Вчені знайшли незвичайний спосіб боротьби з вірусами — за допомогою звукових хвиль. Дослідники з University of São Paulo показали в лабораторних умовах, що ультразвук здатний руйнувати оболонки вірусів COVID-19 та Influenza, роблячи їх нездатними заражати клітини. Ультразвук давно використовується в медицині для діагностики, зокрема під час обстежень внутрішніх органів і вагітності. Тепер виявилося, що ці ж звукові хвилі можуть виконувати ще одну важливу функцію — фізично знищувати небезпечні вірусні частинки. Як звук «ламає» вірус В основі методу лежить явище акустичного резонансу. Кожен об’єкт має власну частоту коливань. Якщо зовнішній сигнал збігається з цією частотою, коливання різко посилюються. У випадку з вірусами ультразвук змушує їхню зовнішню оболонку вібрувати настільки сильно, що вона розривається. Після цього вірус більше не може проникати в клітини та розмножуватися. Один із авторів дослідження, фізик Odemir Martinez Bruno, порівняв процес із попкорном: енергія накопичується всередині частинки, доки та буквально не «лопається». Чому клітини не пошкоджуються Найважливіше відкриття полягає в тому, що ультразвук за певних налаштувань руйнує саме вірусні частинки, майже не впливаючи на живі клітини. Під час експериментів температура та кислотність середовища залишалися незмінними, а клітини продовжували нормально функціонувати. Це означає, що ефект не пов’язаний із нагріванням чи хімічною реакцією — лише з механічним руйнуванням оболонки вірусу. Чому сферична форма робить віруси вразливими Багато вірусів, зокрема COVID-19, мають майже сферичну форму. Саме такі структури найкраще поглинають енергію ультразвукових хвиль. Через це віруси виявляються значно чутливішими до звукового впливу, ніж клітини організму. На думку дослідників, геометрія вірусних частинок відіграє ключову роль у цьому процесі. Переваги нового підходу Метод має кілька потенційних переваг: не потребує хімічних препаратів; не створює токсичних відходів; не сприяє появі стійких штамів; може працювати навіть тоді, коли віруси мутують; є безболісним та неінвазивним. На відміну від противірусних ліків, які атакують конкретні молекулярні механізми, ультразвук діє на фізичну структуру вірусу. А ця структура змінюється набагато повільніше. Дослідники піддали вірусні зразки впливу ультразвуку, перш ніж інфікувати ними лабораторні клітини Можливе застосування в майбутньому Хоча технологія ще перебуває на ранній стадії, у перспективі її можна буде використовувати для лікування або профілактики різних вірусних інфекцій. Дослідники вже вивчають можливість застосування цього методу проти вірусів денге, Зіка та чикунгуньї. Крім медицини, технологія може знайти застосування для знезараження повітря, води, медичних інструментів і закритих приміщень. До практичного використання ще далеко Поки що результати отримані лише в лабораторних умовах. Вченим ще належить перевірити безпечність і ефективність методу в дослідах на тваринах та людях. Також потрібно точно визначити оптимальні частоти ультразвуку для різних типів вірусів. Новий напрям у боротьбі з інфекціями Відкриття демонструє, що звук може бути не лише засобом діагностики, а й інструментом знищення вірусів. Якщо подальші дослідження підтвердять ефективність технології, медицина отримає екологічно чистий та безпечний спосіб боротьби з інфекціями. Результати дослідження опубліковано в журналі Scientific Reports.

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.Цікавий фактУльтразвук вже використовується для стерилізації стоматологічного та хірургічного обладнання, але працює через інший фізичний феномен, званий кавітацією, який знищує біологічний матеріал.