Une nouvelle étude des chercheurs dans mit Le département de l'ingénierie mécanique suggère que Coronavirus Peut être vulnérable aux vibrations à ultrasons, dans les fréquences utilisées dans le diagnostic médical Imagerie.

À travers des simulations informatiques, l'équipe a modélisé le Virus ' réponse mécanique aux vibrations sur une gamme d'ultrasons fréquences. Ils trouvé que les vibrations entre 25 et 100 mégahertz ont déclenché le virus ' Shell et Spikes pour s'effondrer et commencer à se rompre dans une fraction d'un milliseconde. Ceci L'effet a été observé dans des simulations du virus dans l'air et dans eau.

Les résultats sont préliminaires et basés sur des données limitées concernant le virus ' physique propriétés. Néanmoins, les chercheurs disent leur Les résultats sont un premier indice sur une éventuelle Ultrasound à base d'échographie Traitement des coronavirus, y compris le roman SARS-COV-2 Virus. Comment EXACTEMENT Ultrason pourrait être administré et comment efficace it serait être endommageant le virus dans la complexité du corps humain, sont parmi Les principales questions des scientifiques devront s'attaquer à l'avenir.

«Nous avons prouvé que, sous l'excitation à ultrasons, le Coronavirus Shell et Spikes vibreront et l'amplitude de cette vibration sera très importante et produira des souches qui, pourraient générer une certaine partie du virus, faire des dommages visibles à la coquille extérieure et éventuellement invisible des dommages à l'ARN à l'intérieur », dit Tomasz Wierzbicki, professeur de mécanique appliquée à MIT. »L'espoir est que notre document lancera une discussion à travers diverses disciplines.»

Le équipe Les résultats apparaissent en ligne dans le Journal de la mécanique et de la physique des solides Wierzbicki's Les co-auteurs sont Wei Li, Yuming Liu, et juger Zhu à mit.

une coquille de spik

Comme le Covid-19 La pandémie s'est tenue dans le monde entier, Wierzbicki cherchait à contribuer à la compréhension scientifique du virus Son Groupe L'accent est mis dans la mécanique solide et structurelle et l'étude de Comment Fracture des matériaux sous diverses stresses et souches. Avec cette perspective, il se demanda quoi pourrait être appris sur le Virus ' fracture potentiel.

Wierzbicki's L'équipe a mis simuler le roman Coronavirus et sa réponse mécanique aux vibrations. Ils Utilisé des concepts simples de la mécanique et de la physique des solides pour construire un modèle géométrique et informatique du Virus ' structure, qui ils Basé sur des informations limitées dans la littérature scientifique, telles que des images microscopiques du virus ' Shell et Spikes.

Des études précédentes, les scientifiques ont porté sur la structure générale du Coronavirus - Une famille de virus sur le VIH, la grippe et le roman SARS-COV-2 souche. Ceci La structure consiste en une coquille lisse de protéines lipidiques et densément emballées, Spike-like récepteurs saillants de la shell.

Avec cette géométrie à l'esprit, l'équipe a modélisé le virus comme une fine coquille élastique recouverte d'environ 100 élastiques Spikes. comme le virus ' Les propriétés physiques exactes sont incertaines, les chercheurs ont simulé le comportement de cette structure simple sur une gamme d'élasticités pour la coquille et les pics

"Nous ne pas Connaissez les propriétés matérielles des pices parce que Ils sont si minuscules - environ 10 nanomètres haut," Wierzbicki dit. "Même plus inconnu est Qu'est-ce qui est à l'intérieur du virus, qui n'est pas vide mais rempli d'ARN, qui elle-même est entourée d'un capside de protéines Coquille. Donc, cette modélisation nécessite beaucoup de" hypothèses ".

»Nous sommes convaincus que ce modèle élastique est un bon point de départ» Wierzbicki dit. »La question Question est, quels sont les contraintes et les souches qui causeront le virus de la rupture?»

A Corona's s'effondrer

À Répondez à cette question, les chercheurs ont introduit des vibrations acoustiques dans les simulations et observées Comment les vibrations ondulées à travers le virus ' structure sur une gamme d'ultrasons fréquences.

L'équipe a commencé avec des vibrations de 100 mégahertz ou 100 millions de cycles par Deuxièmement, qui ils estimé serait être le coquille Fréquence vibrante naturelle, basée sur Quoi de neuf connu du Virus ' physique propriétés.

Quand Ils exposé le virus à 100 mHz d'excitations ultrasons, le virus ' Les vibrations naturelles étaient initialement indétectable. Mais dans une fraction de milliseconde, les vibrations extérieures, résonant avec la fréquence du virus oscillations naturelles, a amené la coquille et les pointes à se boucler vers l'intérieur, semblable à une balle qui se couche comme elle rebondit du sol

Comme les chercheurs ont augmenté l'amplitude ou l'intensité des vibrations, la coquille pourrait Fracture - un phénomène acoustique appelé résonance qui explique également Comment Les chanteurs d'opéra peuvent craquer une vinaigrette si ils chanter à juste le bon hauteur et volume. à des fréquences inférieures de 25 MHz et 50 MHz, le virus bouclé et fracturé encore plus vite, à la fois dans des environnements simulés d'air et d'eau similaire dans la densité de fluides dans le corps.

«Ces fréquences et intensités sont dans la fourchette utilisée en toute sécurité pour l'imagerie médicale», a déclaré Wierzbicki.

À Affiner et valider leur Simulations, l'équipe collabore avec des microbiologistes en Espagne, qui utilise une microscopie de force atomique pour observer les effets des vibrations à ultrasons sur un type de Coronavirus trouvé exclusivement dans cochons. Si Les ultrasons peuvent être prouvés de manière expérimentale pour endommager les coronavirus, y compris SARS-COV-2, et si ces dommages peuvent être indiqués d'avoir un effet thérapeutique, l'équipe envisage cette échographie, qui est déjà utilisée pour briser les calculs rénaux et libérer des médicaments via Les liposomes peuvent être exploités pour traiter et éventuellement empêcher Coronavirus infection. Les chercheurs envisagent également que les transducteurs à ultrasons miniatures, ajustés dans des téléphones et d'autres appareils portables, puissent être capables de protéger des personnes du virus

Wierzbicki souligne qu'il y a beaucoup plus de recherches à faire pour confirmer L'échographie peut être une stratégie de traitement et de prévention efficace contre Coronavirus. comme son L'équipe travaille pour améliorer les simulations existantes avec de nouvelles données expérimentales, il envisage de zéro dans la mécanique spécifique du roman et de la mutation rapide SARS-COV-2 Virus.

»Nous avons regardé le général Coronavirus Famille et regarde désormais spécifiquement la morphologie et la géométrie de Covid-19," Wierzbicki dit. "Le potentiel est quelque chose que pourrait être génial dans la critique actuelle Situation."