Nové simulácie naznačujú, že ultrazvukové vlny dokážu spôsobiť rozpad niektorých častí koronavírusov a to navyše pri frekvenciách, ktoré využívame pri lekárskych vyšetreniach. O téme informoval web univerzity MIT.

Čo vieme o koronavírusoch?

SARS-CoV-2 sa podobne ako ostatné koronavírusy vyznačuje hustým usporiadaním povrchových receptorov pripomínajúcich tŕňovú korunu. Tieto povrchové receptory, veľké iba 10 nanometrov, sa nazývajú hrotové proteíny (spike proteins) a s ich pomocou sa vírus zachytáva na zdravých bunkách, a spúšťa inváziu vírusovej RNA.

O SARS-CoV-2 tiež vieme, že podobne ako vírus, ktorý spôsobil prepuknutie SARS ešte v roku 2002, sa hroty viažu na receptory ACE2 (angiotenzín-konvertujúci enzým 2) a skrz ne infiltrujú ľudské bunky, upozorňuje web TechExplorist.

Nová štúdia vedcov z MIT publikovaná v žurnále Journal of the Mechanics and Physics of Solids však naznačuje, že ultrazvukové vibrácie majú potenciál tieto koronavírusy poškodiť.

MIT News

Je ultrazvuk Achillová päta všetkých koronavírusov?

V štúdii experti prostredníctvom počítačových simulácií modelovali mechanickú reakciu vírusu na vibrácie v rozsahu ultrazvukových frekvencií. Ukázalo sa, že vibrácie medzi 25 až 100 MHz spôsobovali značné poškodenie obalu (virus shell) a hrotov vírusu.

Už v priebehu zlomku milisekundy začalo dochádzať k praskaniu obalu a lámaniu hrotov proteínu. Tieto účinky sa podarilo zaznamenať pri simuláciách vírusu vo vzduchu, ale i vo vode (pozn. redakcie: podľa všetkého je táto „simulovaná voda“ tekutina s podobnou hustotou, akú majú tekutiny v tele)

Tím odborníkov pod vedením Tomasza Wierzbického v simulačnom prostredí vymodeloval vírus ako tenký elastický obal pokrytý 100 hrotmi. Následne boli do simulačného prostredia zavedené akustické vibrácie a pozorovalo sa, ako sa vibrácie šíria cez štruktúru vírusu.

Tím začal s vibráciami 100 MHz, respektíve 100 miliónov cyklov za sekundu, čo bolo v súlade s ich odhadom o prirodzenej frekvencii vibrácii obalu vírusu. Keď vírus vystavili ultrazvukovým excitáciám na frekvencii 100 MHz boli prirodzené vibrácie spočiatku nedetekovateľné.

O zlomok milisekundy neskôr však už externé vibrácie rezonujúce s frekvenciou prirodzených kmitov vírusu, spôsobili, že obal vírusu spolu s hrotmi proteínov začal kolabovať. Zvyšovanie amplitúdy potom viedlo k praskaniu a lámaniu obalu i hrotov. Najlepšie výsledky vedci zaznamenali pri nižších frekvenciách 25 MHz až 50 Mhz, kedy k deštrukcii vírusu dochádzalo ešte oveľa rýchlejšie.

Autori štúdie však upozorňujú, že zatiaľ sú iba na úplnom začiatku, pretože doposiaľ nedisponujeme dostatkom údajov o fyzikálnych vlastnostiach vírusu. Napriek tomu, výsledky štúdie možno považovať za kľúčové a môžu byť prísľubom do budúcnosti v podobne ultrazvukovej liečby pacientov infikovaných koronavírusmi, najbližším cieľom je zistiť, ako liečbu ultrazvukom aplikovať čo najefektívnejšie a aká je jej účinnosť pri poškodzovaní vírusu v tak zložitom organizme ako je ľudské telo.

Kvôli zdokonaleniu, ale aj overeniu svojich simulácií začali vedci nedávno úzko spolupracovať so španielskymi mikrobiógmi, ktorí sa podobnej problematike venujú už dlhšiu dobu. Tí sa však prioritne venujú typu koronavírusu vyskytujúceho sa výhradne iba u ošípaných.

Ak sa všetky výsledky podarí experimentálne overiť, máme pred sebou zlomový bod v medicíne v podobe začiatku liečby, ale aj prevencie voči koronavírusovým infekciám.