Um novo estudo de pesquisadores em MIT's Departamento de Engenharia Mecânica sugere que Coronavírus Pode ser vulnerável a vibrações de ultrassonografia, dentro das freqüências usadas em diagnóstico médico Imaging.

Através de simulações por computador, a equipe modelou o vírus resposta mecânica às vibrações através de uma gama de ultra-som frequências. Eles descobriu que as vibrações entre 25 e 100 megahertz provocaram o vírus ' concha e picos para recolher e começar a ruptura dentro de uma fração de um milissegundo. Isso Efeito foi visto em simulações do vírus no ar e na Água.

Os resultados são preliminares e com base em dados limitados sobre o vírus ' Propriedades físicas. No entanto, os pesquisadores dizem sua As descobertas são uma primeira sugestão a uma possível com base em ultra-som tratamento para coronavírus, incluindo o romance SARS-Cov-2 Vírus. Como exatamente ultra-som poderia ser administrado e como eficaz, seria estar prejudicando o vírus dentro da complexidade do corpo humano, são entre As principais questões cientistas terão que lidar com a frente.

"Temos comprovado que sob excitação de ultrassonografia o coronavírus Shell e picos irá vibrar, e a amplitude dessa vibração será muito grande, produzindo cepas que podiam quebrar certas partes do vírus, fazendo danos visíveis ao concha externa e possivelmente dano invisível ao RNA por dentro ", diz Tomasz Wierzbicki, professor de mecânica aplicada à MIT. "A esperança é que nosso artigo inicie uma discussão entre várias disciplinas."

A equipe Os resultados aparecem on-line no Jornal da Mecânica e Física de Sólidos Wierzbicki co-autores são wei li, yuming Liu, e Juner Zhu em mit.

um shell espetado

como o Covid-19 pandemia se segurou em todo o mundo, wierzbicki parecia contribuir para a compreensão científica do vírus. Sua Grupo O foco está em mecânica sólida e estrutural, e o estudo de como fratura de materiais sob várias tensões e cepas. Com essa perspectiva, ele se perguntou o que poderia ser aprendido sobre o vírus ' fratura potencial.

Wierzbicki equipe partiu para simular o romance coronavírus e sua resposta mecânica para vibrações. Eles Utilizou conceitos simples da mecânica e física dos sólidos para construir um modelo geométrico e computacional do vírus ' estrutura, que eles com base em informações limitadas na literatura científica, como imagens microscópicas do vírus ' concha e picos.

De estudos anteriores, os cientistas mapearam a estrutura geral do coronavírus - uma família de vírus que é HIV, influenza e o romance SARS-Cov-2 tensão Isso estrutura consiste em uma concha lisa de proteínas lipídicas e densamente embalada, pico-like receptores salientes da casca.

Com esta geometria em mente, a equipe modelou o vírus como uma fina concha elástica coberta por cerca de 100 picos elásticos Como o vírus Propriedades físicas exatas são incertas, os pesquisadores simularam o comportamento dessa estrutura simples em uma série de elasticidades para a concha e os espinhos.

"Nós Não saiba as propriedades do material dos picos Porque Loja São Tiny - Aproximadamente 10 nanômetros de altura," wierzbicki diz. "Mesmo mais desconhecido é O que é dentro do vírus, que não está vazio, mas cheio de RNA, que em si é cercado por uma proteína Capsid Shell. Assim, essa modelagem requer muitas suposições."

"Estamos confiantes de que este modelo elástico é um bom ponto de partida", wierzbicki diz. "A pergunta é, quais são as tensões e cepas que farão com que o vírus Ruptura?"

a corona colapso

Para . Responda a essa pergunta, os pesquisadores introduziram vibrações acústicas nas simulações e observadas Como As vibrações onduladas através do vírus ' estrutura através de uma gama de ultra-som frequências.

A equipe começou com vibrações de 100 megahertz, ou 100 milhões de ciclos por segundo, que eles estimado seria ser o Shell freqüência vibratória natural, baseada em O que é Conhecido do vírus ' Propriedades físicas.

Quando Eles expôs o vírus a 100 excitações de ultra-som MHz, o vírus ' As vibrações naturais foram inicialmente indetectáveis. Mas dentro de uma fração de milissegundos as vibrações externas, ressoando com a frequência do vírus Oscilações naturais, fizeram com que a concha e os picos fivam para dentro, semelhante a uma bola que covide quando ele salta do chão

À medida que os pesquisadores aumentaram a amplitude, ou intensidade, das vibrações, a concha poderia fratura - um fenômeno acústico conhecido como ressonância que também explica como cantores de ópera podem rachar um copo de vinho se Cante apenas o campo direito e volume. Em freqüências mais baixas de 25 MHz e 50 MHz, o vírus se curvou e fraturou ainda mais rápido, tanto em ambientes simulados de ar, quanto de água que é semelhante em densidade aos fluidos no corpo

"Estas Freqüências e intensidades estão dentro da faixa que é usada com segurança para imagens médicas", diz Wierzbicki.

Para . refinar e validar sua Simulações, a equipe está trabalhando com microbiólogos na Espanha, que estão usando microscopia de força atômica para observar os efeitos das vibrações de ultrassom em um tipo de coronavírus encontrado exclusivamente em porcos. Se O ultra-som pode ser experimentalmente provado de danificar os coronavírus, incluindo a SARS-Cov-2, e se este dano puder ser demonstrado ter um efeito terapêutico, a equipe prevê que o ultra-som, que já é usado para quebrar pedras nos rins e liberar drogas Lipossomes, pode ser aproveitado para tratar e possivelmente prevenir coronavírus Infecção. Os pesquisadores também imaginam que transdutores de ultrassonografia em miniatura, instalados em telefones e outros dispositivos portáteis, podem ser capazes de proteger as pessoas do vírus.

Wierzbicki salienta que há muito mais pesquisas a serem feitas para confirmar se O ultra-som pode ser uma estratégia eficaz de tratamento e prevenção Contra coronavírus. como dele A equipe trabalha para melhorar as simulações existentes com novos dados experimentais, ele planeja zerar na mecânica específica do romance, rapidamente mutante SARS-Cov-2 Vírus.

"Nós Olhamos para o general Coronavirus Família, e agora está procurando especificamente para a morfologia e geometria de Covid-19", " Wierzbicki diz. "O potencial é algo que poderia ser grande na situação crítica atual."