Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) provedli simulace a dospěli k závěru, že ultrazvuk má potenciál poškodit koronaviry. Výsledky publikovali v časopise Journal of the Mechanics and Physics of Solids s tím, že jde o vlny běžně používané v lékařských zobrazovacích metodách.
Ultrazvuk mezi 25 a 100 MHz během milisekund způsobí zhroucení a prasknutí lipidového obalu a jeho výstupků. Nutno však zdůraznit, že k tomuto závěru vědci došli na základě počítačových simulací, modelujících mechanickou odezvu viru na vibrace v celé škále ultrazvukových frekvencí. Zajímavé je, že to platí pro vir ve vzduchu i ve vodě.
Výsledky jsou předběžné, vychází totiž z omezených znalostí fyzikálních vlastností viru. Nicméně vědci tvrdí, že jejich nálezy lze brát jako první náznak možné ultrazvukové léčby koronavirů včetně nechvalně proslulého SARS-CoV-2, který způsobuje onemocnění covid-19.
Mezi hlavní úkoly pro tým expertů patří zjištění, jak přesně má být ultrazvuk zacílený a jak efektivní může být tato metoda v kontextu složitého lidského těla. „Doufáme, že náš příspěvek zahájí diskusi napříč různými obory,“ říká profesor aplikované mechaniky Tomasz Wierzbicki.
Dlouhý výzkum
Když celý svět zasáhla pandemie covid-19, pustil se Wierzbicki do výzkumu. Na rozdíl od biologů a virologů se jeho tým zaměřil na mechanickou strukturu viru a reakce na různé vnější vlivy. Zjednodušeně řečeno hledali cestu, jak virus fyzicky rozbít.
Mimo jiné simulovali 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 (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 zhroucení obalu a hrotů 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 ke sledování účinků ultrazvukových vibrací používají elektronové mikroskopy. Cesta k praktickému využití v medicíně však může být ještě dlouhá...
