Wirusy pękają jak popcorn. Naukowcy właśnie odkryli, że dźwięk może być skuteczniejszy niż leki

Ultradźwięki – szczególnie w medycynie – kojarzą się głównie z badaniem narządów czy rutynowymi kontrolami w trakcie ciąży. Zespół naukowców z Uniwersytetu São Paulo w Brazylii postanowił wykorzystać je jako precyzyjny pocisk kinetyczny. Wyniki ich badań, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Scientific Reports”, pokazują zupełnie nowy pomysł na neutralizowanie zagrożenia biologicznego bez użycia nawet kropli chemii.

Jak dźwięk może niszczyć wirusy? Pękają jak popcorn

Mechanizm odkryty przez Brazylijczyków opiera się na zjawisku rezonansu akustycznego. Każdy obiekt posiada swoją naturalną częstotliwość drgań. Jeśli uderzymy w niego falą o dokładnie tej samej częstotliwości, drgania zaczną się kumulować, aż struktura nie wytrzyma napięcia.

– To trochę tak, jakby walczyć z wirusem za pomocą krzyku – tłumaczy prof. Odemir Martinez Bruno, jeden z fizyków biorących udział w badaniu. – Udowodniliśmy, że energia fal dźwiękowych powoduje zmiany morfologiczne w cząsteczkach wirusa, aż te eksplodują niczym ziarna kukurydzy w mikrofalówce.

Podczas testów laboratoryjnych naukowcy użyli standardowych maszyn do USG emitujących fale o wysokiej częstotliwości (od 3 do 20 MHz). Co się okazało? Osłonki wirusów SARS-CoV-2 oraz grypy A (H1N1) uległy rozerwaniu, a to sprawiło, że patogeny stały się niezdolne do infekowania komórek gospodarza.

Dlaczego wirus ginie od dźwięków, a my nie?

Najważniejsza jest geometria. Większość wirusów otoczkowych, w tym koronawirusy czy wirusy grypy, ma kształt sferyczny. To właśnie ta idealna kulistość sprawia, że są one wyjątkowo podatne na rezonans akustyczny. Cząsteczka wirusa pochłania energię znacznie efektywniej niż otaczające ją komórki ludzkie, które mają inne kształty i rozmiary.

Badacze mieli wątpliwość, czy aby na pewno to dźwięk niszczy wirusy, a nie inne zjawiska towarzyszące jego generowaniu. Potwierdzili jednak, że temperatura i pH otoczenia pozostały stabilne, co wykluczyło przypadkowe uszkodzenie tkanek przez ciepło.

Dodatkowo zjawisko rezonansu różni się od tzw. kawitacji (tworzenia się i pękania bąbelków gazu), która jest wykorzystywana do sterylizacji narzędzi chirurgicznych, ale niszczy wszystko na swojej drodze. Rezonans działa jak snajper – uderza tylko w wirusa.

To broń odporna na mutacje

Największym problemem współczesnej medycyny są mutacje. Wirusy zmieniają swoje białka kolca, by oszukać szczepionki i leki przeciwwirusowe. Jednak dźwięk nie przejmuje się chemią. Atakuje on strukturę fizyczną patogenu. Nawet jeśli wirus zmutuje, by ominąć przeciwciała, jego kształt i fizyczna wytrzymałość osłonki pozostają niemal identyczne. Dzięki temu ultradźwięki mogą stać się uniwersalnym narzędziem, na które patogeny nigdy nie wykształcą oporności.

Ekologiczna i czysta medycyna

Farmakolog Flávio Protásio Veras podkreśla, że jest to rozwiązanie niezwykle ekologiczne. Tradycyjne środki dezynfekujące i leki przeciwwirusowe generują odpady chemiczne i mogą wpływać na środowisko. Ultradźwięki są czyste, bezinwazyjne i nie pozostawiają po sobie żadnych szkodliwych substancji.

Choć metoda ta jest jeszcze w fazie testów laboratoryjnych i nie została przetestowana na ludziach, naukowcy już teraz sprawdzają, czy w podobny sposób uda się „zakrzyczeć” inne groźne choroby, takie jak denga, Zika czy Chikungunya.

Źródło: Scientific Reports, Science Alert

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.