Τα ηχητικά κύματα που χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια σε ιατρικές εξετάσεις ίσως αποκτήσουν έναν εντελώς νέο ρόλο: την καταστροφή ιών.
Σε νέα εργαστηριακή μελέτη, επιστήμονες απέδειξαν ότι εκρήξεις υπερήχων μπορούν να διασπάσουν τον ιό της γρίπης Α (H1N1) αλλά και τον SARS-CoV-2, τον ιό που προκαλεί την COVID-19. Οι μικροσκοπικές δονήσεις που δημιουργούνται από τα υπερηχητικά κύματα αποδείχθηκαν αρκετές ώστε να ρήξουν τις μεμβράνες που περιβάλλουν τα ιικά σωματίδια, αδρανοποιώντας τους ιούς.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από ομάδα του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο στη Βραζιλία και ενδέχεται στο μέλλον να αποτελέσει εναλλακτική λύση απέναντι στα αντιιικά φάρμακα και στα χημικά απολυμαντικά, ειδικά για ιούς με περίβλημα, δηλαδή ιούς που διαθέτουν εξωτερική μεμβράνη ευάλωτη σε φυσικές επιθέσεις.
«Είναι κάπως σαν να πολεμάς τον ιό με μια κραυγή», δήλωσε ο υπολογιστικός φυσικός Odemir Martinez Bruno από το Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο.
«Σε αυτή τη μελέτη αποδείξαμε ότι η ενέργεια των ηχητικών κυμάτων προκαλεί μορφολογικές αλλαγές στα ιικά σωματίδια μέχρι να εκραγούν, ένα φαινόμενο συγκρίσιμο με αυτό που συμβαίνει στο ποπ κορν», πρόσθεσε.
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν με μηχανήματα υπερήχων που χρησιμοποιούνται ήδη στα νοσοκομεία, ενώ οι ιοί εκτέθηκαν σε συχνότητες μεταξύ 3 και 20 MHz.
Οι ερευνητές κατέγραψαν τις φυσικές μεταβολές στα ιικά σωματίδια και στη συνέχεια εξέτασαν αν τα δείγματα SARS-CoV-2 που είχαν υποστεί επεξεργασία μπορούσαν ακόμη να μολύνουν εργαστηριακά μοντέλα κυττάρων ξενιστών, γνωστά ως κύτταρα Ver-E6.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Οι επιστήμονες εντόπισαν σαφή φυσική καταστροφή των ιικών περιβλημάτων, ενώ η ικανότητα του SARS-CoV-2 να μολύνει κύτταρα μειώθηκε δραστικά.
Η τεχνολογία βασίζεται στον λεγόμενο ακουστικό συντονισμό. Σημαντικό ρόλο παίζουν τόσο η συχνότητα των υπερήχων όσο και το σχήμα των ιικών σωματιδίων.
Η βασική αρχή είναι ότι η συχνότητα του ηχητικού κύματος συμπίπτει με τη φυσική συχνότητα δόνησης του ιικού περιβλήματος. Αυτό δημιουργεί ενισχυμένες δονήσεις που τελικά καταστρέφουν το περίβλημα του ιού. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ουσιαστικά μόνο ο ιός ανταποκρίνεται στην ενέργεια των ηχητικών κυμάτων και όχι τα κύτταρα του ξενιστή.
Υπό τις εργαστηριακές συνθήκες των πειραμάτων, τα ιικά σωματίδια αποδείχθηκαν πολύ πιο ευάλωτα από τα γύρω κύτταρα.
Η ανάλυση επιβεβαίωσε επίσης ότι η θερμοκρασία και το pH των κυττάρων παρέμειναν σταθερά, αποκλείοντας το ενδεχόμενο η καταστροφή των ιών να οφείλεται σε θερμικές ή χημικές μεταβολές.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ακόμη ότι οι συγκεκριμένοι ιοί έχουν σφαιρικό σχήμα, το οποίο θεωρείται ιδανικό για ευαισθησία στους υπερήχους.
«Το φαινόμενο είναι καθαρά γεωμετρικό», εξήγησε ο Bruno.
«Τα σφαιρικά σωματίδια, όπως πολλοί ιοί με περίβλημα, απορροφούν αποτελεσματικότερα την ενέργεια των υπερηχητικών κυμάτων. Αυτή η συσσώρευση ενέργειας μέσα στο σωματίδιο προκαλεί αλλαγές στη δομή του ιικού περιβλήματος μέχρι να ραγίσει.»
Όπως σημείωσε, αν τα σωματίδια ήταν τριγωνικά ή τετράγωνα, τα αποτελέσματα δεν θα ήταν τα ίδια.
Οι υπέρηχοι χρησιμοποιούνται ήδη για την αποστείρωση οδοντιατρικού και χειρουργικού εξοπλισμού, όμως μέχρι σήμερα λειτουργούσαν μέσω διαφορετικού μηχανισμού που ονομάζεται σπηλαίωση (cavitation).
«Η σπηλαίωση εμφανίζεται σε χαμηλές συχνότητες και καταστρέφει τόσο τους ιούς όσο και τους ιστούς μέσω της κατάρρευσης φυσαλίδων αερίου. Ο ακουστικός συντονισμός, αντίθετα, λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες», διευκρίνισε ο Bruno.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η νέα μέθοδος θα μπορούσε να ξεπεράσει αρκετούς περιορισμούς των σημερινών αντιιικών θεραπειών.
Στα εργαστηριακά πειράματα δεν παρατηρήθηκαν οι ίδιες καταστροφικές επιδράσεις στα κύτταρα ή στο περιβάλλον διάλυμα, γεγονός που ενισχύει την προοπτική μιας στοχευμένης και ασφαλέστερης τεχνολογίας.
Παράλληλα, επειδή ο στόχος της μεθόδου είναι μια φυσική δομή και όχι μια συγκεκριμένη μοριακή διαδικασία, οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα μπορούσε να παραμένει αποτελεσματική ακόμη και όταν οι ιοί μεταλλάσσονται, αφού οι μεταλλάξεις δεν αλλάζουν απαραίτητα το φυσικό σχήμα των ιικών σωματιδίων.
Η ομάδα εξετάζει ήδη αν η ίδια τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί και απέναντι σε άλλες ιογενείς λοιμώξεις, όπως ο δάγκειος πυρετός, ο ιός Ζίκα και ο ιός Chikungunya.
Οι υπέρηχοι θεωρούνται γενικά ανώδυνοι, μη επεμβατικοί και ιδιαίτερα ακριβείς, ενώ χρησιμοποιούνται ήδη πειραματικά και σε άλλους τομείς, όπως η ανακούφιση πόνου στον εγκέφαλο και οι θεραπείες καρκίνου.
Παρά τον ενθουσιασμό που προκαλεί η ανακάλυψη, οι επιστήμονες τονίζουν ότι δεν πρόκειται ακόμη για θεραπεία. Η τεχνολογία βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο και απαιτούνται περαιτέρω δοκιμές, καθώς και βελτιστοποίηση των συχνοτήτων των υπερήχων.
Η μελέτη περιορίστηκε αποκλειστικά σε εργαστηριακά πειράματα και δεν περιλάμβανε δοκιμές σε ζώα ή ανθρώπους, ενώ εξετάστηκαν μόνο δύο τύποι ιών.
«Παρότι απέχει ακόμη πολύ από την κλινική χρήση, αυτή είναι μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική απέναντι στους ιούς με περίβλημα γενικότερα, καθώς η ανάπτυξη χημικών αντιιικών φαρμάκων είναι πολύπλοκη και δίνει δύσκολα αποτελέσματα», δήλωσε ο φαρμακολόγος Flávio Protásio Veras από το Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο.
«Επιπλέον, πρόκειται για μια “πράσινη” λύση, αφού δεν παράγει απόβλητα, δεν προκαλεί περιβαλλοντικές επιπτώσεις και δεν ενισχύει την αντοχή των ιών.»
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Scientific Reports.
Με πληροφορίες από το Sciencealert
