Un nuevo estudio de los investigadores en MIT Departamento de Ingeniería Mecánica sugiere que Coronavirus Puede ser vulnerable a las vibraciones de ultrasonido, dentro de las frecuencias utilizadas en la imagen de diagnóstico médico.

A través de simulaciones por computadora, el equipo ha modelado el Virus ' Respuesta mecánica a las vibraciones en una gama de ultrasonido Frecuencias. Ellos encontró que las vibraciones entre 25 y 100 megahercrimientos activaban el Virus ' Shell y picos para colapsar y comenzar a romperse dentro de una fracción de milisegundos. Este El efecto se observó en simulaciones del virus en el aire y en el agua.

Los resultados son preliminares, y se basan en datos limitados con respecto al Virus ' Físico Propiedades. Sin embargo, los investigadores dicen su Los hallazgos son una primera sugerencia en un posible ultrasonido. Tratamiento para coronavirus, incluida la novela SARS-COV-2 Virus. How exactamente ultrasonido podría ser administrado, y How efectivo lo haría estar dañando el virus dentro de la complejidad del cuerpo humano, están Entre Las principales cuestiones que los científicos tendrán que abordar el avance.

"Hemos sido comprobados que bajo la excitación de la ecografía, el coronavirus Concha y los púas vibrarán, y la amplitud de esa vibración será muy grande, produciendo cepas que puedan romper ciertas partes del virus, haciendo daños visibles a la Cáscara exterior y posiblemente daño invisible al ARN dentro ", dice Tomasz Wierzbicki, profesor de mecánicos aplicados en MIT. "La esperanza es que nuestro documento inicie una discusión en diversas disciplinas".

El del equipo Los resultados aparecen en línea en el Diario de la mecánica y física de los sólidos. WIERZBICKI Los co-autores son Wei Li, YUMING Liu, y JUNER ZHU en mit.

una cáscara espantosa

como el covid-19 Pandemic se apoderó del mundo, Wierzbicki Parecía contribuir a la comprensión científica del virus Su Grupo Enfoque está en mecánica sólida y estructural, y el estudio de cómo Fractura de materiales bajo diversas tensiones y cepas. Con esta perspectiva, se preguntó qué podría ser aprendido sobre virus ' Fractura Potencial.

WIERZBICKI equipo se propuso simular la novela Coronavirus y su respuesta mecánica a Vibraciones. Ellos Se utilizan conceptos simples de la mecánica y la física de los sólidos para construir un modelo geométrico y computacional del Virus ' estructura, que ellos Basado en información limitada en la literatura científica, como imágenes microscópicas del Virus ' Concha y PUNES.

De los estudios anteriores, los científicos han asumido la estructura general del coronavirus - una familia de virus que s VIH, influenza y la novela SARS-COV-2 cepa Este La estructura consiste en una cáscara lisa de proteínas lipídicas, y densamente empaquetadas, en forma de espiga Receptores que sobresalen de la concha.

Con esta geometría en mente, el equipo modeló el virus como una cáscara elástica delgada cubierta en aproximadamente 100 picos elásticos. como el virus ' Las propiedades físicas exactas son inciertas, los investigadores simularon el comportamiento de esta estructura simple a través de una variedad de elasticidades tanto para la cáscara como para los picos

"Nosotros No, no sé las propiedades del material de las espigas porque son tan pequeños - alrededor de 10 nanómetros de alto," WIERZBICKI dice. "Incluso Más desconocido es Lo que pasa dentro del virus, que no está vacío, sino lleno de ARN, que está rodeado por una cáscara de proteína Así que este modelado requiere muchos de los supuestos".

"Nos sentimos seguros de que este modelo elástico es un buen punto de partida" WIERZBICKI dice. "La pregunta es, ¿cuáles son las tensiones y cepas que hará que el virus se ruptura?"

A Corona colapso

A Responda a esa pregunta, los investigadores introdujeron vibraciones acústicas en las simulaciones y observaron cómo Las vibraciones se ondularon a través del virus Estructura a través de una gama de ultrasonido Frecuencias.

El equipo comenzó con vibraciones de 100 megaherctz, o 100 millones de ciclos por segundo, que ellos estimado sería ser el shell Frecuencia de vibración natural, basada en lo que pasa conocido de los virus ' Físico Propiedades.

Cuando ellos Expuso el virus a 100 MHz excitaciones de ultrasonido, el Virus ' Las vibraciones naturales fueron inicialmente no establecibles. Pero dentro de una fracción de un milisegundo, las vibraciones externas, resonando con la frecuencia del virus Las oscilaciones naturales, causaron que la cáscara y las púas se hinchan hacia adentro, de manera similar a una bola que hoyuelos a medida que rebota fuera del suelo.

A medida que los investigadores aumentaron la amplitud, o intensidad, de las vibraciones, la concha podría fractura - un fenómeno acústico conocido como resonancia que también explica How Los cantantes de ópera pueden romper una copa de vino si ellos Canta en el campo correcto y en el volumen. A las frecuencias más bajas de 25 MHz y 50 MHz, el virus se abrochó y se fracturó incluso más rápido, tanto en ambientes simulados de aire, como de agua, que es similar en densidad a fluidos en el cuerpo

"Estas frecuencias e intensidades están dentro del rango que se usa de forma segura para la imagen médica", dice Wierzbicki.

A refinar y validar su Simulaciones, el equipo está trabajando con microbiólogos en España, que están utilizando la microscopía de fuerza atómica para observar los efectos de las vibraciones de ultrasonido en un tipo de coronavirus encontrado exclusivamente en cerdos. Si El ultrasonido se puede demostrar experimentalmente para dañar los coronavirus, incluidos los SARS-COV-2, y si se puede demostrar que este daño tiene un efecto terapéutico, el equipo prevé que el ultrasonido, que ya se usa para romper las cálculos renales y liberar medicamentos a través de Los liposomas, pueden ser aprovechados para tratar y posiblemente prevenir Coronavirus Infección. Los investigadores también imaginan que los transductores de ultrasonido en miniatura, instalados en teléfonos y otros dispositivos portátiles podrían ser capaces de proteger a las personas del virus

WIERZBICKI Destaca que hay mucha más investigación que hacer para confirmar El ultrasonido puede ser una estrategia eficaz de tratamiento y prevención Contra Coronavirus. como su El equipo trabaja para mejorar las simulaciones existentes con nuevos datos experimentales, planea cero en la mecánica específica de la novela, mutando rápidamente SARS-COV-2 Virus.

"Nosotros miramos el general Coronavirus Familia, y ahora se ve específicamente en la morfología y geometría de COVID-19," WIERZBICKI dice. "El El potencial es algo que podría ser grande en la situación crítica actual."