Por Health Europa
Novas simulações mostraram que as ondas de ultrassom
em frequências de imagens médicas têm o potencial de matar o coronavirus,
fazendo com que a casca e os picos do vírus entrem em colapso e se rompam.
Um novo estudo, realizado por pesquisadores
do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, sugeriu que o coronavirus
podem ser vulneráveis a vibrações de ultrassom, dentro das frequências usadas
em imagens de diagnóstico médico. A equipe modelou a resposta do vírus à
vibração mecânica em uma gama de frequências de ultrassom diferentes usando
simulações de computador, descobrindo que a vibração entre 25 e 100 megahertz
faz com que a casca do vírus colapsasse e se rompesse em uma fração de
milissegundo.
Os pesquisadores dizem que isso foi observado no ar
e na água e, embora os resultados sejam preliminares, os pesquisadores dizem
que suas descobertas são uma primeira dica de um possível tratamento baseado em
ultrassom para coronavírus, incluindo o novo vírus SARS-CoV-2.
O estudo foi publicado no Journal of the Mechanics and Physics of Solids .
Matando
coronavírus com frequências
Ao longo da pandemia COVID-19 , Tomasz
Wierzbicki, professor de mecânica aplicada no MIT e sua equipe têm explorado a
mecânica sólida e estrutural e o estudo de como os materiais se fraturam sob
várias tensões e deformações, levando à exploração do potencial de fratura do
coronavírus que causa COVID-19.
Para explorar o assunto, a equipe simulou o novo
coronavírus e sua resposta mecânica às vibrações usando conceitos simples da
mecânica e da física dos sólidos para construir um modelo geométrico e
computacional da estrutura do vírus.
Com a geometria do vírus em mente, a equipe modelou
o vírus como uma fina casca elástica coberta por cerca de 100 pontas
elásticas. Como as propriedades físicas exatas do vírus são incertas, os
pesquisadores simularam o comportamento dessa estrutura simples em uma gama de
elasticidades para a casca e as pontas.
“Não
sabemos as propriedades dos materiais dos picos porque eles são muito pequenos
- cerca de 10 nanômetros de altura”, diz Wierzbicki. “Ainda mais desconhecido é o que está dentro
do vírus, que não está vazio, mas cheio de RNA, que por sua vez é envolto por
uma cápsula proteica. Portanto, essa modelagem requer muitas
suposições. “Estamos confiantes de que este modelo elástico é um bom ponto
de partida.”
Para descobrir o que pode causar o colapso do vírus,
os pesquisadores introduziram vibrações acústicas nas simulações e observaram
como as vibrações ondulavam pela estrutura do vírus em uma gama de frequências
de ultrassom. Começando com vibrações de 100 megahertz, ou 100 milhões de
ciclos por segundo, que a equipe estimou ser a frequência de vibração natural
da casca, as vibrações naturais do vírus eram inicialmente
indetectáveis. No entanto, em uma fração de milissegundo as vibrações
externas, ressoando com a frequência das oscilações naturais do vírus, fizeram
com que a casca e os espinhos se dobrassem para dentro.
Ondas
de baixa frequência
À medida que a amplitude aumentava, o casco se
rompia - um fenômeno acústico conhecido como ressonância. Em frequências
mais baixas, de 25 MHz e 50 MHz, o vírus se curvou e se fraturou ainda mais
rápido, tanto em ambientes simulados de ar quanto de água, cuja densidade é
semelhante aos fluidos do corpo.
“Essas
frequências e intensidades estão dentro da faixa usada com segurança para
imagens médicas”, diz Wierzbicki.
Para validar suas simulações, a equipe está trabalhando
com microbiologistas na Espanha, usando microscopia de força atômica para
observar os efeitos das vibrações de ultrassom em um coronavírus encontrado
exclusivamente em porcos.
Se o ultrassom puder ser provado experimentalmente
para danificar os coronavírus, incluindo o SARS-CoV-2, e se for possível
demonstrar que esse dano tem um efeito terapêutico, a equipe prevê que o
ultrassom pode ser utilizado para tratar e possivelmente prevenir a infecção
por coronavírus.
Como exatamente o ultrassom poderia ser administrado
e quão eficaz seria para danificar o vírus dentro da complexidade do corpo
humano, estão entre as principais questões que os cientistas terão de enfrentar
no futuro.
“Provamos que
sob a excitação de ultrassom a casca e os picos do coronavírus vibrarão, e a
amplitude dessa vibração será muito grande, produzindo cepas que podem quebrar
certas partes do vírus, causando danos visíveis à casca externa e possivelmente
danos invisíveis para o RNA interno”, diz Wierzbicki. “A esperança é que nosso artigo inicie uma
discussão em várias disciplinas.”
Os pesquisadores também preveem que transdutores de
ultrassom em miniatura, instalados em telefones e outros dispositivos
portáteis, podem ser capazes de proteger as pessoas contra o vírus.
