24 Mar ULTRASONIDOS PARA COMBATIR EL CORONAVIRUS

Actualmente existen muchas aplicaciones médicas de los ultrasonidos. Por ejemplo, en diagnóstico (ecografías), en tratamientos oncológicos (técnica HIFU), disolución de cálculos renales (litiasis), Parkinson (estabilización del temblor), y Alzheimer (disolución de placas beta amiloide), entre otras.

Una reciente investigación del Instituto Tecnológico de Massachussetts (MIT), publicada en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids cuyos autores son Wierzbicki, Wei Li, Yuming Liu y Juner Zhu, expone una nueva aplicación, en este caso,  para combatir al coronavirus.

Tomasz Wierzbicki, profesor de mecánica aplicada que lidera el grupo de investigación, estudia cómo los materiales se fracturan bajo diversas tensiones y deformaciones. Utilizando  conceptos de la mecánica y la física de los sólidos han construido un modelo geométrico y computacional de la estructura del virus (basándose en imágenes microscópicas del caparazón y espigas del virus) para estudiar su respuesta mecánica a las vibraciones. El modelo sconsta de una capa elástica delgada cubierta por alrededor de 100 espigas elásticas. Como las propiedades físicas exactas del virus son inciertas, los investigadores simularon el comportamiento de esta estructura simple a través de un rango de elasticidades.

“No conocemos las propiedades materiales de las espigas porque son muy pequeñas, alrededor de 10 nanómetros de alto”, dice Wierzbicki. “Aún más desconocido es lo que hay dentro del virus, que no está vacío sino lleno de ARN, que a su vez está rodeado por una capa de cápside (cubierta) de proteína. Por lo tanto, este modelo requiere muchas suposiciones”.

A partir de estas suposiciones, se preguntaron cuáles serían las tensiones y presiones que podrían provocar la rotura del virus. Experimentaron con una frecuencia de 100 MHz, pues  estimaron que era la frecuencia de vibración natural de la capa del coronavirus, basándose en lo conocido de las propiedades físicas del virus. Observaron que en una fracción de milisegundo, la capa y las espigas se doblaron hacia adentro y que aumentando la amplitud de las vibraciones podría romperse la carcasa. Este fenómeno físico es la conocida resonancia, el mismo que explica que pueda romperse una copa de vino cuando está expuesta a una vibración acústica de una determinada frecuencia e intensidad sonora, y que algunos cantantes de ópera consiguen con su voz.

También han utilizado frecuencias inferiores, de 25 MHz y 50 MHz, cuyos resultados mostraron que la destrucción del virus era más rápida, tanto en ambientes simulados de aire como de agua (densidad similar a la de los fluidos corporales).

Actualmente, este equipo de investigación está trabajando con microbiólogos españoles para perfeccionar y validar sus simulaciones, y comprobar sus efectos en un tipo de coronavirus que se encuentra exclusivamente en los cerdos.

Wierzbicki enfatiza que hay mucha investigación por delante, como por ejemplo, confirmar si  la ecografía podría ser un tratamiento eficaz y una estrategia de prevención contra los coronavirus. Si se demuestra experimentalmente que el ultrasonido daña los coronavirus, incluido el SARS-CoV-2, podría ser utilizado para tratar, y posiblemente prevenir, sus infecciones.

Mientras su equipo trabaja para mejorar las simulaciones existentes con nuevos datos experimentales, Wierzbicki planea concentrarse en la mecánica específica del nuevo virus SARS-CoV-2 que muta rápidamente.

Aquí puedes consultar el artículo publicado por Leticia del Olmo, en la revista on line Redacción médica.