizer/BioNTech و mRNA-1273 توسط Moderna هستند.
در واکسن‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک، اطلاعات ژنتیکی ویروسی به‌صورت پلاسمید DNA یا mRNA (RNA پیام‌رسان)، که آنتی‌ژن‌های ویروسی را کد می‌کند و پاسخ‌های ایمنی میزبان مورد نظر را القا می‌کند، به سلول‌های میزبان تحویل داده می‌شود. محصور کردن مواد ژنتیکی مبتنی بر نانوذرات، یک راهبرد جذاب برای بهبود تحویل واکسن است، زیرا از تخریب آنزیمی مواد ژنتیکی محافظت می‌کند و عبور مواد را از طریق غشاهای سلولی و هسته‌ای تسهیل می‌کند.
نانوواکسن‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک با اختلاط DNA یا mRNA پلاسمید با لیپیدها یا پلیمرها برای ایجاد کمپلکس‌های الکترواستاتیک ساخته می‌شوند. این مجموعه بیشتر در یک سیستم نانوذره محصور شده است.
واکسن COVID-19 BNT162b2 که توسط Pfizer/BioNTech ساخته شده است، یک واکسن mRNA با فرمولاسیون نانوذرات لیپیدی و اصلاح شده با نوکلئوزید است که حاوی پروتئین اسپایک غشای SARS-CoV-2 به‌عنوان آنتی‌ژن واکسن است.
واکسن mRNA-1273 که توسط Moderna تولید شده است، یک واکسن مبتنی بر mRNA با نانوذرات لیپیدی است که سنبله SARS-CoV-2 تثبیت شده را رمزگذاری می‌کند.
در هر دو واکسن فایزر و مدرنا، از نانوذرات لیپیدی برای کپسوله کردن mRNA استفاده می شود. این نانوذرات زیست تخریب پذیر هستند و می توانند به عنوان کمکی برای افزایش کارایی واکسن عمل کنند. برای غلبه بر مضرات ناپایداری mRNA و ایمنی زایی، تغییرات شیمیایی نوکلئوتیدها در هر دو واکسن انجام شده است.
