Звукові хвилі, які вже використовуються в медичних скануваннях, можуть мати несподівану мету: віруси.

У лабораторних експериментах вчені продемонстрували, як ультразвукові імпульси можуть руйнувати вірус грипу A (H1N1) та SARS-CoV-2, який викликає COVID-19.

Мікроскопічні вібрації, викликані ультразвуковими хвилями, достатні для того, щоб розірвати мембрани, що оточують вірусні частинки, роблячи віруси неактивними.

Дослідження проводила команда з Університету Сан-Паулу в Бразилії і може стати альтернативою противірусним препаратам та хімічним дезінфектантам для вірусів з оболонкою, які мають зовнішню мембрану, вразливу до атаки.

"Це як боротися з вірусом криком", - говорить комп'ютерний фізик Одемір Мартінес Бруно з Університету Сан-Паулу.

"У цьому дослідженні ми довели, що енергія звукових хвиль викликає морфологічні зміни у вірусних частинках, поки вони не вибухають, що порівнянно з тим, що відбувається з попкорном".

Лабораторні експерименти проводилися з ультразвуковими апаратами, які використовуються в лікарнях, з вірусами, підданими ультразвуковим частотам у діапазоні 3–20 МГц.

Дослідники зафіксували фізичні зміни та перевірили, чи можуть оброблені зразки SARS-CoV-2 все ще інфікувати лабораторні моделі клітин-господарів.

Було чітке свідчення фізичного знищення вірусних оболонок, і, відповідно, здатність SARS-CoV-2 інфікувати модельні клітини-господарі різко зменшилася.

Підходи, що базуються на акустичній резонансі, показали, що частота звукової хвилі відповідає природній вібраційній частоті вірусної оболонки, що призводить до посилення вібрацій, які її знищують. Важливо, що лише вірус реагує на енергію звукових хвиль, а не клітини-господарі.

Аналіз підтвердив, що температура та pH навколишніх клітин залишалися стабільними, що виключає термічні або хімічні пошкодження як причину руйнування вірусних частинок.

Дослідники також зазначають, що вірусні частинки, подібні до протестованих, є сферичними, що є оптимальною формою для чутливості до ультразвуку.

"Феномен цілком геометричний", - говорить Бруно.

"Сферичні частинки, такі як багато вірусів з оболонкою, ефективніше поглинають енергію звукових хвиль. Саме накопичення енергії всередині частинки викликає зміни в структурі вірусної оболонки, поки вона не розривається".

Цей новий метод не показав таких же руйнівних ефектів на модельних клітинах-господарях або навколишньому розчині в лабораторних умовах.

Оскільки ціль є фізичною структурою, а не єдиним молекулярним шляхом, дослідники сподіваються, що це може краще впоратися з вірусами, оскільки вони мутують.

Команда сподівається, що їхній новий підхід спрацює і для інших вірусних інфекцій, і вже почала досліджувати, як денге, зіка та чикунгуня можуть бути націлені таким же чином.

Ультразвук зазвичай безболісний, неінвазивний, відносно простий у застосуванні та може бути точно націлений, тому дослідники вивчають кілька нових способів його використання, включаючи для полегшення болю в мозку та лікування раку.

Це відкриття є захоплюючим, але ще не є лікуванням. Попереду ще багато роботи, включаючи подальше налаштування частот ультразвуку.

Це дослідження обмежувалося лабораторними тестами, а не експериментами на тваринах або людях, і лише на двох різних типах вірусів. Це сильна відправна точка, але ще рано для цієї технології.

"Хоча це ще далеко від клінічного використання, це обнадійлива стратегія проти вірусів з оболонкою в цілому, оскільки розробка хімічних противірусних препаратів є складною і дає важкі результати", - говорить фармаколог Флавіо Протасіо Верас з Університету Сан-Паулу.

"Крім того, це 'зелене' рішення, оскільки не генерує відходів, не завдає шкоди навколишньому середовищу і не сприяє розвитку вірусної стійкості".

Дослідження було опубліковано в Scientific Reports.