Исследователи из Университета Сан-Паулу в Бразилии сообщили, что смогли разрушить вирусы COVID-19 и гриппа при помощи ультразвуковых волн, пишет ScienceAlert.
Во время экспериментов ученые использовали ультразвук с частотами от 3 до 20 мегагерц — примерно в том же диапазоне, который применяется в медицинских диагностических аппаратах. Исследователи воздействовали звуковыми волнами на вирусы гриппа A (H1N1) и SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19.
Эксперименты показали, что микроскопические вибрации, возникающие под действием ультразвука, способны разрушать оболочку вирусных частиц. После такого воздействия вирусы теряли способность заражать клетки.
Как объяснили авторы работы, эффект основан на акустическом резонансе. Частота звуковой волны совпадает с естественной частотой колебаний вирусной оболочки, из-за чего вибрации резко усиливаются и буквально разрывают структуру вируса изнутри.
Руководитель исследования, вычислительный физик Одэмир Мартинес Бруну сравнил происходящее со взрывом попкорна.
«Это похоже на борьбу с вирусом при помощи крика», — заявил ученый. По его словам, энергия звуковых волн вызывает изменения формы вирусной частицы до тех пор, пока оболочка не разрушится.
Во время исследования ученые делали снимки вирусов до и после обработки ультразвуком, а затем проверяли, могут ли обработанные образцы SARS-CoV-2 заражать лабораторные клетки. Результаты показали резкое снижение способности вируса к инфицированию.
Исследователи подчеркивают, что разрушение происходило именно из-за механического воздействия, а не нагрева или химических изменений. Анализы подтвердили, что температура и уровень pH в окружающей среде оставались стабильными.
По словам ученых, особую роль играет форма вирусных частиц. Вирусы с округлой оболочкой, к которым относятся многие опасные инфекции, наиболее чувствительны к ультразвуковому резонансу.
«Это полностью геометрический эффект», — объяснил Бруну. Он отметил, что сферические частицы эффективнее накапливают энергию звуковых волн, из-за чего оболочка постепенно деформируется и разрушается.
Авторы работы обращают внимание на то, что новая технология отличается от традиционной ультразвуковой стерилизации инструментов. В стоматологии и хирургии обычно используется низкочастотный ультразвук, вызывающий кавитацию — процесс разрушения тканей и микроорганизмов при схлопывании пузырьков газа. Новый метод работает на высоких частотах и воздействует более избирательно.
Одним из главных преимуществ технологии исследователи называют потенциальную устойчивость к мутациям вирусов. Поскольку ультразвук воздействует не на отдельные белки или молекулярные механизмы, а на физическую структуру вирусной оболочки, изменения генома могут не снижать эффективность метода.
Ученые уже начали изучать возможность применения технологии против других вирусов, включая денге, вирус Зика и чикунгунью.
При этом авторы исследования подчеркивают, что речь пока идет исключительно о лабораторных экспериментах. Технология еще не тестировалась на животных или людях, а для практического применения потребуется дополнительная настройка частот и проверка безопасности.
Результаты лабораторного исследования опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.