أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون في قسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن فيروسات كورونا قد تكون عرضة للموجات فوق الصوتية، ضمن الترددات المستخدمة في التصوير التشخيصي الطبي.
وأفاد موقع " mit news" بأنه من خلال المحاكاة الحاسوبية، قام الفريق بنمذجة الاستجابة الميكانيكية للفيروس للاهتزازات عبر مجموعة من ترددات الموجات فوق الصوتية. ووجد أن الاهتزازات التي تتراوح بين 25 و 100 ميغا هرتز تسببت في انهيار غلاف الفيروس والارتفاعات بدأت في التمزق في غضون جزء من جزء من الألف من الثانية، وشوهد هذا التأثير في محاكاة الفيروس في الهواء والماء.
ووفقا لما ذكره موقع " mit news" فإن بنية الفيروس التاجي هي صورة مألوفة للغاية ، حيث تشبه مستقبلاتها السطحية المكتظة بكثافة التاج الشائك، و تلتصق هذه البروتينات الشبيهة بالسرعات بالخلايا السليمة وتؤدي إلى غزو الحمض النووي الريبي الفيروسي، في حين أن هندسة الفيروس واستراتيجية العدوى مفهومة بشكل عام ، لا يُعرف الكثير عن سلامته الجسدية.
وتستند النتائج الأولية إلى بيانات محدودة تتعلق بالخصائص الفيزيائية للفيروس، ومع ذلك يقول الباحثون إن النتائج التي توصلوا إليها هي أول تلميح إلى علاج محتمل يعتمد على الموجات فوق الصوتية لفيروسات كورونا ، بما في ذلك فيروس SARS-CoV-2 الجديد.
كيف يمكن إجراء الموجات فوق الصوتية بالضبط ، ومدى فعاليتها في إتلاف الفيروس داخل جسم الإنسان ، فهذا من بين الأسئلة الرئيسية التي سيتعين على العلماء معالجتها في المستقبل.
"لقد أثبتنا أنه في ظل الإثارة بالموجات فوق الصوتية ، ستهتز قشرة الفيروس التاجي والمسامير ، وستكون سعة هذا الاهتزاز كبيرة جدًا ، مما ينتج عنه سلالات يمكن أن تكسر أجزاء معينة من الفيروس ، وتحدث ضررًا مرئيًا للقشرة الخارجية وربما ضررًا غير مرئي إلى الحمض النووي الريبي في الداخل "، كما يقول توماس فيرزبيكي ، أستاذ الميكانيكا التطبيقية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "نأمل أن تبدأ ورقتنا مناقشة عبر مختلف التخصصات."
وتظهر نتائج الفريق على الإنترنت في مجلة ميكانيكا وفيزياء المواد الصلبة . المؤلفون المشاركون في Wierzbicki هم Wei Li و Yuming Liu و Juner Zhu في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
قذيفة شائك
مع انتشار جائحة Covid-19 في جميع أنحاء العالم ، سعى فريق Wierzbicki للمساهمة في الفهم العلمي للفيروس. ينصب تركيز مجموعته على الميكانيكا الصلبة والهيكلية ، ودراسة كيفية تكسير المواد تحت الضغوط والتوترات المختلفة. من هذا المنظور ، تساءل عما يمكن تعلمه عن احتمال كسر الفيروس.
وشرع فريق Wierzbicki في محاكاة فيروس كورونا الجديد واستجابته الميكانيكية للاهتزازات، واستخدموا مفاهيم بسيطة لميكانيكا وفيزياء المواد الصلبة لبناء نموذج هندسي وحسابي لهيكل الفيروس ، والذي استندوا إلى معلومات محدودة في الأدبيات العلمية ، مثل الصور المجهرية لقشرة الفيروس والارتفاعات.
ومن الدراسات السابقة ، رسم العلماء الهيكل العام للفيروس التاجي - عائلة من الفيروسات التي تسبب فيروس نقص المناعة البشرية والإنفلونزا وسلالة SARS-CoV-2 الجديدة. يتكون هذا الهيكل من قشرة ناعمة من البروتينات الدهنية ، ومستقبلات كثيفة تشبه السنبلة تبرز من الغلاف.
مع وضع هذه الهندسة في الاعتبار ، قام الفريق بنمذجة الفيروس على أنه قشرة رقيقة مرنة مغطاة بنحو 100 من المسامير المرنة. نظرًا لأن الخصائص الفيزيائية الدقيقة للفيروس غير مؤكدة ، فقد قام الباحثون بمحاكاة سلوك هذا الهيكل البسيط عبر مجموعة من المرونة لكل من القشرة والمسامير.
يقول ويرزبيكي: "لا نعرف الخصائص المادية للمسامير لأنها صغيرة جدًا - يبلغ ارتفاعها حوالي 10 نانومتر". "المجهول أكثر هو ما يوجد داخل الفيروس ، وهو ليس فارغًا ولكنه مليء بالحمض النووي الريبي ، وهو نفسه محاط بقشرة بروتينية. لذلك تتطلب هذه النمذجة الكثير من الافتراضات ".
يقول ويرزبيكي: "نشعر بالثقة في أن هذا النموذج المرن يمثل نقطة انطلاق جيدة". "السؤال هو ، ما هي الضغوطات والسلالات التي ستؤدي إلى تمزق الفيروس؟"
