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La luce che uccide il virus, nuovo modo per combattere l’agente patogeno del COVID-19

© Fotolia / Daniilantiq2010Lampadine
Lampadine - Sputnik Italia, 1920, 30.11.2021
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Nel mondo è in fase di sviluppo una delle modalità più altamente tecnologiche per la lotta contro le infezioni e il cancro, che si basa sull’impiego di sostanze sensibili alla luce, anche dette fotosensibilizzatori.
Di recente, gli scienziati russi che hanno trovato il modo di azzerare la carica del SARS-CoV-2 nell’ambiente hanno comunicato di aver condotto esperimenti con esito positivo in questo settore.

Ossigeno killer

Le cellule tumorali, così come i batteri e i virus nocivi, vengono sterminati dal cosiddetto “ossigeno singoletto”, ossia da molecole che si trovano in uno stato speciale, che consente loro di danneggiare facilmente le proteine, gli acidi nucleici e i grassi insaturi dei lipidi. In particolare, il singoletto fora i pori della membrana plasmatica dei batteri.
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L'ossigeno singoletto genera dei fotosensibilizzatori. I più efficaci sono quelli che assorbono la radiazione nell’area rossa dello spettro. In particolare, nella gamma di 685-690 nanometri, al confine con l’area dell'infrarosso. Questa luce è altamente penetrante. Può essere facilmente prodotta da laser, LED o lampade alogene. A volte anche la luce del sole va bene.
Il fotosensibilizzatore assorbe un quantum di luce, entra in uno stato di eccitazione e trasferisce l'energia che riceve alle molecole di ossigeno, che cambiano stato da tripletto a singoletto. Questo processo si verifica in una molteplicità di contesti, dal momento che il gas dissolto nei tessuti corporei è contenuto nell’aria e nell’acqua.
Una delle più promettenti terapie contro il cancro è la terapia fotodinamica (PDT), che si basa proprio su questo meccanismo. Le molecole fotosensibilizzanti vengono inoculate nel corpo, penetrano nelle cellule maligne e il tessuto tumorale viene poi irradiato con un laser. L'ossigeno singoletto innesca l'apoptosi, ossia il suicidio cellulare. Il fotosensibilizzatore nei mitocondri distrugge le strutture dell'organello e danneggia il DNA nucleare. Infine, la distruzione della membrana cellulare innesca la necrosi.
Per la PDT vengono utilizzate decine di fotosensibilizzatori. I più promettenti sono quelli che possono essere indirizzati in maniera mirata alle cellule maligne. Questi sono ancora in fase di sviluppo.
I fotosensibilizzatori sono anche ampiamente utilizzati nei servizi di trasfusione del sangue per la decontaminazione del plasma del donatore, in odontoiatria per la disinfezione dei canali dentali e per il trattamento di ferite e ustioni, infezioni della pelle e delle mucose.
Il fotosensibilizzatore, in grado di uccidere germi e virus, è però innocuo per il corpo. Infatti, il grado di sensibilità delle cellule animali, e quindi anche umane, a queste sostanze è di due ordini di grandezza inferiore a quella dei microrganismi. La superficie dei batteri è caricata negativamente e attrae elettrostaticamente i composti cationici, compresi i fotosensibilizzatori. Anche i virus presentano aree caricate negativamente.
Questa illustrazione, creata presso i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), rivela la morfologia ultrastrutturale esibita dai coronavirus. Si notano le punte che adornano la superficie esterna del virus, che conferiscono l'aspetto di una corona che circonda il virione, se vista elettronicamente. Un nuovo coronavirus, chiamato Sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), è stato identificato come la causa di un'epidemia di malattia respiratoria rilevata per la prima volta a Wuhan, in Cina, nel 2019. La malattia causata da questo virus è stata chiamata malattia da coronavirus 2019 (COVID-19). - Sputnik Italia, 1920, 28.11.2021
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Un virus 'spelacchiato'

Gli scienziati russi sono stati a lungo impegnati nell'inattivazione fotodinamica degli agenti patogeni, quali il virus dell'influenza aviaria e varianti ospedaliere di batteri resistenti agli antibiotici (Pseudomonas, Klebsiella e Acinetobacter).
Valeva la pena testare questo metodo anche contro il coronavirus. Quindi, i ricercatori del Dipartimento di Biofisica dell'Università Statale di Mosca, insieme ai colleghi del Centro di Ricerca per la Medicina Fondamentale e Traslazionale (Novosibirsk) e il Centro Federale di Ricerca Clinica FMBA (Mosca) hanno fatto una vera scoperta.
Utilizzando le tecniche di simulazione molecolare, i ricercatori hanno confrontato la capacità di diversi fotosensibilizzatori cationici di legarsi alle proteine Spike di SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV-2. È emerso che lo zinco ZnPcChol8+ è l'opzione ottimale.

“Abbiamo già osservato che la disinfezione fotodinamica 'spelacchia' il virus dell'influenza aviaria, facendo cadere le sue 'Spike'", afferma Marina Strakhovskaya, una delle principali ricercatrici del Dipartimento di Biofisica dell'Università statale di Mosca. “La sfida consisteva nel trovare un bersaglio sulla superficie del coronavirus, su cui il fotosensibilizzatore potesse agganciarsi. Supponiamo di voler colpire un bersaglio con una freccia, ma la freccia vola al massimo per 5 metri e il bersaglio si trova a 10 metri. L'ossigeno singoletto è una freccia. Ha una portata limitata in un ambiente acquatico, perché viene disattivato dalle molecole d'acqua molto rapidamente. Quindi è necessario che la sostanza che genera l'ossigeno singoletto sia vicina all'obiettivo. Abbiamo scoperto che alla giunzione tra il fusto e la parte superiore della punta (Spike) del coronavirus, si concentrano gli amminoacidi con carica negativa. Questi sono i punti in cui aderiscono le molecole di fotosensibilizzatore caricate positivamente. L'ossigeno singoletto non solo distrugge la proteina Spike, ma riesce anche a raggiungere la membrana del virus e a danneggiarla".

Gli scienziati hanno condotto una serie di esperimenti in un mezzo acquoso, contenente 100.000 virioni per millilitro. Hanno aggiunto un fotosensibilizzatore alla sospensione, l'hanno illuminata con LED rossi e si sono assicurati che le particelle del virus perdessero completamente la loro capacità di infettare le cellule animali e moltiplicarsi. Queste brillavano con un'intensità di 10-15 milliwatt per centimetro quadrato e la concentrazione di fotosensibilizzante nell'acqua era di solo 1-5 micromoli per litro. Si tratta di una concentrazione esigua, non pericolosa per gli esseri umani.
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Gli scienziati hanno riportato la scoperta nella rivista Viruses. Lo studio è ancora in fase di test in laboratorio, ma le prospettive sono molto promettenti. È possibile sterilizzare strumenti e dispositivi medici, disinfettare volumi d'acqua o sistemi di ventilazione dell'aria. Questo sarebbe chiaramente un grande aiuto nella lotta alla pandemia.
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