Zusammensetzung und Struktur des Coronavirus
Am 18. Februar 2021 hat das Tomasz Wierzbicki-Forschungsteam des MIT einen Artikel im Journal of the Mechanics and Physics of Solids veröffentlicht, der führenden internationalen Zeitschrift für Festkörpermechanik.Der Artikel legt nahe, dass neuartige Coronaviren möglicherweise anfällig für die Schwingungsfrequenzen von Ultraschall sind, die in der medizinischen diagnostischen Bildgebung verwendet werden.Das heißt, im Bereich der Ultraschallfrequenzen, die für den menschlichen Gebrauch sicher sind, können Ultraschallschwingungen die Struktur von Coronaviren stören und sie sogar töten.
Neuartige Coronaviren bestehen hauptsächlich aus Kern-RNA, Kapsid und dem Spine-Protein des Kapsids, wobei das Spine-Protein eine Schlüsselrolle bei der Viruserkennung für die Invasion von Wirtszellen spielt.Da Viren parasitäre Organismen sind und nicht alleine überleben können, ist es für die Behandlung und Vorbeugung von Coronavirus-Infektionen von großer Bedeutung, eine Methode zu finden, die die Struktur des Coronavirus-Kapsids und seiner Stacheln wirksam zerstören kann.
Forschungsinhalte und -ergebnisse
Wierzbickis Team nutzte Computersimulationen, um das Coronavirus zu modellieren und seine mechanische Reaktion auf Vibrationen bei verschiedenen Ultraschallfrequenzen zu simulieren.Es wurde festgestellt, dass das Virus bei 100 MHz (der natürlichen Schwingungsfrequenz des Coronavirus-Kapsids) einen Resonanzeffekt erzeugte, bei dem sich das Viruskapsid und die stechenden Proteine nach innen beugten, ähnlich der Vertiefung, die entsteht, wenn ein Ball vom Boden abprallt, und innerhalb von Millisekunden auflösen.Und als die Forscher die Amplitude und Intensität der Ultraschallschwingungen zwischen 25 MHz und 50 MHz erhöhten, beschleunigte sich die Biege- und Bruchrate, und dieser Effekt wurde sowohl in Luft- als auch in Wassersimulationsumgebungen mit einer Dichte beobachtet, die der des menschlichen Körpers entspricht Flüssigkeiten.Am wichtigsten ist, dass die Simulation die Möglichkeit demonstriert, Ultraschall zur Behandlung neuer Kroneninfektionen beim Menschen im anwendbaren Bereich der humanmedizinischen Bildgebung (1 MHz–30 MHz) einzusetzen.
Wierzbicki fügte hinzu, dass das Experiment erfolgreich gezeigt habe, dass unter Ultraschallanregung die äußere Hülle des neuen Coronavirus und die stechenden Proteine in Resonanz geraten und die Amplitude der Vibrationen so groß sein kann, dass die resultierende Spannung einige Teile des Virus zerstören und sichtbare Schäden verursachen kann Schäden an der Außenhülle und möglicherweise unsichtbare Schäden an der Ribonukleinsäure im Inneren.
Forschungsdefizite und Ausblick
Sie planen derzeit, in Zusammenarbeit mit spanischen Mikrobiologen den Einsatz der Rasterkraftmikroskopie zu erforschen, um die Auswirkungen von Ultraschallschwingungen auf ein Coronavirus bei Schweinen zu beobachten.Wenn das Experiment erfolgreich ist, ist davon auszugehen, dass die Ergebnisse dieser Pilotstudie zu einer neuen Richtung für die Ultraschallbehandlung und die Prävention neuer Coronavirus-Infektionen führen werden.Wie Ultraschall zum Brechen von Nierensteinen können wir die Ultraschalltechnologie in Zukunft nicht nur zur klinischen Behandlung von Coronaviren einsetzen, sondern sogar Ultraschallgeneratoren in tragbare Geräte wie Mobiltelefone einbauen, um Menschen unterwegs vor Viren zu schützen.
Während die Schlussfolgerungen dieser Forschung sicherlich spannend sind, stellt die aktuelle Richtung der Forschung nur einen kleinen Fortschritt dar und beschränkt sich auf die Phase des physikalischen Modells.Es gibt immer noch viele Probleme, die von Wissenschaftlern untersucht und überprüft werden müssen. Beispielsweise wird die Frage, wie Ultraschall im komplexen menschlichen Körper präzise eingesetzt werden kann, um das Virus effektiv zu zerstören, eines der Schlüsselprobleme sein, die in Zukunft gelöst werden müssen, und der Ultraschall, auf den angewendet wird Die Behandlung des Coronavirus in der Zukunft wird noch lange erforscht werden müssen.
Neben der Möglichkeit, Ultraschall zur Abtötung von Viren einzusetzen, gibt es vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich der medizinischen Diagnose und Behandlung von Viren oder in verschiedenen mikrobiologischen Experimentalstudien.Beispielsweise ist derzeit im Bereich der Überwachung und Diagnose neuer Coronaviren Ultraschall-Bildgebungstechnologie erforderlich, die Ärzten zeitnah verschiedene wichtige Vitalfunktionen von Patienten liefern kann und eine unersetzliche Stellung bei der Diagnose, Behandlung und Bewertung der Wirksamkeit einnimmt einer akuten schweren Lungenentzündung.
Normales M-Mode-Ultraschallbild der Lunge (strandähnliches Zeichen)
M-Mode-Ultraschallbild eines Patienten mit Lungenentzündung (Stratosphärenzeichen)
Andere Anwendungen von Ultraschall
Im Bereich der Mikrobiologie, repräsentiert durch Viren, Zellen, Pilze etc., hat die Ultraschalltechnik vielfältige Einsatzszenarien.
Extraktion von Einschlusskörpern aus rekombinanten Escherichia coli durch Zerkleinerung mit einem Ultraschall-Zellbrecher (SCIENTZ-IID) und Reinigung, um H1N1-Influenzavirus-Antigen (HA-Antigen) zum Nachweis von Antikörpern (Anti-HA) im Blut zu erhalten, was zum Screening führt Immunplasma, das zur Behandlung von Influenzavirus-Infektionen eingesetzt werden kann.
Verwendung eines Ultraschall-Zellzerkleinerers (SCIENTZ-IID) zur Zerkleinerung rekombinanter E. coli, um die exprimierte Zielprotease (hNMT1, die die Proteinmyristoylierung katalysieren kann) zu erhalten, und anschließende Untersuchung der Wirkung der durch dieses Enzym katalysierten Myristoylierungsmodifikation auf den Zusammenbau kleiner Zellen RNA-Virus-Proteinkapside.
Der rekombinant manipulierte Expressionsstamm wurde mithilfe eines Ultraschall-Zellzerkleinerers (SCIENTZ-IID) zerlegt, aus dem rekombinante Proteinantigene des Enterovirus für die Herstellung polyklonaler Antikörper gewonnen wurden.
Dscientz ist Teil der Ultraschallserie
Als Allzwecktechnologie hat die Ultraschalltechnologie breite Anwendungsaussichten in der medizinischen Bildgebung, Zelltechnik, mikrobiellen Forschung, Virenforschung und anderen Bereichen.Seit seiner Gründung hat sich Dscientz Bio auf die Forschung und Entwicklung sowie die Anwendung der Ultraschalltechnologie konzentriert und eine Reihe von Produkten entwickelt, darunter Ultraschall-Zellzerkleinerer, berührungslose Ultraschall-Zellzerkleinerer, Ultraschallextraktoren, Ultraschallreiniger, Ultraschall-Entkalkungsgeräte und so weiter.Die Produkte der Dscientz Bio-Ultraschallserie sind in den weltberühmten biowissenschaftlichen Forschungslabors verbreitet und bieten wissenschaftlichen Forschern professionelle und rücksichtsvolle Dienstleistungen!
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. März 2023
