Ultrassom pode destruir coronavírus, aponta estudo do MIT

26 de abril de 2021 4 mins. de leitura
Resultados preliminares indicam que ondas de ultrassom em frequências médicas têm potencial para danificar o vírus

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As vibrações de ultrassom já são utilizadas no tratamento para quebrar pedras nos rins e na liberação de drogas por meio de lipossomas. A tecnologia também pode ter um potencial na terapia e na prevenção de infecções por coronavírus, afirmam os cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

Um novo estudo realizado por pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT sugere que os vírus envoltos por uma camada de coroa de proteína podem ser vulneráveis a frequências usadas em imagens de diagnóstico médico. A descoberta foi publicada no Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

Os resultados ainda são preliminares e baseados exclusivamente em simulações a partir de dados limitados sobre as propriedades físicas do vírus. Como exatamente o ultrassom poderia ser administrado e quão eficaz seria para danificar o vírus dentro da complexidade do corpo humano estão entre as principais questões que os cientistas terão de enfrentar no futuro.

Modelagem do coronavírus

Vírus do HIV, da gripe e da covid-19 têm estruturas semelhantes. (Fonte: Shutterstock/Shawn Hempel/Reprodução)
Vírus do HIV, da gripe e da covid-19 têm estruturas semelhantes. (Fonte: Shutterstock/Shawn Hempel/Reprodução)

A partir de estudos anteriores, os cientistas mapearam a estrutura geral da família do coronavírus, que inclui o Sars-Cov-2, responsável pela covid-19. O vírus consiste em uma casca lisa de proteínas lipídicas e receptores densamente compactados com apenas 10 nanômetros de altura, semelhantes a espinhos. Estes são os responsáveis pela ligação do vírus às células saudáveis e desencadeiam a invasão do RNA viral.

Com essa geometria em mente, a equipe modelou o vírus como uma fina casca elástica coberta por cerca de cem pontas elásticas. Como as propriedades físicas exatas do vírus são incertas, os pesquisadores simularam o comportamento dessa estrutura simples em uma gama de elasticidades para a casca e as pontas.

Simulações com ultrassom

Vibrações em frequência de 25 MHz "implode" vírus em simulação por computador. (Fonte: YouTube/MIT/Reprodução)
Vibrações em frequência de 25 MHz “implode” vírus em simulação por computador. (Fonte: YouTube/MIT/Reprodução)

A partir do conhecimento de mecânica sólida e estrutural, e do estudo de como os materiais se fraturam sob várias tensões e deformações, os pesquisadores modelaram em computadores a resposta mecânica do vírus às vibrações em uma gama de frequências de ultrassom.

Os cientistas descobriram que as vibrações de 100 MHz agitaram a casca e a sua coroa de “espinhos”, provocando um colapso em uma fração de milissegundo. Em frequências mais baixas de 25 MHz e 50 MHz, o vírus se fraturou ainda mais rápido, tanto em ambientes simulados de ar quanto de água, que tem densidade próxima aos fluidos do corpo.

Com a excitação de ultrassom, a casca e os picos do vírus vibram em uma amplitude grande em um fenômeno conhecido como ressonância. O mesmo fenômeno explica como cantores de ópera podem quebrar uma taça de vinho se cantarem no tom e no volume certos. A ressonância causa danos visíveis à casca externa e possivelmente danos invisíveis para o RNA interno.

Tratamento contra a covid-19

Antes de passar para aplicações preventivas ou terapêuticas, um estudo de validação deve ser realizado. O próximo passo da pesquisa do MIT é refinar e validar as simulações em colaboração com uma equipe de microbiologistas na Espanha, que está usando microscopia de força atômica para observar os efeitos das vibrações de ultrassom em um tipo de coronavírus encontrado exclusivamente em porcos.

Se os efeitos do ultrassom puderem ser comprovados, os pesquisadores acreditam que transdutores de ultrassom em miniatura, instalados em telefones e outros dispositivos portáteis, podem ser capazes de proteger as pessoas contra o vírus. 

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Fonte: Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

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