Las ondas sonoras que ya se utilizan en exploraciones médicas pueden tener un nuevo objetivo sorprendente: los virus.
En experimentos de laboratorio, los científicos han demostrado cómo las explosiones de ultrasonido pueden descomponer la influenza A (H1N1) y el SARS-CoV-2, que causa el COVID-19.
Los experimentos demostraron que las vibraciones microscópicas causadas por ondas de ultrasonido son suficientes para romper las membranas que rodean las partículas virales, inactivando a los virus.
La investigación fue dirigida por un equipo de la Universidad de São Paulo en Brasil y algún día podría ser una alternativa a los antivirales y desinfectantes químicos para los virus envueltos, que tienen una membrana externa vulnerable a los ataques.
“Es como combatir el virus con un grito”, dice el físico computacional Odemir Martinez Bruno, de la Universidad de São Paulo.
“En este estudio demostramos que la energía de las ondas sonoras provoca cambios morfológicos en las partículas virales hasta que explotan, un fenómeno comparable a lo que ocurre con las palomitas de maíz”.
Los experimentos de laboratorio se realizaron con máquinas de ultrasonido utilizadas en hospitales, con los virus expuestos a frecuencias de ultrasonido en el rango de 3 a 20 MHz.
Los investigadores tomaron instantáneas de los cambios físicos y luego probaron si las muestras de SARS-CoV-2 tratadas aún podían infectar modelos de laboratorio de células huésped (células Ver-E6).
Hubo evidencia clara de destrucción física de las envolturas virales y, posteriormente, la capacidad del SARS-CoV-2 para infectar células huésped modelo se redujo drásticamente.
El enfoque se basa en la resonancia acústica, y tanto la frecuencia del ultrasonido como la forma de las partículas virales son importantes.
La idea es que la frecuencia de la onda sonora coincida con la frecuencia vibratoria natural de la envoltura viral, lo que genera vibraciones amplificadas que la destruyen. Básicamente, sólo el virus responde a la energía de las ondas sonoras, no las células huésped.
En las condiciones probadas, las partículas virales parecían mucho más vulnerables que las células circundantes.
Los análisis confirmaron que la temperatura y el pH de las células circundantes se mantuvieron estables, descartando daños térmicos o químicos como motivo de la descomposición de las partículas virales.
Los investigadores también señalan que las partículas virales como las analizadas son esféricas, la forma óptima para la sensibilidad a los ultrasonidos.
“El fenómeno es enteramente geométrico”, afirma Bruno.
“Las partículas esféricas, como muchos virus envueltos, absorben más eficazmente la energía de las ondas ultrasónicas. Es esa acumulación de energía dentro de la partícula la que provoca cambios en la estructura de la envoltura viral hasta que se rompe”.
Si estas partículas fueran triangulares o cuadradas, los impactos no serían los mismos.
“El ultrasonido ya se utiliza para esterilizar equipos dentales y quirúrgicos, pero funciona mediante un fenómeno físico diferente llamado cavitación, que destruye el material biológico”, explica Bruno.
“Mientras que la cavitación se produce a bajas frecuencias y destruye virus y tejidos mediante el colapso de burbujas de gas, la resonancia acústica funciona a altas frecuencias”.
La ecografía por resonancia acústica podría abordar ciertas limitaciones de los tratamientos farmacológicos.
El nuevo método no mostró los mismos efectos destructivos en las células huésped modelo o en la solución circundante en condiciones de laboratorio.
Y debido a que el objetivo es una estructura física en lugar de una vía molecular única, los investigadores esperan que pueda lidiar mejor con los virus a medida que mutan (lo que no cambiaría la forma física de las partículas).
El equipo tiene la esperanza de que su nuevo enfoque funcione con otras infecciones virales, y ya han comenzado a investigar cómo se podría atacar el dengue, el Zika y el chikungunya de la misma manera.
El ultrasonido es generalmente indoloro, no invasivo, relativamente fácil de aplicar y puede ser dirigido con precisión, por lo que los investigadores han estado explorando varias formas nuevas de usarlo, incluso para aliviar el dolor en el cerebro y tratar el cáncer.
El hallazgo aquí es emocionante, pero aún no es un tratamiento. Todavía queda mucho trabajo por hacer, incluido un mayor ajuste de las frecuencias de ultrasonido.
Este estudio se limitó a pruebas de laboratorio en lugar de experimentos en animales o humanos, y solo en dos tipos de virus diferentes. Es un buen punto de partida, pero aún es temprano para esta tecnología.
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“Aunque todavía está lejos de su uso clínico, se trata de una estrategia prometedora contra los virus envueltos en general, ya que el desarrollo de antivirales químicos es complejo y arroja resultados difíciles”, dice el farmacólogo Flávio Protásio Veras, de la Universidad de São Paulo.
“Además, es una solución ‘verde’, ya que no genera residuos, no causa impacto ambiental y no promueve la resistencia viral”.
La investigación ha sido publicada en Scientific Reports.