Nano-argiles comme pseudo-anticorps potentiels pour COVID-19

Contexte

L'émergence soudaine et la propagation rapide du nouveau coronavirus, le SRAS-CoV-2, ont considérablement affecté la santé et la vie des êtres humains en plus d'affecter de manière critique l'économie mondiale. Le SRAS-CoV-2 spike S se lie avec une affinité élevée à l'enzyme humaine de conversion de l'angiotensine 2 (hACE2) et l'utilise comme récepteur d'entrée pour envahir les cellules cibles (Fig. 1a, b) [1]. La protéine de pointe à la surface du virus médie l'entrée du coronavirus dans les cellules hôtes. La protéine de pointe du SRAS-CoV-2 contient un domaine de liaison au récepteur (RBD) qui reconnaît explicitement comme son récepteur hACE2 [2, 3]. La surface de hACE2 contient deux points chauds de liaison au virus qui sont essentiels pour la liaison du SARS-CoV-2 S. Plusieurs mutations naturellement sélectionnées dans le SARS-CoV-2 RBD entourent ces points chauds et régulent l'infectiosité, la pathogenèse et les transmissions inter-espèces et interhumaines du SARS-CoV-2 [2, 4, 5].

Schémas de l'attaque du SARS-CoV-2 sur le hACE2 humain et de la réponse du système immunitaire qui s'ensuit. un , b RBD liant hACE2 sans interférence. c Le RBD s'est complexé avec l'anticorps au niveau du site de fixation du récepteur et est donc en compétition avec hACE2. d RBD complexé avec RBD à un site autre que celui où le récepteur se fixe, entraînant une altération de la structure de RBD et une interruption de la liaison de verrouillage et de clé de RBD à hACE2

À l'heure actuelle, il n'existe aucun vaccin ou médicament approuvé cliniquement qui cible spécifiquement le SRAS-CoV-2. En suivant le protocole réel de développement d'un vaccin, la mise au point d'un vaccin efficace peut prendre beaucoup plus de temps. Le développement d'anticorps thérapeutiques contre le SRAS-CoV-2 suscite beaucoup d'intérêt. Malgré de nombreux efforts cependant, ces anticorps n'ont pas encore été découverts [6] sauf dans quelques essais [7]. Un essai a montré la puissante neutralisation du SRAS-CoV-2 en se liant au RBD de sa glycoprotéine S [8]. Dans cet essai [8], cocktails d'anticorps, un mélange de différents anticorps est recommandé en raison de l'effet de neutralisation accru qu'il a sur le SRAS-CoV-2. Cependant, l'utilisation d'anticorps dans le passé de patients convalescents du SRAS-CoV pour traiter l'infection par le SRAS-CoV a montré des effets indésirables chez les patients tels que l'amélioration dépendante des anticorps (ADE) provoquant une infectivité virale accrue et d'autres réponses immunitaires néfastes [7]. De plus, sur la base de l'expérience des efforts de développement de vaccins pour le SRAS-CoV et le MERS, les chances de matérialisation des efforts déployés pour le SARS-CoV-2 semblent assez minces. Par conséquent, les médicaments naturels/traditionnels qui ont des antécédents de consommation/ingestion sans danger par l'homme pourraient être considérés comme l'une des options de traitement du SRAS-CoV-2. Étant un matériau naturel et une histoire d'utilisation/consommation humaine, nous suggérons d'utiliser des « nano-argiles hautement chargées » comme bloqueurs de coronavirus et inhibiteurs de l'entrée médiée par les pointes dans les cellules humaines.

Les nano-argiles, matériaux naturels de taille nanométrique provenant des minéraux des roches sédimentaires, ont une très grande affinité pour les bactéries et les virus [9]. En raison de la substitution isomorphe dans leur structure moléculaire, ces nano-argiles présentent un déficit de charge sur leurs surfaces. Ce déficit de charge à leur surface est neutralisé par les molécules d'eau et les cations dissous (Fig. 2). La structure chargée et la grande surface des nanoparticules d'argile leur confèrent une affinité pour les entités chargées, comme on les trouve sur les surfaces bactériennes et les toxines bactériennes. Leurs propriétés biomédicales distinctes incluent une absorption élevée, la capacité d'engloutir des microbes et aucune toxicité. Chacun des minéraux argileux électriquement actifs a sa morphologie, ses caractéristiques et son comportement d'interaction distincts. L'application biomédicale la plus étudiée des nano-argiles comprend le fait de servir de supports et de complexes pour des médicaments anticancéreux tels que le 5-fluorouracile et le trastuzumab [11,12,13,14,15,16,17]. Ils ont donc été une médecine alternative potentielle pour plusieurs maladies [18,19,20,21,22]. Les nanoparticules d'argile, en raison de leur nature adhésive, ont également été utilisées comme supports pour la médecine à libération prolongée [15, 23]. Les nano-argiles ont également été utilisées avec succès pour adsorber et traiter le rotavirus bovin et le coronavirus bovin [24]. Les chercheurs [25] ont intercalé du méthotrexate (MTX), un agent anticancéreux, dans l'argile anionique pour créer un médicament nano-hybride. Ils ont utilisé la co-précipitation et la méthodologie hydrothermale subséquente pour préparer ce nano-hybride médicament-argile bidimensionnel chimiquement, structurellement et morphologiquement bien défini. Les chercheurs [26] ont découvert qu'en raison de la biocompatibilité et de la capacité de charge élevée, la nano-argile de bentonite pouvait être utilisée pour la préparation des véhicules d'administration de médicaments. Dans cette étude, ils ont préparé un complexe nano-argile doxorubicine-bentonite (complexe DOX-Bent) pour former un système d'administration de médicaments à libération prolongée pour la chimiothérapie intra-tumorale du mélanome. Comme l'argile montmorillonite est récemment étudiée pour être utilisée comme additif et matériau de support de médicament, ces composites de nano-argile font appel à leur utilisation sous diverses formes de dosage, principalement pour la libération contrôlée du médicament [27]. Les chercheurs [28] ont également découvert que les nano-argiles peuvent être utilisées dans les récents systèmes d'administration de médicaments à double fonction (DDS) pour avoir une efficacité dans l'administration de médicaments et ainsi réduire la toxicité de la doxorubicine (DOX) utilisée pour le traitement du cancer de la thyroïde. À l'aide d'une bibliothèque de 12 dendrimères Janus amphiphiles photo-clivables de type unique, les chercheurs [29] ont développé une plate-forme de vésicules de dendrimersomes auto-assemblants sensibles à la lumière. Semblables aux nano-argiles, les nano-vésicules organiques imitant un virus bioactif modifiées en surface à partir de (glyco) dendrimérosomes ont des modifications structurelles qui contribuent à manifester le SRAS-CoV-2 et les interactions moléculaires pathogènes de l'hôte qui aident le virus à s'échapper du système immunitaire humain [30].

un Image SEM et b la structure moléculaire correspondante de la Na-montmorillonite montrant la configuration, la substitution isomorphe, le déficit de charge et les cations intercouches (d'après [10])

Grâce à des recherches antérieures considérables, nous avons développé une caractérisation de base et une modélisation du comportement des minéraux argileux chargés [31,32,33], et leurs applications dans le contrôle des métastases cancéreuses [10], des études in vitro et in vivo sur le traitement du mélanome [34] , et les études de dépôt de calcium/régénération osseuse [35]. Dans une étude précédente des auteurs [35], il a été démontré que les nanoparticules d'argile avaient une affinité élevée avec les surfaces chargées. L'affinité d'attraction élevée des nano-argiles et l'augmentation de l'attraction d'adhésion non spécifique des cellules cancéreuses font des nano-argiles des candidats favorables pour contrôler les métastases cancéreuses. Dans cette étude, nous avons démontré l'utilisation possible de deux minéraux argileux chargés pour contrôler la métastase des cellules cancéreuses :la Na-montmorillonite (SWy-3) et la palygorskite (PFl-l). Suite aux résultats des recherches antérieures des auteurs [35] sur l'utilisation de ces nano-argiles pour le contrôle des métastases cancéreuses, nous avons également, à travers des études in vitro et in vivo, établi que ces nano-argiles ont des effets inhibiteurs sur le mélanome cellules cancéreuses, principalement sur la prolifération et la viabilité cellulaires [34]. Dans ces études précédentes, en plus des expériences de laboratoire, des simulations au niveau moléculaire ont également été réalisées sur les interactions entre la nano-argile et les cellules. Ces simulations ont permis d'évaluer le niveau relatif de cohésion/affinité dans les interactions avec et sans nanoparticules d'argile.

Sur la base de toute l'expérience ci-dessus des auteurs sur le potentiel de haute affinité des nano-argiles, nous proposons que les nano-argiles pourraient être imitées comme des anticorps et peuvent ainsi attirer et engloutir les coronavirus avant qu'ils ne s'engagent avec hACE2 humain. Cet article est une première étape vers l'établissement de cette perception à travers une approche de simulation et de modélisation au niveau moléculaire. Sur la base des résultats des simulations au niveau moléculaire, un aperçu des recommandations pour les prochaines phases de la recherche in vitro et in vivo est également fourni. Comme ces nano-argiles sont également utilisées avec succès comme supports de médicaments, nous partons également du principe qu'elles peuvent également être injectées/ingérées en tant que médicaments « argiles seules » et, par conséquent, nous avons proposé une méthodologie provisoire d'administration des nano-argiles à cette fin.

Matériaux—Molécules

Sélection et formulation du SARS-CoV-2 et hACE2

Les molécules de SARS-CoV-2 spike S et hACE2 ont été acquises à partir du site Web de la banque de données de protéines RCSB [36,37,38]. Les modèles moléculaires du SARS-CoV-2 spike S et hACE2 formulés dans le logiciel Materials Studio [39] sont respectivement illustrés aux Fig. 3a, b. Avant d'être soumises aux simulations, ces molécules ont été chargées en utilisant la méthode d'équilibrage de charge QEq du logiciel.

Modèles au niveau moléculaire de a Pic SARS-CoV-2, b hACE2 et c Cristallite de Na-montmorillonite formulée dans le logiciel Materials Studio

Sélection et formulation de cristallite de nano-argile

La na-montmorillonite, l'un des membres les plus actifs du groupe des minéraux argileux des smectites, a été sélectionnée pour l'étude. La na-montmorillonite est une smectite d'argile phyllosilicatée stratifiée (Fig. 2). Sous la forme colloïdale, l'espace entre les couches voisines peut contenir des cations libres de sodium, de calcium ou de magnésium qui sont attirés électrostatiquement par des surfaces externes chargées négativement [40]. Dans son état de poudre sèche, la Na-montmorillonite existe sous forme de flocons/feuilles équidimensionnels avec des dimensions d'environ 0,5 × 0,5 × 0,001 micron (Fig. 2a). Ces charges négatives sur leurs surfaces intercalaires sont équilibrées par les cations. En tant que colloïdes, les cations intercalaires se dissocient des particules d'argile et s'associent aux autres surfaces chargées négativement. Ces particules ont également des bords chargés positivement en raison de la présence de liaisons rompues à leurs extrémités. La morphologie et d'autres caractéristiques de ces nano-argiles sont fournies dans le tableau 1, tandis que la formulation de leurs cristallites dans le logiciel Materials Studio est expliquée ci-dessous.

Dans le logiciel, les cristallites de Na-montmorillonite ont été formulées sur la base de propriétés fondamentales telles que la CEC, les cations échangeables et les charges intercouches (tableau 1). La taille de la taille moléculaire/cristalline a été sélectionnée sur la base des résultats de l'analyse de la taille des particules en utilisant la technique de diffusion dynamique de la lumière (DLS) [10]. La forme finale de cristallite d'argile créée dans le logiciel est illustrée à la figure 3c. Après la préparation de ces cristallites dans le mode de conception du logiciel en utilisant les propriétés inhérentes, celles-ci ont été chargées en utilisant la méthode d'équilibrage de charge QEq du logiciel.

Méthodes — Simulations au niveau moléculaire

Cette partie de l'étude consistait en la simulation et l'évaluation des interactions du pic SARS-CoV-2 avec des cristallites d'argile et avec hACE2. Bien que ces modèles ne soient peut-être pas la réplication complète des conditions in vitro réelles, ils ont été incorporés avec toutes les interactions essentielles et sont tout à fait bien adaptés à l'étude relative et comparative prévue.

Dans le logiciel, la sorption et les simulations des configurations formulées du SARS-CoV-2 S, des cristallites de Na-montmorillonite et de hACE2 ont été réalisées à l'aide des techniques de Monte Carlo (MC) et de mécanique moléculaire (MM). L'amélioration de l'affinité dans toutes les configurations simulées a été évaluée en termes de densité d'énergie de cohésion (CED) calculée - CED étant considérée comme une mesure de la cohésion du système moléculaire. En raison des calculs de grande taille impliqués dans les simulations, ces calculs ont été effectués à l'aide des installations de calcul haute performance (HPC) de KFUPM, KSA. La méthodologie globale et le choix de méthodes particulières et les paramètres de simulation étaient basés sur les recherches antérieures des auteurs [41,42,43,44,45,46,47], tandis qu'il est détaillé dans la section suivante.

Interactions SARS-CoV-2 Spike (S) avec hACE2 et cristallites d'argile

Pour simuler l'interaction du SARS-CoV-2 S avec des cristallites d'argile, divers nombres de cristallites d'argile Na-montmorillonite ont été sorbés sur le modèle SARS-CoV-2 S. Pour ces simulations de sorption, la méthode Metropolis Monte Carlo a été sélectionnée dans le module Sorption du logiciel. Dans chaque étape de sorption, les cristallites d'argile occupent des espaces autour du modèle de pointe S pour abaisser l'énergie globale du complexe. Le nombre requis de cristallites a été sorbé en un maximum de 25 000 étapes, puis l'énergie du système a été minimisée à l'aide du module Forcite du logiciel basé sur les principes MD. Le processus de sorption similaire a été répété pour la modélisation de l'interaction de la molécule de pointe SARS-CoV-2 avec hACE2. Dans ce processus, les molécules hACE2 ont été sorbées autour du RBD du pic S du SARS-CoV-2. Une fois le processus de sorption terminé, l'énergie de la formulation a été minimisée à l'aide du module basé sur MD du logiciel.

Le module Forcite du logiciel intégrant l'ensemble NPT (nombre constant de particules, pression et température) a été utilisé pour les simulations MD avec un champ de force universel modifié [41]. Les simulations ont été exécutées pendant 5 à 30 ps avec un intervalle de 0,5 fs ou jusqu'à ce qu'un volume constant soit obtenu. Un thermostat Berendsen avec une constante de décroissance de 0,1 µps a été utilisé pour contrôler la température pendant la simulation. Au cours des simulations MD, la température supposée a été maintenue constante à 310 K (37 °C) avec une pression atmosphérique (100 kPa). Un barostat Berendsen avec une constante de décroissance de 0,1 µps a été utilisé pour contrôler la pression du système. La méthodologie Berendsen a été considérée comme la plus appropriée pour les monocristallites après plusieurs essais impliquant d'autres thermostats et barostats disponibles dans le logiciel. Dans la méthode de Monte Carlo, les paramètres des rapports d'échange, de conformation, de rotation, de translation et de repousse ont été sélectionnés respectivement comme 0,39, 0,2, 0,2, 0,2 et 0,2 avec les probabilités correspondantes de 0,39, 0,2, 0,2, 0,2 et 0.2. Les amplitudes adaptées pour la rotation et la translation étaient respectivement de 5° et 1 Å.

Mesure de la densité d'énergie cohésive (CED)

Dans cette étude, l'évaluation du niveau d'affinité/de liaison dans les cristallites d'argile SARS-CoV-2 et les complexes SARS-CoV-2-hACE2 a été mesurée à travers les changements du CED. Après la sorption des cristallites d'argile et la performance subséquente de la dynamique moléculaire de chacune des configurations, le CED a été déterminé en utilisant l'option de densité d'énergie cohésive du module Forcite du logiciel. Les auteurs ont constaté que le concept CED, composé du total, van der Waals et CED électrostatiques, peut expliquer assez précisément les divers processus et interactions au niveau moléculaire et simuler l'étendue de l'affinité/liaison créée entre les complexes simulés [41,42 ,43,44,45,46,47]. Quantitativement, le CED est défini comme la quantité d'énergie nécessaire au passage de 1 µmol de matériau de la phase liquide à la phase gazeuse. C'est également une mesure de l'affinité/de l'attractivité mutuelle des molécules et s'exprime à la fois sous forme de forces électrostatiques et de forces de van der Waals, moyennées sur un ensemble NPT.

Dans le module Forcite, les énergies de van der Waals ont été évaluées à l'aide de seuils atomiques. Dans cette méthode, les interactions non liées sont simplement calculées à une distance de coupure, et les interactions au-delà de cette distance sont ignorées. Pour éviter les discontinuités causées par les coupures directes, la plupart des simulations utilisent une fonction de commutation pour désactiver en douceur les interactions non liées sur une plage de distances. Un potentiel effectif est créé en multipliant le potentiel réel par la fonction de lissage. Le choix de la fonction dans la plage intermédiaire est crucial et doit être continûment différentiable dans cette région afin que les forces puissent être calculées. Dans cette étude, une fonction de lissage de spline cubique a été utilisée avec une largeur de spline de 1  et une distance de coupure de 12,5  Å.

Résultats et discussions

La configuration finale du complexe SARS-CoV-2 S-hACE2 est illustrée sur la figure 4a, tandis que les complexes entre le pic SARS-CoV-2 et différents nombres de cristallites d'argile Na-montmorillonite sont respectivement illustrés sur les figures 4b, c. À des fins de comparaison, les CED totaux de diverses proportions/nombres de cristallites d'argile sur le pic SARS-CoV-2 et l'interaction de ce dernier avec hACE2 sont tracés sur la figure 5.

Résultats de simulation au niveau moléculaire dans le logiciel Materials Studio. un SARS-CoV-2 S et hACE2 (CED =1 J/cm ³ ), b Modèle SARS-CoV-2 S interagissant avec douze cristallites de Na-montmorillonite (CED =28 J/cm ³ ), et c Modèle SARS-CoV-2 S interagissant avec vingt-quatre cristallites de Na-montmorillonite (CED =154 J/cm ³ )—obtenu à l'aide de la technique de sorption implémentée dans le logiciel

Variation de la densité d'énergie de cohésion (CED) pour le SARS-CoV-2 S-hACE2 et les complexes du premier avec différents nombres de cristallites de Na-montmorillonite

Sur la base de notre expérience, nous avons émis l'hypothèse que les nano-argiles, en raison de leurs propriétés adhésives élevées, pourraient également agir comme inhibiteurs du SRAS-CoV-2. Ils peuvent le faire en s'associant fortement au pic S présent sur le SARS-CoV-2. Les résultats obtenus à partir des simulations au niveau moléculaire des interactions indiquent qu'en raison du CED très élevé entre le SARS-CoV-2 et les nano-argiles par rapport au premier et à l'hACE2 (Fig. 5), ils pourraient inhiber le SARS-CoV- 2 de s'engager avec hACE2. De plus, on pourrait également conclure à partir de la figure 5 que l'étendue de l'inhibition due aux nano-argiles est augmentée de manière dépendante de la quantité (du dosage).

Interactions nano-argile avec SARS-CoV-2 Spike S

Les auteurs, dans leurs recherches antérieures, ont démontré le rôle des nano-argiles dans la promotion de l'adhésion entre les cellules cancéreuses et leur microenvironnement et donc dans le contrôle des métastases [10]. Les mesures d'adhérence d'un mélange 75/25 de Na-montmorillonite et de palygorskite ont montré une augmentation de l'adhérence de 100 % parmi les cellules cancéreuses et les protéines de la matrice extracellulaire (Fig. 6a). Un SEM correspondant des nano-argiles liant les cellules Raji et les protéines de la fibronectine est montré sur la figure 6b. L'imagerie de l'échantillon a été réalisée en mode SEM dans un FEI ESEM-FEG XL-30 à la Miller School of Medicine, Université de Miami, Floride. Les auteurs ont également découvert dans leurs recherches précédentes que les attractions électrostatiques, van der Waals et ZP semblent dominer dans les processus d'adhésion [10]. Nous concluons que les mêmes mécanismes auraient également facilité la liaison des surfaces adhésives des nano-argiles à la pointe de SARS-COV-2 (Fig. 7). ZP est une mesure de la tendance à la dispersion ou à la floculation sous forme colloïdale, y compris les interactions avec les autres constituants présents dans le milieu de suspension. En règle générale, un potentiel zêta supérieur à 30 µmV (soit positif, soit négatif) indique une tendance à la dispersion, tandis qu'un potentiel zêta inférieur à 5 mV entraîne généralement une agglomération. Des tendances de dispersion plus élevées ZP des nanoparticules d'argile utilisées dans l'étude (− 24 à − 32 mV) conduisent à une tendance à la dispersion plus élevée et donc à la génération d'une surface spécifique plus élevée amplifiant les interactions avec le pic SARS-CoV-2. Bien que basées sur leur ZP, les nanoparticules de Na-montmorillonite ont un caractère hydrophile, elles, en présence de sels, favorisent également des mécanismes d'adhésion secondaire entre les surfaces hydrophobes et hydrophiles [10]. Il convient également de noter que ces nanoparticules d'argile ont une forte tendance à la dispersion en raison de leur nature hydrophile et des interactions acide-base (AB) répulsives relativement plus élevées (tableau 1). Une dispersion élevée, à son tour, entraîne la génération d'une surface spécifique élevée pour augmenter les interactions attractives. Des surfaces plus élevées favorisent de plus grandes attractions en raison des attractions de van der Waal et des forces électrostatiques entre les surfaces chargées de manière opposée. En outre, bien qu'à un degré relativement moindre, les bords chargés positivement des particules de Na-montmorillonite sont également attirés électriquement par le pic S.

un Résumé des mesures de force d'adhésion parmi les assemblages Raji-Raji-FN en utilisant l'AFM, avant et après traitement avec diverses proportions de nanoparticules d'argile Na-montmorillonite et palygorskite [10]. Les barres d'erreur représentent les variations dans les essais. b Image SEM de la liaison des cellules Raji et des protéines de fibronectine produites par des nano-argiles

Trois mécanismes possibles d'interactions de la nano-argile de montmorillonite avec le pic SARS-CoV-2 :(1) Attraction électrostatique entre les bords des nanoparticules chargées positivement et les ions Na/Ca avec les surfaces virales chargées négativement. (2) Attractions de Van der Waals. (3) Interactions électrostatiques ZP

Les résultats des simulations au niveau moléculaire pour l'interaction du pic SARS-CoV-2 avec les cristallites d'argile (Fig. 5) confirment également les comportements d'interaction ci-dessus. Il a été observé que la sorption des nanoparticules d'argile entraîne la formation de puissants champs d'attraction de van der Waals en interaction étroite. Ces champs d'attraction de van der Waals créent un CED plus élevé de la configuration argile/SARS-CoV-2. L'augmentation substantielle du CED total après l'ajout de cristallites d'argile (Fig. 5) est également un témoignage d'une très grande affinité du SARS-CoV-2 avec ces particules par rapport à l'affinité du premier avec hACE2.

Nano-argiles comme pseudo-anticorps

Sur la base de toutes les recherches actuelles et passées des auteurs, établissant le potentiel de haute affinité des nano-argiles, nous partons du principe que les nano-argiles pourraient être imitées comme des anticorps et peuvent ainsi attirer et engloutir les coronavirus avant qu'ils ne s'engagent avec hACE2 humain. Les anticorps sont des glycoprotéines synthétisées par les plasmocytes dans le cadre de la réponse immunitaire adaptative pour aider à éliminer l'infection du corps. Les anticorps aident à éliminer l'infection de plusieurs manières, telles que l'opsonisation des agents pathogènes pour faciliter la phagocytose, l'activation du système du complément, l'agglutination des microbes et la neutralisation des virus et des toxines. Lorsqu'ils sont liés aux protéines de surface virales, les anticorps empêchent l'entrée des virus dans la cellule en empêchant la fixation des virus à leur récepteur cible sur la cellule. La liaison aux anticorps peut se produire à différents sites de la protéine de surface, entraînant divers mécanismes qui provoquent le même effet. Dans le cas du SARS-CoV-2, deux mécanismes de neutralisation virale par des anticorps ont été observés [1, 48] et montrés dans les Fig. 1c, d. L'un des mécanismes implique la liaison directe d'anticorps au site de fixation du SARS-CoV-2-RBD, ce qui entraîne la compétition de l'anticorps avec le récepteur cible hACE2. Un autre mécanisme implique la liaison d'anticorps aux autres sites du RBD sans aucune compétition avec le récepteur cible. Ce dernier est impliqué dans la neutralisation par le plus puissant anticorps monoclonal (mAb) découvert dans l'étude [1, 48]. De manière analogue à l'interaction des anticorps avec le SARS-CoV-2 RBD, empêchant ce dernier de s'engager avec hACE2, un modèle de niveau moléculaire similaire est préparé pour les nano-argiles entraînant une inhibition similaire des coronavirus et illustré à la Fig. 8. En raison de leur très haute affinité, les nano-argiles seraient attirées par les pointes de SARS-CoV-2 et restreindraient ainsi l'engagement des RBD de ces pointes avec hACE2.

Mécanisme d'interaction des nanoparticules d'argile avec le pic SARS-CoV-2 inhibant l'interaction de cette dernière avec hACE2

Méthodologie d'administration de nano-argile proposée

L'utilisation de l'argile comme vecteur de médicament a été testée à plusieurs reprises, donnant des résultats prometteurs de peu ou pas de cytotoxicité pour les cellules du corps humain. Le minéral d'argile kaolinite a été testé pour une utilisation dans un système d'administration de médicament potentiel et s'est avéré avoir une biocompatibilité élevée et une très faible cytotoxicité [11]. La cytotoxicité des nanoparticules de poly (d,l-lactide-co-glycolide)/montmorillonite in vitro a également été démontrée comme négligeable [14]. Les nanocomposites palygorskite-polyéthylèneimine-fluorescéine isothiocyanate n'ont également présenté pratiquement aucune cytotoxicité in vitro [13]. Les auteurs ont également expérimenté l'injection de nano-argiles par voie sous-cutanée pour le traitement du mélanome lors d'études in vivo [34]. Sur la base de l'utilisation de l'argile comme vecteur de médicament anticancéreux et dans d'autres médicaments à libération prolongée [25,26,27,28], nous proposons que les nano-argiles puissent être injectées en tant que médicament « argile seul » sous réserve de la vérification in vivo et essais cliniques.

Bien que les nano-argiles ne soient pas biodégradables, une compréhension globale de la conception des nanoparticules inorganiques similaires avec leurs performances métaboliques dans le corps réalisée dans l'étude [49] pourrait également classer ces nano-argiles en tant qu'agents inorganiques pouvant être éliminés par le corps humain.

Conclusions et recommandations

Sur la base de toutes les recherches actuelles et passées des auteurs, établissant le potentiel de haute affinité des nano-argiles, celles-ci pourraient être imitées comme des anticorps et pourraient ainsi attirer et engloutir les coronavirus avant qu'ils ne s'engagent avec hACE2 humain.

Les résultats des simulations au niveau moléculaire de l'interaction du pic SARS-CoV-2 avec les cristallites d'argile entraînent la formation de puissants champs d'attraction de van der Waals en interaction étroite. Ces champs d'attraction de van der Waals créent un CED plus élevé de la configuration argile/SARS-CoV-2. L'augmentation substantielle du CED total après l'ajout de cristallites d'argile est également un témoignage d'une très grande affinité du SARS-CoV-2 avec ces particules par rapport à l'affinité du premier avec hACE2.

Nous proposons de poursuivre les recherches en réalisant des études d'interaction in vitro entre le SARS-CoV-2 et différents pourcentages de nano-argiles. Sur la base de la dose optimale de nano-argile développée en phase in vitro, nous proposons de réaliser des études in vivo sur les animaux. L'étude animale doit être réalisée avec et sans nano-argile pour finaliser la dose de nano-argile et doit jeter les bases des essais cliniques.

Disponibilité des données et des matériaux

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié.