Det finns inget vaccin eller specifik behandling för covid-19, sjukdomen orsakad av det svåra akuta respiratoriska syndromet coronavirus 2, eller SARS-CoV-2.

Sedan utbrottet började i slutet av 2019, forskare har tävlat för att lära sig mer om SARS-CoV-2, som är en stam från en familj av virus som kallas coronavirus för sin kronliknande form.

Nordöstra kemiingenjören Thomas Webster, som är specialiserad på att utveckla nanoskalig medicin och teknologi för att behandla sjukdomar, är en del av en beredskap av forskare som bidrar med idéer och teknik till Centers for Disease Control and Prevention för att bekämpa covid-19-utbrottet.

Tanken på att använda nanopartiklar, Webster säger, är att viruset bakom COVID-19 består av en struktur av liknande skala som hans nanopartiklar. I den skalan, materia är extremt liten, ungefär tio tusen gånger mindre än bredden på ett enda hårstrå.

Webster föreslår partiklar av liknande storlek som kan fästa vid SARS-CoV-2-virus, stör deras struktur med en kombination av infrarött ljusbehandling. Den strukturella förändringen skulle då stoppa virusets förmåga att överleva och fortplanta sig i kroppen.

"Du måste tänka i det här storleksintervallet, " säger Webster, Art Zafiropoulo Ordförande för kemiteknik på Northeastern. "I storleksområdet för nanoskala, om du vill upptäcka virus, om du vill inaktivera dem."

Att hitta och neutralisera virus med nanomedicin är kärnan i vad Webster och andra forskare kallar terapeutisk, som fokuserar på att kombinera terapi och diagnos. Med den metoden, hans labb har specialiserat sig på nanopartiklar för att bekämpa mikroberna som orsakar influensa och tuberkulos.

"Det är inte bara att ha ett tillvägagångssätt för att upptäcka om du har ett virus och ett annat sätt att använda det som en terapi, " han säger, "men har samma partikel, samma tillvägagångssätt, för både din upptäckt och terapi."

SARS-CoV-2 sprids mestadels genom små droppar av viruspartiklar - från andning, talande, nysning, hosta - som kommer in i kroppen genom ögonen, mun, eller näsa. Preliminär forskning tyder också på att dessa bakterier kan överleva i dagar när de fäster sig på bänkskivor, ledstänger, och andra hårda ytor.

Det är en anledning till att göra terapi med nanopartiklar till fokus för covid-19-utbrottet, säger Webster.

Nanopartiklar kan inaktivera dessa patogener redan innan de bryter sig in i kroppen, eftersom de håller fast vid olika föremål och ytor. Hans labb har utvecklat material som kan sprayas på föremål för att bilda nanopartiklar och attackera virus.

"Även om det var på en yta, på någons bänkskiva, eller en iPhone, " säger han. "Det betyder ingenting eftersom det inte är den aktiva formen av det viruset."

Samma teknik kan finjusteras och justeras för att rikta in sig på ett brett spektrum av virus, bakterie, och andra patogener. Till skillnad från andra nya läkemedel med stora molekylära strukturer, nanopartiklar är så små att de kan röra sig genom vår kropp utan att störa andra funktioner, som immunsystemets.

"Nästan som en lantmätare, de kan gå runt ditt blodomlopp, Webster säger. "De kan undersöka din kropp mycket lättare och under mycket längre tider och försöka upptäcka virus."

För att göra allt det, CDC behöver veta detaljerna om vilken typ av struktur som behövs för att neutralisera SARS-CoV-2, säger Webster. Den informationen är inte offentlig än.

"Du måste identifiera vad vi behöver stoppa i vår nanopartikel för att locka den till det viruset, " säger han. "CDC måste veta att, eftersom de har utvecklat ett kit som kan avgöra om du har [COVID-19], mot influensa, eller något annat."

Ett alternativ till nanomedicin är att producera syntetiska molekyler. Men Webster säger att taktiken innebär vissa utmaningar. När det gäller kemoterapier som används för att behandla cancerceller, sådana syntetiska droger kan orsaka allvarliga biverkningar som dödar cancerceller, såväl som andra celler i kroppen.

"Samma sak kan hända med syntetisk kemi för att behandla ett virus, där molekyler dödar mycket mer än bara det viruset, " säger Webster.

Fortfarande, Webster erkänner att det inte finns många forskare som fokuserar på nanopartiklar för att döda virus.

En av huvudorsakerna till avsaknaden av dessa lösningar är att samma fördelar som gör nanopartiklar idealiska för att bekämpa infektionssjukdomar också gör dem till ett bekymmer för den amerikanska federala läkemedelsmyndigheten.

På grund av deras storlek, nanopartiklar är genomgående (för genomgående, kanske) att sippra igenom andra delar av kroppen. För att minska den risken, Websters labb har fokuserat på att använda järnoxid. Partiklar av det innebär kemi som redan är naturlig för våra kroppar och kostvanor.

"Även om du har en virusinfektion, du behöver mer järn, eftersom du kan vara anemisk beroende på hur illa infektionen är, " säger Webster. "Vi utvecklar faktiskt dessa nanopartiklar av kemi som kan hjälpa din hälsa."

Och, han säger, järnbaserade nanopartiklar kan riktas med magnetfält för att rikta in sig på specifika organ i kroppen, såsom lungor och andra områden som är mottagliga för luftvägskomplikationer efter att ha fått virusinfektioner. Det också, Webster säger, är något som du inte skulle kunna göra med en ny syntetisk molekyl.

"Verkligen, vad allt detta betyder är att vi bara måste göra studierna för att visa att järnnanopartiklarna inte går in i hjärnan eller njurarna, " Webster säger, "att dessa nanopartiklar går precis dit du vill att de ska gå till viruset."