As frequências de ultrassom podem matar o coronavirus?

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.