Биоцидные и противовирусные стратегии на основе нанонауки и квантовой науки

Пандемию COVID-19 вызвал коронавирус тяжёлого острого респираторного синдрома 2-го типа (SARS-CoV-2). По данным Всемирной организации здравоохранения, из-за распространения вариантов вируса по всему миру и более высокой скорости их передачи пандемия по-прежнему представляет серьёзную угрозу общественному здоровью. Для замедления пандемии и спасения жизней необходим комплекс мер: постоянная оценка ситуации и тщательная корректировка ответных мер общественного здравоохранения, дополненных лекарственной терапией, вакцинами и средствами защиты. Предполагается, что наноструктурированные частицы, разработанные с опорой на нанонауку и квантовую науку, позволяют создавать высокоэффективные противовирусные решения для профилактики, диагностики и лечения, включая маски, респираторы, наборы для диагностики COVID-19, вакцины и лекарственные препараты. Цель этого обзора — целостно и всесторонне представить различные наноструктуры, способные повысить эффективность противовирусных стратегий. Публикации за последние 18 месяцев свидетельствуют о применении квантовых точек, оксидов железа и кремния, полимерных и металлических наночастиц в диагностических тестах на COVID-19, вакцинах и средствах индивидуальной защиты. Квантовые точки показали перспективность в качестве более чувствительных зондов для визуализации при диагностике и прогнозировании исходов, а также носителей для контролируемого высвобождения препаратов, направленных против вируса. Нанонаука и квантовая наука помогли разработать усовершенствованные системы доставки вакцин: наноструктурированные материалы подходят для доставки антигенов, имитации вирусных структур и использования в качестве адъювантов. Кроме того, целенаправленная функционализация наноструктурированных материалов с опорой на нанонауку и квантовую науку открывает новые возможности для борьбы с будущими пандемиями. В обзоре приводятся примеры таких решений и объясняются лежащие в их основе явления квантовой физики и нанонауки: волновые функции, электростатические взаимодействия, силы Ван-дер-Ваальса, тепловые и электродинамические флуктуации, дисперсионные силы, эффекты усиления локального поля и образование активных форм кислорода. В обзоре обсуждается применение наноструктурированных материалов для выявления и профилактики инфекции SARS-CoV-2, а также для лечения этой инфекции, других известных вирусных заболеваний и будущих пандемий.