In vitro antiviral effect of silver nanoparticles against SARS-CoV-2

Abstract

RESUMEN: Introducción: la COVID-19 es una enfermedad aguda del tracto respiratorio causada por el coronavirus SARS-CoV-2. A pesar de que han surgido algunas opciones quimioprofilácticas, aún no existe un tratamiento efectivo contra esta enfermedad. Objetivo: investigar las propiedades antivirales de las nanopartículas de plata sintetizadas contra SARS-CoV-2 usando modelos in vitro.

Metodología: en este estudio se sintetizaron AgNPs por medio de un método electroquímico. La caracterización de las AgNPs se realizó mediante técnicas físico-químicas (ICP-OES, espectroscopía UV-Vis, y microscopía electrónica de transmisión). El efecto citotóxico y la actividad antiviral de las AgNPs contra SARS-CoV-2 se evaluó in vitro en células Vero E6. La viabilidad celular se evaluó en presencia de diluciones seriadas de AgNPs mediante el ensayo de MTT. Adicionalmente, el efecto antiviral contra el SARS-CoV-2 fue evaluado por ensayo de placa en células Vero E6 bajo la estrategia pre-post tratamiento. El diámetro de las AgNPs estuvo entre 2,6 y 30 nm. El tamaño promedio obtenido por los métodos electroquímicos fue de 6,2 nm. Resultados: el efecto citotóxico fue observado a concentraciones por encima de 0,07 ppm. Cuando se empleó la estrategia pre-post tratamiento con las AgNPs se observó una reducción significativa del título de SARS-CoV-2 con porcentajes de inhibición del 96,5 %, 64,13 % y 74,72 % en las concentraciones de 0,03, 0,017 y 0,008 ppm, respectivamente. Conclusión: nuestros resultados sugieren que las AgNPs podrían reducir la replicación del SARS-CoV-2, y así mantener un bajo efecto citotóxico. Sin embargo, se requieren estudios adicionales tanto in vitro como in vivo para definir su potencial terapéutico en humanos.

ABSTRACT: Introduction: COVID-19 is an acute respiratory tract disease caused by the emerging coronavirus SARS-CoV-2. Although several options for chemoprophylaxis are under development, effective treatment for COVID-19 is not yet available. Objective: To investigate the antiviral properties of synthesized silver nanoparticles (AgNPs) against SARS-CoV-2 using in vitro models. Materials and methods: This work synthesized AgNPs using an electrochemical method and characterized them using physico-chemical techniques (ICP-OES, ultraviolet-visible spectroscopy, and transmission electron microscopy). AgNPs with diameter sizes ranging between 2.6 to 30 nm and an average size of 6.2 nm were obtained by the electrochemical method. The cytotoxic effect and the antiviral activity of prepared AgNPs against SARS-CoV-2 were evaluated in vitro using Vero E6 cells. Cell viability was evaluated by MTT assay in the presence of serial dilutions of AgNPs. The antiviral effect of AgNPs was evaluated before and after the infection of Vero E6 cells by plaque assay. Results: Cytotoxic effect was observed at concentrations above 0.07 ppm. AgNPs exhibit a significant reduction of SARS-CoV-2 viral titer after a pre-post treatment strategy with inhibition of 96.5%, 64.13%, and 74.72% at 0.03, 0.017, and 0.008 ppm, respectively. Conclusion: Our results suggest that AgNPs could reduce SARS-CoV-2 replication with a low cytotoxic effect. Still, additional in vitro and in vivo studies are required to define its potential therapeutic application in humans.