Ученые научились разрушать вирусы гриппа и COVID-19 с помощью звуковых волн
Бразильские ученые из Университета Сан-Паулу обнаружили, что звуковые волны, используемые в медицинских сканерах, способны эффективно разрушать вирусы гриппа и COVID-19 в лабораторных условиях. В ходе экспериментов исследователям удалось доказать, что микровибрации, вызванные ультразвуком, приводят к разрыву мембран вирусных частиц, делая их неактивными. Это открытие может стать основой для нового метода борьбы с так называемыми оболочечными вирусами, уязвимыми к внешнему воздействию.
Как поясняет физик Одемир Мартинес Бруно, энергия звуковых волн вызывает морфологические изменения в вирусных частицах, которые в конечном итоге взрываются — явление, сравнимое с тем, как лопается попкорн. В ходе работы использовались стандартные больничные ультразвуковые аппараты с частотой в диапазоне от 3 до 20 МГц. Ученые фиксировали физические изменения вирусов, а затем проверили, способны ли обработанные образцы SARS-CoV-2 заражать модельные клетки. Результаты показали очевидное разрушение вирусных оболочек и резкое снижение инфекционной способности вируса.
Предложенный подход основан на явлении акустического резонанса. Ключевое значение имеют как частота ультразвука, так и форма вирусных частиц. Идея заключается в том, что частота звуковой волны совпадает с собственной частотой вибрации оболочки вируса, что приводит к усилению колебаний и ее разрушению. При этом, в отличие от кавитации, используемой для стерилизации оборудования на низких частотах и разрушающей ткани, акустический резонанс действует на высоких частотах (мегагерцевый диапазон) и воздействует только на вирус, не повреждая клетки хозяина. Анализ подтвердил, что температура и кислотность окружающих клеток оставались стабильными, что исключает тепловое или химическое повреждение.
Особую роль играет геометрическая форма вирусов. Как отмечает доктор Бруно, это явление полностью геометрическое. Сферические частицы, к которым относятся многие оболочечные вирусы, поглощают энергию ультразвуковых волн наиболее эффективно. Накопление энергии внутри такой частицы вызывает изменения в структуре оболочки вплоть до ее разрыва. Если бы частицы были треугольными или квадратными, эффект был бы иным. Это свойство дает надежду на то, что метод будет эффективен против многих вирусных инфекций, и ученые уже начали исследовать возможность его применения против вирусов денге, Зика и Чикунгунья.
Поскольку мишенью метода является физическая структура, а не отдельный молекулярный путь, исследователи надеются, что он сможет справляться с мутирующими вирусами, чья форма при этом остается неизменной. Ультразвук — это безболезненный, неинвазивный, относительно простой в применении метод, который можно точно сфокусировать на цели. Тем не менее авторы работы подчеркивают, что создание метода лечения на основе этого открытия — дело отдаленного будущего. Пока эксперименты ограничены лабораторными тестами, проведенными только на двух типах вирусов, и не включали испытаний на животных или людях. Впереди — тонкая настройка частот и множество проверок. Фармаколог Флавио Протасио Вераз отмечает, что, хотя до клинического использования еще далеко, это перспективная стратегия против оболочечных вирусов. В отличие от разработки химических препаратов, которая сложна и часто дает неоднозначные результаты, этот метод является «зеленым» решением: он не создает отходов, не оказывает воздействия на окружающую среду и не способствует развитию устойчивости вирусов.
Исследование в журнале Scientific Reports.