超声波有损伤冠状病毒

冠状病毒的结构是一个全太熟悉的图像，其密集的表面受体类似于棘手的冠。这些类似穗状蛋白质锁定在健康的细胞上并引发病毒RNA的侵袭。虽然普遍了解病毒的几何和感染策略，但对其物理完整性很少。

MIT机械工程系的研究人员的一项新研究表明，在医学诊断成像中使用的频率内，冠状病毒可能易于超声振动。

通过计算机模拟，该团队将病毒的机械响应模拟了一系列超声频率的振动。他们发现，25到100兆赫之间的振动触发了病毒的壳和尖峰，以崩溃并开始破裂在毫秒内。在空气和水中的病毒模拟中看到了这种效果。

结果是初步的，基于有关病毒物理性质的有限数据。尽管如此，研究人员表示他们的发现是在可能的基于超声波的冠状虫治疗中的第一次提示，包括新的SARS-COV-2病毒。究竟可以施加究竟超声波，以及如何在人体复杂性中损害病毒的有效性，是科学家必须解决的主要问题。

“我们已经证明，在超声波激发下，冠状病毒壳和尖峰将振动，振动的幅度将非常大，产生可能破坏病毒的某些部位的菌株，对外壳进行可见损坏，并且可能是无形的损坏到里面的RNA，“麻省理工学院的应用力学教授Tomasz Wierzbicki说。 “希望是我们的论文将在各种学科中发起讨论。”

该团队的结果在线在线在线出现在固体机制和物理学。 Wierzbicki的共同作者是Wei Li，刘刘和朱先生朱在麻省理工学院。

随着Covid-19大流行举办世界各地，威尔茨比基寻求有助于对病毒的科学了解。他的小组的重点是坚实和结构力学，以及如何在各种压力和菌株下骨折的研究。通过这种观点，他想知道可以了解什么是关于病毒的骨折潜力。

Wierzbicki的团队旨在模拟新型冠状病毒及其对振动的机械反应。它们利用固体力学和物理学的简单概念构建病毒结构的几何和计算模型，它们基于科学文献中的有限信息，例如病毒壳和尖峰的微观图像。

来自以前的研究，科学家们已经绘制了冠状病毒的一般结构 - 一个S HIV，流感和新的SARS-COV-2菌株的病毒家族。该结构由脂质蛋白的光滑壳体组成，并密集填充，类似于从壳体突出的掺杂剂的受体。

通过考虑到这种几何形状，该团队将病毒设计为薄的弹性壳，覆盖约100个弹性尖峰。随着病毒确切的物理性质不确定，研究人员模拟了这种简单结构的行为，跨越壳和尖峰的一系列弹性。

“我们不知道尖峰的材料属性，因为它们是如此微小 - 大约10纳米高，”威尔茨比克说。 “甚至更加未知就是病毒内部的内容，这不是空的，但充满了RNA，它本身被蛋白质衣壳壳包围。所以这种建模需要很多假设。“

“我们觉得这种弹性模型是一个很好的起点，”威尔茨比克说。 “问题是，会导致病毒破裂的压力和菌株是什么？”

为了回答这个问题，研究人员将声学振动引入模拟中，并观察到如何通过病毒结构在一系列超声频率上通过病毒结构扭曲。

该团队从100 Megahertz的振动开始，或每秒1亿周期，他们估计是壳牌的自然振动频率，基于病毒物理性质的内容。

当它们暴露于100MHz的超声激发病毒时，初始无法检测到病毒的自然振动。但是在毫秒的外部振动中，以病毒自然振荡的频率谐振，导致壳体和尖峰向内扣，类似于它在地面反弹时的球。

由于研究人员增加了振动的振幅或强度，壳可以骨折 - 一种称为谐振的声现象，也解释了如果他们在右边的音高和音量唱歌，歌剧歌手如何破解葡萄酒杯。在25MHz和50MHz的较低频率下，病毒卷曲和裂缝甚至更快，均在空气的模拟环境中均匀，水的密度与体内的流体相似。

“这些频率和强度在安全用于医学成像的范围内，”Wierzbicki说。

为了改进和验证他们的模拟，该团队正在与西班牙的微生物学家一起使用，他们正在使用原子力显微镜，观察超声振动对专门在猪中发现的冠状病毒的影响。如果超声波可以被实验证明损伤冠状病毒，包括SARS-COV-2，如果可以显示这种损坏具有治疗效果，则该团队设想超声波，这已用于分解肾结石并通过释放药物脂质体可以利用以治疗和可能预防冠状病毒感染。研究人员还设想了适合手机和其他便携式设备的微型超声传感器，可能能够屏蔽来自病毒的人。

威尔茨比基强调有更多的研究来确认超声波是否可以是对冠状病毒的有效治疗和预防策略。随着他的团队致力于通过新的实验数据改进现有的模拟，他计划在新颖的特定机制上零，快速突变SARS-COV-2病毒。

“我们看着一般的冠状病毒家族，现在看着Covid-19的形态和几何形状，”威尔茨比基说。 “目前的批判情况中可能是巨大的潜力。”