像歌劇歌手高音震碎玻璃杯,MIT:醫用超音波頻率可破壞新冠病毒

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 18 日 18:39 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


由新冠病毒(COVID-19)引起的疫情已席捲全球逾 1 年,這種病毒外觀相當具有攻擊性,但在麻省理工學院一份新模擬研究中,科學家發現用於醫學成像的超音波頻率能引發病毒外殼共振,並使其在幾毫秒內潰堤破裂。

新冠病毒屬於冠狀病毒,是一種具有包膜的正鏈單股 RNA 病毒,表面具有由刺突蛋白組成的棒狀突起,主要透過人類上呼吸道進入體內,以多種細胞表面表達的 ACE2 通道作為受體去感染細胞,最常見受感染的器官包括肺、心臟、腎臟等。

這波疫情打亂了許多人的行程,不過全球也因此迅速推出疫苗、各種藥物研發或醫療手段以盡快止血疫情,中研院前陣子找到 5 種抗新冠病毒現有潛力藥物,日本 LED 大廠日亞化學工業(Nichia)則研發出能讓新冠病毒接近全滅的高功率深紫外線 LED 等。

而最近,麻省理工學院團隊的新研究也帶來一個好消息。

過去研究已經大致描繪出新冠病毒的整體結構,包含由脂質蛋白組成的光滑外殼、以及自外殼突出密集堆積的穗狀受體;病毒內部也不是空的而是充滿 RNA,RNA 本身又被蛋白質外殼包圍。

團隊在進行病毒建模時謹慎地參考了這些描述,並開始嘗試以超音波攻擊病毒,觀察聲波的振動如何影響病毒結構。

研究人員根據病毒的物理特性,推測病毒外殼的自然振動頻率為 100MHz,因此首先將病毒暴露在 100MHz 的超音波頻率下,剛開始還無法檢測到病毒外殼的反應,但不到 1 毫秒就發現聲波與病毒外殼產生共振效應,導致病毒外殼與突起向內彎曲。

隨著研究人員增加共振強度,病毒外殼也在幾毫秒內開始破裂,就像歌劇歌手如果以正確的音調和足夠的音量高歌就能透過自然共振震碎酒杯,該團隊發現,在 25 MHz和 50 MHz 此頻率下,病毒外殼破裂的速度更快。

為了驗證這項模擬結果,研究團隊正與西班牙微生物學家合作,使用原子力顯微鏡(AFM)觀察在豬體內發現的一種冠狀病毒如何受超音波振動影響。如果實驗證實正確頻率的超音波能破壞新冠病毒,且證明這種破壞具有治療效果,或許未來能幫助那些尚未接種疫苗或無法接種疫苗的人。

研究人員甚至預想,也許安裝在手機或便攜式設備中的微型超音波換能器(Transducer),能幫助人們免受病毒入侵。

新論文發表在《JMPS》(Journal of the Mechanics and Physics of Solids)期刊。

(首圖來源:麻省理工學院

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