Бразильские физики применили акустический резонанс для разрушения оболочек вирусов гриппа и COVID-19, предложив «зеленую» альтернативу лекарствам.
Ультразвук, десятилетиями применяемый в медицине для диагностики, может стать принципиально новым оружием в борьбе с пандемиями. Исследователи из Университета Сан-Паулу (Бразилия) экспериментально доказали, что высокочастотные звуковые волны способны физически разрушать оболочки вирусов гриппа А и SARS-CoV-2, делая их абсолютно безвредными. Работа опубликована в Scientific Reports.
Эффект попкорна
Принцип действия новой технологии ученые сравнивают с «криком». В лабораторных условиях образцы патогенов подвергали воздействию ультразвука на частотах от 3 до 20 МГц, используя стандартное медицинское оборудование. Под влиянием микроскопических вибраций липидная оболочка вируса начинает резонировать и деформироваться.
«Энергия звуковых волн вызывает морфологические изменения в вирусных частицах до тех пор, пока они буквально не взрываются. Это похоже на то, как лопаются зерна кукурузы при превращении в попкорн», — объясняет вычислительный физик Одемир Мартинес Бруно.
Геометрия против инфекции
Успех метода строится на явлении акустического резонанса. Ключевым фактором здесь выступает геометрия: большинство оболочечных вирусов имеют сферическую форму, которая идеально поглощает энергию ультразвука. Если бы частицы были треугольными или квадратными, эффект был бы иным.
Важнейшие выводы исследования:
- Избирательность: Частота подбирается так, чтобы резонировала только оболочка вируса. Здоровые клетки организма остаются невосприимчивыми к воздействию.
- Безопасность: Анализ подтвердил, что температура и кислотность (pH) среды при процедуре остаются стабильными. Это исключает термическое или химическое повреждение тканей.
- Устойчивость к мутациям: Поскольку ультразвук атакует физическую структуру (оболочку), а не конкретный белок, вирусу гораздо сложнее выработать «иммунитет» к такому лечению путем мутаций.
«Зеленая» медицина будущего
Фармаколог Флавио Протасио Верас подчеркивает, что это «зеленое» решение: в отличие от антибиотиков и противовирусных препаратов, ультразвук не оставляет химических отходов и не загрязняет окружающую среду.
Несмотря на впечатляющие результаты, авторы работы призывают к сдержанному оптимизму. Пока технология протестирована только in vitro (в пробирке) на культурах клеток. Предстоит долгий путь испытаний на животных и людях, а также тонкая настройка частот для каждого типа патогена. Тем не менее, команда уже начала изучать воздействие ультразвука на вирусы денге, Зика и чикунгунья.
Безболезненность и неинвазивность ультразвука делают его крайне перспективным кандидатом на роль стерилизатора нового поколения или даже терапевтического средства, способного очищать кровь пациента от вирусной нагрузки без тяжелых побочных эффектов.