Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) provedli simulace, na jejichž základě dospěli k závěru, že ultrazvuk má potenciál poškodit koronaviry. Výsledky své studie publikovali minulý týden v odborném časopise Journal of the Mechanics and Physics of Solids s tím, že jde o ultrazvukové vlny, běžně používané v lékařských zobrazovacích metodách.

Dle odborníků z katedry strojního inženýrství může ultrazvuk na určitých frekvencích způsobit zhroucení a prasknutí lipidového obalu a jeho výstupků. Nutno zdůraznit, že k tomuto závěru došli na základě počítačových simulací, modelujících mechanickou odezvu viru na vibrace v celé škále různých ultrazvukových frekvencí.

Simulace ukázaly, že vibrace mezi 25 a 100 megahertzi mohou způsobovat, že se obal a hroty viru zhroutí a během zlomku milisekundy začne praskat. Tento účinek byl pozorován při simulacích viru ve vzduchu i ve vodě.

Výsledky jsou zatím jen předběžné, neboť vycházejí z omezených údajů týkajících se fyzikálních vlastností viru. Vědci nicméně tvrdí, že jejich nálezy jsou prvním náznakem možné ultrazvukové léčby koronavirů, včetně nového viru SARS-CoV-2 způsobujícího onemocnění covid-19.

Mezi hlavní otázky, které bude muset tým expertů v budoucnosti řešit, patří zjištění, jak přesně by měl být ultrazvuk aplikován a jak efektivní může být tato metoda v rámci složitého lidského těla. Profesor aplikované mechaniky Tomasz Wierzbicki k tomu říká: „Doufáme, že náš příspěvek zahájí diskusi napříč různými obory.“

Když celý svět zasáhla pandemie nemoci covid-19, pustil se Wierzbicki se svým týmem do výzkumu. Na rozdíl od biologů a virologů se zaměřili na mechanickou strukturu viru a to, jak se chová při působení různých vnějších vlivů. Zjednodušeně řečeno hledali cestu, jak virus fyzicky rozbít.

Mimo jiné se rozhodli simulovat nový koronavirus a jeho reakci na vibrace. Pomocí jednoduchých konceptů mechaniky a fyziky pevných látek vytvořili geometrický a výpočetní model struktury viru, který založili na informacích dostupných ve vědecké literatuře, jako jsou mikroskopické snímky obalu a hrotů viru. Model získal tenký, elastický obal a asi stovku pružných hrotů.

Protože jsou přesné fyzikální vlastnosti viru zatím nejisté, simulovali chování této jednoduché struktury v celé škále pružností obalu i hrotů. Když virus vystavili ultrazvukovým vlnám o frekvenci 100 MHz, ukázalo se, že vnější vibrace, rezonující s frekvencí přirozených kmitů viru, způsobily, že se obal a hroty zhroutily dovnitř. Při nižších frekvencích 25 MHz a 50 MHz se virus deformoval ještě rychleji.

„Tyto frekvence a intenzity jsou v rozsahu, který se bezpečně používá pro lékařské zobrazovací metody,“ zdůrazňuje Wierzbicki výhodu tohoto přístupu. Na zdokonalení a ověření simulací nyní pracuje se španělskými mikrobiology, kteří používají ke sledování účinků ultrazvukových vibrací elektronové mikroskopy. Cesta k praktickému využití v medicíně však může být ještě dlouhá a hodně komplikovaná.