Iako se geometrija virusa i strategija zaraze općenito razumije, malo se zna o njegovom fizičkom integritetu.
Novo istraživanje stručnjaka s Odjela za mašinstvo MIT-a sugerira da bi koronavirusi mogli biti osjetljivi na ultrazvučne vibracije, unutar frekvencija koje se koriste u medicinskoj dijagnostičkoj slici.
Kroz računarske simulacije, tim je modelirao mehanički odgovor virusa na vibracije kroz niz ultrazvučnih frekvencija. Otkrili su da su vibracije između 25 i 100 megaherca pokrenule da se ljuska virusa i šiljci sruše i počnu pucati u djeliću milisekunde. Ovaj se efekt vidio u simulacijama virusa u zraku i vodi.
Rezultati su preliminarni i temelje se na ograničenim podacima u vezi s fizičkim svojstvima virusa. Ipak, istraživači kažu da su njihovi nalazi prvi nagovještaj mogućeg liječenja koronavirusa na ultrazvuku, uključujući novi virus SARS-CoV-2. Način na koji bi se tačno mogao primijeniti ultrazvuk i koliko bi on bio učinkovit u štetnosti virusa u složenosti ljudskog tijela, jedno su od glavnih pitanja koja će naučnici morati riješiti u budućnosti.
"Dokazali smo da će pri ultrazvučnoj ekscitaciji ljuska i šiljci koronavirusa vibrirati, a amplituda tih vibracija će biti vrlo velika, proizvodeći sojeve koji bi mogli slomiti određene dijelove virusa, čineći vidljiva oštećenja na vanjskoj ljusci i moguća nevidljiva oštećenja na RNA iznutra", kaže Tomasz Wierzbicki, profesor primijenjene mehanike na MIT-u.
Nastavlja da se nada se da će njihov rad pokrenuti raspravu o raznim disciplinama.
Rezultati istraživanja objavljeni su u Journal of Mechanics and Physics of Solids.
Šiljasta ljuska
Fokus rada ovih stručnjaka usmjeren je na mehaniku čvrstih i strukturnih konstrukcija i proučavanje loma materijala pod različitim naprezanjima i deformacijama. S ovom perspektivom, pitao se što se može saznati o potencijalu prijeloma virusa.
Tim Wierzbickog krenuo je u simulaciju novog koronavirusa i njegove mehaničke reakcije na vibracije. Koristili su jednostavne koncepte mehanike i fizike čvrstih tvari za konstrukciju geometrijskog i računskog modela strukture virusa, koji su zasnovali na ograničenim informacijama u naučnoj literaturi, poput mikroskopskih slika ljuske virusa i šiljaka.
Iz prethodnih studija, naučnici su zacrtali opći strukturu koronavirusa - porodice virusa koji su HIV, gripa i novi soj SARS-CoV-2. Ova struktura sastoji se od glatke ljuske lipidnih proteina i gusto upakovanih, spikalnih receptora koji vire iz ljuske.
Imajući u vidu ovu geometriju, tim je virus modelirao kao tanku elastičnu ljusku prekrivenu sa oko 100 elastičnih bodlji. Kako tačna fizička svojstva virusa nisu sigurna, istraživači su simulirali ponašanje ove jednostavne strukture kroz niz elastičnosti kako ljuske, tako i bodova.
"Ne znamo svojstva materijala, jer su tako sitni - visoki oko 10 nanometara. Također, nepoznato je i šta je unutar virusa, koji nije prazan, već ispunjen RNK, koja je sama okružena proteinskom kapsidnom ljuskom. Dakle, ovo modeliranje zahtijeva puno pretpostavki", naveo je.
Wierzbicki zaključuje da je uvjereni da je ovaj elastični model dobra polazna točka, dodajući da je pitanje pod kojim naponom i deformacijom će virus puknuti.
