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L'esposizione a calore elevato neutralizza SARS-CoV-2 in meno di un secondo

La ricerca del Texas A&M mostra che l'esposizione alle alte temperature può neutralizzare il virus, impedendogli di infettare un altro ospite umano Credito: Texas…

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La ricerca del Texas A&M mostra che l'esposizione alle alte temperature può neutralizzare il virus, impedendogli di infettare un altro ospite umano

Arum Han, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica presso la Texas A&M University, ei suoi collaboratori hanno progettato un sistema sperimentale che mostra l'esposizione di SARS-CoV-2 a una temperatura molto elevata, anche se applicata per meno di un secondo, può essere sufficiente per neutralizzare il virus in modo che non possa più infettare un altro ospite umano.

L'applicazione di calore per neutralizzare COVID-19 è stata dimostrata in precedenza, ma in studi precedenti le temperature venivano applicate da uno a 20 minuti. Questo lasso di tempo non è una soluzione pratica, poiché applicare il calore per un lungo periodo di tempo è difficile e costoso. Han e il suo team hanno ora dimostrato che il trattamento termico per meno di un secondo inattiva completamente il coronavirus, fornendo una possibile soluzione per mitigare la diffusione in corso di COVID-19, in particolare attraverso la trasmissione aerea a lungo raggio.

La Medistar Corporation si è rivolta alla leadership e ai ricercatori del College of Engineering nella primavera del 2020 per collaborare ed esplorare la possibilità di applicare calore per un breve periodo di tempo per uccidere COVID-19. Subito dopo, Han e il suo team si sono messi al lavoro e hanno costruito un sistema per indagare sulla fattibilità di tale procedura.

Il loro processo funziona riscaldando una sezione di un tubo di acciaio inossidabile, attraverso il quale viene fatta passare la soluzione contenente il coronavirus, ad alta temperatura e quindi raffreddando la sezione immediatamente dopo. Questa configurazione sperimentale consente di riscaldare il coronavirus che attraversa il tubo solo per un periodo di tempo molto breve. Attraverso questo rapido processo termico, il team ha scoperto che il virus era completamente neutralizzato in un tempo significativamente più breve di quanto precedentemente ritenuto possibile. I loro risultati iniziali sono stati rilasciati entro due mesi dagli esperimenti di proof-of-concept.

Han ha detto che se la soluzione viene riscaldata a quasi 72 gradi Celsius per circa mezzo secondo, può ridurre il titolo del virus, o la quantità del virus nella soluzione, di 100.000 volte, il che è sufficiente per neutralizzare il virus e prevenirne la trasmissione.

"Il potenziale impatto è enorme", ha detto Han. “Ero curioso di sapere quanto alte temperature possiamo applicare in quanto breve lasso di tempo e di vedere se possiamo effettivamente disattivare il coronavirus con un tempo molto breve. E se una simile strategia di neutralizzazione del coronavirus basata sulla temperatura funzionerebbe o meno da un punto di vista pratico. Il motivo principale è stato: "Possiamo fare qualcosa che possa mitigare la situazione con il coronavirus?" "

La loro ricerca è stata pubblicata sulla copertina del numero di maggio della rivista Biotechnology and Bioengineering.

Non solo questo trattamento termico al di sotto del secondo è una soluzione più efficiente e pratica per fermare la diffusione di COVID-19 attraverso l'aria, ma consente anche l'implementazione di questo metodo nei sistemi esistenti, come i sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria. .

Può anche portare a potenziali applicazioni con altri virus, come il virus dell'influenza, che si diffondono anche attraverso l'aria. Han ei suoi collaboratori si aspettano che questo metodo di inattivazione termica possa essere ampiamente applicato e avere un vero impatto globale.

"L'influenza è meno pericolosa ma si rivela comunque mortale ogni anno, quindi se questo può portare allo sviluppo di un sistema di purificazione dell'aria, sarebbe un grosso problema, non solo per il coronavirus, ma per altri virus presenti nell'aria in generale", ha detto Han. .

Nel loro lavoro futuro, gli investigatori costruiranno un chip di test su scala microfluidica che consentirà loro di trattare a caldo i virus per periodi di tempo molto più brevi, ad esempio, decine di millisecondi, con la speranza di identificare una temperatura che consenta al virus essere inattivato anche con un tempo di esposizione così breve.

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Gli autori principali del lavoro sono i ricercatori post-dottorato di ingegneria elettrica, Yuqian Jiang e Han Zhang. Altri collaboratori di questo progetto sono il professor Julian L. Leibowitz e il professore associato Paul de Figueiredo del College of Medicine; ricercatore post-dottorato biomedico Jose A. Wippold; Jyotsana Gupta, ricercatore associato in patogenesi microbica e immunologia; e Jing Dai, assistente ricercatore in ingegneria elettrica.

Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni da Medistar Corporation. Diversi membri del personale di ricerca del team del progetto sono stati inoltre supportati da sovvenzioni del National Institutes of Health's National Institute of Allergy and Infectious Diseases.

Collegamento al video di YouTube: https://youtu.be/noke1baewDs

Didascalia video di YouTube: trattamento termico inferiore al secondo del coronavirus

Credito video: Texas A&M University College of Engineering

Link alla rivista: https://onlinelibrary.wiley.com/toc/10970290/2021/118/5

https://today.tamu.edu/2021/04/26/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

Il loro processo funziona riscaldando una sezione di un tubo di acciaio inossidabile, attraverso il quale viene fatta passare la soluzione contenente il coronavirus, ad alta temperatura e quindi raffreddando la sezione immediatamente dopo. Questa configurazione sperimentale consente di riscaldare il coronavirus che attraversa il tubo solo per un periodo di tempo molto breve. Attraverso questo rapido processo termico, il team ha scoperto che il virus era completamente neutralizzato in un tempo significativamente più breve di quanto precedentemente ritenuto possibile. I loro risultati iniziali sono stati rilasciati entro due mesi dagli esperimenti di proof-of-concept.

Source: https://bioengineer.org/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

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I girini di rana velenosa possono sopravvivere (quasi) ovunque

Dal succo d'arancia all'acqua di mare, e tra la terra e l'edificio di 4 pianiCredit: Andrius Pašukonis/Stanford University Un gruppo di ricercatori…

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Un gruppo di ricercatori dell'Università di Jyvaskyla e della Stanford University ha fatto parte di una spedizione nella Guyana francese per studiare le rane tropicali in Amazzonia. Varie specie di anfibi di questa regione utilizzano pozze d'acqua effimere come vivai e mostrano preferenze uniche per specifiche caratteristiche fisiche e chimiche. Nonostante le preferenze specifiche per specie, i ricercatori sono rimasti sorpresi di scoprire che i girini della rana velenosa colorante sopravvivono in un'incredibile gamma di siti di deposizione sia chimici (pH 3-8) che verticali (0-20 m di altezza). Questa ricerca è stata pubblicata sulla rivista Ecology and Evolution nel giugno 2021.

Le rane neotropicali sono speciali perché, a differenza delle specie nelle regioni temperate, molte rane tropicali depongono le uova a terra. Questo diventa un problema una volta che i girini (che respirano usando le branchie, come i pesci) si schiudono sul suolo della foresta, ma le rane velenose hanno sviluppato soluzioni innovative per portare i loro girini in habitat acquatici adatti: le cavalcate. In molte di queste specie riproduttive terrestri, i padri trasporteranno girini appena schiusi dal terreno a pozze d'acqua formate dalla vegetazione (come alberi caduti o bromelie).

La ricercatrice Chloe Fouilloux e i leader del team, la dott.ssa Bibiana Rojas dell'Università di Jyvaskyla, in Finlandia, e il dott. Andrius Pasukonis della Stanford University, volevano sapere se specie diverse (Dendrobates tinctorius, Allobates femoralis e Osteocephalus oophagus) considerassero una combinazione di fattori biologici, fisici, o caratteristiche chimiche delle piscine nella scelta degli asili nido per i loro piccoli.

Per scoprirlo, questo gruppo di otto ricercatori ha campionato più di 100 piscine in due anni, il che ha comportato la ricerca di siti di deposizione adatti che variavano dal suolo a oltre 20 metri di altezza verticale (raggiungibili arrampicandosi sugli alberi).

Delle tre specie, l'estensione e la tolleranza dei girini di D. tinctorius (rana velenosa che tinge) era al di là di ciò che i ricercatori immaginavano fisiologicamente possibile: girini sani sono stati trovati in una serie di pozze con un pH compreso tra 3 e 8, che rappresenta un cambiamento di 100.000 volte della concentrazione di ioni idrogeno; in altre parole, questi girini si stavano sviluppando con successo in pozze di ciò che è chimicamente più acido del succo d'arancia in pozze che hanno concentrazioni ioniche simili all'acqua di mare!

Le scelte di deposizione della tintura delle rane velenose hanno confuso i ricercatori anche in altri modi: i girini di questa specie sono cannibali aggressivi, motivo per cui di solito si trovano a bassa densità (1-2 girini) per pool.

“Tuttavia, in questo studio, abbiamo trovato diversi casi di più di 10 girini di questa specie che coesistono nello stesso vivaio. Il motivo per cui i padri depositano così tanti cannibali all'interno della stessa piscina, o se il cannibalismo si verifica all'interno di queste piscine speciali, deve ancora essere testato", afferma la ricercatrice PhD Chloe Fouilloux dell'Università di Jyväskylä.

Maschi più sani che trasportano i loro girini in condizioni più adatte?

Dal punto di vista dei genitori, è stato scoperto che i padri delle rane velenose coloranti portano i loro girini a più di 20 metri dal suolo della foresta: per una rana lunga circa 4 centimetri, 20 metri sono 500 volte la lunghezza del loro corpo. In termini umani, questa impresa fisica equivarrebbe ad avere una persona di 1,65 metri che si arrampica su un albero gigante (inesistente, ovviamente) di circa 825 metri!

Ma perché i padri a volte portano i loro girini a un metro di distanza da dove sono nati e altre volte li trasportano sulle cime degli alberi?

Quando si osservano le tendenze chimiche e biologiche, sembra che i vivai più "comodi" dal punto di vista biologico si trovano più in alto negli alberi. Una possibile spiegazione per questa scoperta è che i maschi più sani sono in grado di investire più energia nel trasportare i loro girini in condizioni più adatte, ma questo è qualcosa che dovrebbe essere studiato in futuro. In definitiva, resta molto da imparare sulla fisiologia e sulle cure parentali di questi animali; il grado di flessibilità chimica riscontrato in questi girini è estremamente insolito e il segreto alla base della loro resilienza rimane sconosciuto.

“Questo lavoro aiuta a evidenziare la straordinaria diversità osservata tra e tra le specie in natura: i genitori di specie diverse danno la priorità a caratteristiche uniche quando scelgono le piscine per allevare la loro prole, il che modella sia il modo in cui le specie interagiscono tra loro sia il modo in cui si specializzano nell'occupare parti diverse del l'ambiente”, afferma la dott.ssa Bibiana Rojas dell'Università di Jyväskylä.

Questa variazione apre le porte a ricerche future che esplorano come le specie si influenzano a vicenda e come la scelta della piscina da parte dei genitori influenzi lo sviluppo e la sopravvivenza dei girini.

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La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Ecology and Evolution il 15 giugno 2021: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741

Per maggiori informazioni:

Chloe Fouilloux, Università di Jyvaskyla, [e-mail protetta], tel. +358 41 725 7825

Bibiana Rojas, Università di Jyvaskyla, [e-mail protetta], tel. +358 40 805 4622

Andrius Pasukonis, Università di Stanford, [e-mail protetta]

Specialista in comunicazione Tanja Heikkinen, Università di Jyvaskyla, [e-mail protetta], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/en

https://www.jyu.fi/science/en

Twitter: @uniofjyvaskyla Facebook: @JyvaskylaUniversity

https://www.jyu.fi/en/current/archive/2021/06/dal-succo-d'arancia-all'acqua-di-mare-e-tra-il-veleno-di-terra-e-un-edificio-a 4 piani- i girini-rana-possono-sopravvivere-quasi-ovunque

Source: https://bioengineer.org/poison-frog-tadpoles-can-survive-almost-anywhere/

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Bioingegnere

Gli scienziati dimostrano un nuovo approccio promettente per il trattamento della fibrosi cistica

Scienziati guidati dai ricercatori della UNC School of Medicine Silvia Kreda, Ph.D., e Rudolph Juliano, Ph.D., hanno creato una terapia oligonucleotidica migliorata…

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Gli scienziati guidati dai ricercatori della UNC School of Medicine Silvia Kreda, Ph.D., e Rudolph Juliano, Ph.D., hanno creato una strategia di terapia oligonucleotidica migliorata con il potenziale per il trattamento di altre malattie polmonari, come la BPCO e l'asma

CHAPEL HILL, NC – Gli scienziati della UNC School of Medicine hanno guidato una collaborazione di ricercatori per dimostrare una nuova strategia potenzialmente potente per il trattamento della fibrosi cistica (FC) e potenzialmente un'ampia gamma di altre malattie. Coinvolge piccole molecole di acido nucleico chiamate oligonucleotidi che possono correggere alcuni dei difetti genetici che sono alla base della CF ma non sono affrontati dalle terapie modulatori esistenti. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo metodo di somministrazione che supera i tradizionali ostacoli nell'ottenere oligonucleotidi nelle cellule polmonari.

Come gli scienziati hanno riportato sulla rivista Nucleic Acids Research, hanno dimostrato la sorprendente efficacia del loro approccio nelle cellule derivate da un paziente CF e nei topi.

"Con la nostra piattaforma di rilascio di oligonucleotidi, siamo stati in grado di ripristinare l'attività della proteina che non funziona normalmente nella FC e abbiamo visto un effetto prolungato con una sola dose modesta, quindi siamo davvero entusiasti del potenziale di questa strategia, ” ha affermato l'autore senior dello studio Silvia Kreda, PhD, professore associato presso il Dipartimento di Medicina dell'UNC e il Dipartimento di Biochimica e Biofisica dell'UNC e membro del Marsico Lung Institute presso la Scuola di Medicina dell'UNC.

Kreda e il suo laboratorio hanno collaborato allo studio con un team guidato da Rudolph Juliano, PhD, Boshamer Distinguished Professor Emeritus nel Dipartimento di Farmacologia dell'UNC e co-fondatore e Chief Scientific Officer della startup biotecnologica Initos Pharmaceuticals.

Circa 30.000 persone negli Stati Uniti hanno la FC, una malattia ereditaria in cui le mutazioni genetiche causano l'assenza funzionale di un'importante proteina chiamata CFTR. In assenza di CFTR, il muco che riveste i polmoni e le vie aeree superiori diventa disidratato e altamente suscettibile alle infezioni batteriche, che si verificano frequentemente e portano a danni polmonari progressivi.

I trattamenti per la FC ora includono farmaci modulatori CFTR, che in molti casi ripristinano efficacemente la funzione CFTR parziale. Tuttavia, i modulatori CFTR non possono aiutare circa il dieci percento dei pazienti CF, spesso perché il difetto genetico sottostante è del tipo noto come difetto di splicing.

CF e difetti di giunzione

Lo splicing è un processo che si verifica quando i geni vengono copiati – o trascritti – in filamenti temporanei di RNA. Un complesso di enzimi e altre molecole quindi sminuzza il filamento di RNA e lo riassembla, in genere dopo aver eliminato alcuni segmenti indesiderati. Lo splicing si verifica per la maggior parte dei geni umani e le cellule possono riassemblare i segmenti di RNA in modi diversi in modo da poter creare versioni diverse di una proteina da un singolo gene. Tuttavia, i difetti nello splicing possono portare a molte malattie, inclusa la CF quando la trascrizione del gene CFTR è mal giuntata.

In linea di principio, oligonucleotidi opportunamente progettati possono correggere alcuni tipi di difetti di splicing. Negli ultimi anni la Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha approvato due terapie “splice switching oligonucleotide” per le malattie muscolari ereditarie.

In pratica, tuttavia, ottenere oligonucleotidi nelle cellule e nelle posizioni all'interno delle cellule in cui possono correggere i difetti di giunzione dell'RNA è stato estremamente difficile per alcuni organi.

"È stato particolarmente difficile ottenere concentrazioni significative di oligonucleotidi nei polmoni per colpire le malattie polmonari", ha detto Kreda.

Gli oligonucleotidi terapeutici, quando iniettati nel sangue, devono affrontare una lunga serie di sistemi biologici progettati per proteggere il corpo da virus e altre molecole indesiderate. Anche quando gli oligonucleotidi entrano nelle cellule, il più delle volte sono intrappolati all'interno di vescicole chiamate endosomi e vengono rimandati all'esterno della cellula o degradati dagli enzimi prima che possano mai svolgere il loro lavoro.

Una nuova strategia di consegna

La strategia sviluppata da Kreda, Juliano e dai loro colleghi supera questi ostacoli aggiungendo due nuove funzionalità per la giunzione degli oligonucleotidi di commutazione: in primo luogo, gli oligonucleotidi sono collegati a brevi molecole simili a proteine ​​chiamate peptidi che sono progettate per aiutarli a distribuirsi nel corpo ed entrare nelle cellule. In secondo luogo, esiste un trattamento separato con piccole molecole chiamate OEC, sviluppato da Juliano e Initos, che aiutano gli oligonucleotidi terapeutici a sfuggire al loro intrappolamento all'interno degli endosomi.

I ricercatori hanno dimostrato questo approccio combinato in cellule delle vie aeree coltivate da un paziente umano CF con una mutazione comune con difetto di splicing.

"Aggiungendolo solo una volta a queste cellule, a una concentrazione relativamente bassa, ha sostanzialmente corretto CFTR a un livello normale di funzionamento, senza prove di tossicità per le cellule", ha detto Kreda.

I risultati sono stati molto migliori con che senza OEC e sono migliorati con la dose di OEC.

Non esiste un modello murino per il difetto di splicing CF, ma i ricercatori hanno testato con successo il loro approccio generale utilizzando un oligonucleotide diverso in un modello murino di un difetto di splicing che colpisce un gene reporter. In questi esperimenti, i ricercatori hanno osservato che la correzione del difetto di splicing nei polmoni del topo è durata per almeno tre settimane dopo un singolo trattamento, suggerendo che i pazienti che assumono tali terapie potrebbero aver bisogno solo di un dosaggio sporadico.

I ricercatori ora pianificano ulteriori studi preclinici sul loro potenziale trattamento della FC in preparazione di possibili studi clinici.

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Yan Dang, Catharina van Heusden, Veronica Nickerson, Felicity Chung, Yang Wang, Nancy Quinney, Martina Gentzsch e Scott Randell hanno contribuito a questo studio dal Marsico Lung Institute; Ryszard Kole, coautore del Dipartimento di Farmacologia dell'UNC.

La Cystic Fibrosis Foundation e il National Institutes of Health hanno sostenuto questo lavoro.

https://news.unchealthcare.org/2021/06/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Source: https://bioengineer.org/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

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La pelle artificiale ammaccabile potrebbe aiutare le protesi, i robot percepiscono le lesioni

Credito: adattato da ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c04911 Quando qualcuno urta il gomito contro un muro,…

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Credito: adattato da ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c04911

Quando qualcuno urta il gomito contro un muro, non solo sente dolore, ma potrebbe anche provare lividi. I robot e gli arti protesici non hanno questi segnali di avvertimento, che potrebbero portare a ulteriori lesioni. Ora, i ricercatori che riportano in ACS Applied Materials & Interfaces hanno sviluppato una pelle artificiale che rileva la forza attraverso segnali ionici e cambia anche colore dal giallo a un viola simile a un livido, fornendo un segnale visivo che si è verificato un danno.

Gli scienziati hanno sviluppato molti diversi tipi di skin elettroniche, o e-skin, in grado di percepire gli stimoli attraverso la trasmissione di elettroni. Tuttavia, questi conduttori elettrici non sono sempre biocompatibili, il che potrebbe limitarne l'uso in alcuni tipi di protesi. Al contrario, le pelli ioniche, o pelli I, usano gli ioni come portatori di carica, in modo simile alla pelle umana. Questi idrogel ionicamente conduttivi hanno una trasparenza, un'elasticità e una biocompatibilità superiori rispetto alle e-skin. Qi Zhang, Shiping Zhu e colleghi volevano sviluppare una I-skin che, oltre a registrare i cambiamenti nel segnale elettrico con una forza applicata, potesse anche cambiare colore per imitare i lividi umani.

I ricercatori hanno realizzato un organoidrogel ionico che conteneva una molecola, chiamata spiropirano, che cambia colore dal giallo pallido al viola bluastro sotto stress meccanico. Durante i test, il gel ha mostrato cambiamenti di colore e conduttività elettrica quando allungato o compresso e il colore viola è rimasto per 2-5 ore prima di sbiadire di nuovo in giallo. Quindi, il team ha registrato l'I-skin su diverse parti del corpo dei volontari, come il dito, la mano e il ginocchio. Piegarsi o allungarsi ha causato un cambiamento nel segnale elettrico ma non lividi, proprio come la pelle umana. Tuttavia, premere, colpire e pizzicare con forza e ripetutamente ha prodotto un cambiamento di colore. L'I-skin, che risponde come la pelle umana in termini di segnalazione elettrica e ottica, apre nuove opportunità per rilevare danni nei dispositivi protesici e nella robotica, affermano i ricercatori.

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Gli autori riconoscono il finanziamento della National Natural Science Foundation of China, il programma per Guangdong Introducing Innovative and Entrepreneurial Teams, Shenzhen Science and Technology Program, 2019 Special Program for Central Government Guiding Local Science and Technology Development: Environmental Purification Functional Materials Research Platform, Shenzhen Key Laboratory of Advanced Materials Product Engineering e il Fondo presidenziale CUHK-Shenzhen.

L'abstract che accompagna questo articolo è disponibile qui.

L'American Chemical Society (ACS) è un'organizzazione no-profit istituita dal Congresso degli Stati Uniti. La missione di ACS è far progredire l'impresa chimica più ampia e i suoi professionisti a beneficio della Terra e di tutta la sua gente. La Società è un leader globale nella promozione dell'eccellenza nell'educazione scientifica e nel fornire accesso alle informazioni e alla ricerca relative alla chimica attraverso le sue molteplici soluzioni di ricerca, riviste peer-reviewed, conferenze scientifiche, eBook e il periodico settimanale di notizie Chemical & Engineering News. Le riviste ACS sono tra le più citate, più attendibili e più lette all'interno della letteratura scientifica; tuttavia, la stessa ACS non conduce ricerche chimiche. In qualità di leader nelle soluzioni di informazione scientifica, la sua divisione CAS collabora con innovatori globali per accelerare le scoperte curando, collegando e analizzando la conoscenza scientifica del mondo. Gli uffici principali di ACS sono a Washington, DC e Columbus, Ohio.

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Source: https://bioengineer.org/bruisable-artificial-skin-could-help-prosthetics-robots-sense-injuries/

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