Foto: Happi Raphael / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
As técnicas mais usadas para controlar doenças, como vacinas e medicamentos, dependem de propriedades químicas e biológicas. Agora, uma linha de pesquisa testa outro caminho: o uso de ultrassom contra vírus, em que ondas desarmam partículas virais. Segundo a Super, cientistas da USP e da Unesp publicaram na revista Scientific Reports os resultados de experimentos com essa abordagem física.
Neste artigo
Como as ondas atingem as partículas
Os testes foram feitos in vitro, ou seja, em laboratório. As ondas emitidas por aparelhos de ultrassom desestabilizaram o coronavírus da covid-19, o SARS-CoV-2, e o vírus da influenza A, o H1N1. Na prática, o envelope viral se rompeu, as partículas se fragmentaram e a capacidade de infectar células caiu.
A explicação está na ressonância. Quando uma onda encontra um objeto que vibra numa frequência compatível, a energia se acumula e a oscilação cresce, o que pode levar ao colapso. O professor Odemir M. Bruno, do Instituto de Física da USP, compara o processo a um violino capaz de quebrar uma taça de cristal, mesmo sendo um instrumento suave.
Por que o formato faz diferença
Essas partículas têm formato esférico, o que faz a vibração se espalhar igualmente pela estrutura e favorece o efeito. Funciona como empurrar um balanço no ritmo certo: pequenos impulsos seguidos somam força. No caso do vírus, isso aparece como deformações repetidas do envelope, até que as tensões superem a resistência da partícula.
Os cientistas usaram ultrassom de alta frequência, na faixa de 3 a 20 megahertz (MHz). Em uma das condições, a frequência de 7,5 MHz foi aplicada por cinco minutos. Segundo Bruno, a partícula muda por completo sua morfologia e perde a habilidade de infectar e se reproduzir.
Calor, pH e o fantasma da cavitação
Para descartar a hipótese de que o efeito viesse de aquecimento ou de mudanças químicas, a equipe acompanhou a temperatura e o pH das amostras. Sob as condições de ressonância, os dois parâmetros se mantiveram estáveis.
Isso importa porque, em frequências mais baixas, o ultrassom pode formar e colapsar bolhas num líquido. Esse fenômeno, chamado cavitação, gera calor e ondas de choque, o que o torna útil para assepsia e esterilização, mas inadequado para tratamentos, já que pode causar danos pouco seletivos. Nos experimentos em alta frequência, não apareceram os sinais esperados de cavitação.
Bruno lembra que o exame pré-natal usa ondas acústicas há décadas sem grandes riscos. Ainda assim, ele ressalta que a aplicação terapêutica segue em investigação, e que o fenômeno precisa ser mais bem compreendido antes de chegar a testes em organismos.
O que o microscópio revelou
Técnicas como a microscopia eletrônica de varredura e a microscopia de força atômica mostraram mudanças na superfície do SARS-CoV-2. Partículas quase esféricas passaram a ter contornos irregulares, diâmetro menor e envelopes rompidos.
Antes do tratamento, as amostras do SARS-CoV-2 tinham cerca de 107 nanômetros. Depois da exposição, surgiram componentes menores, resultado da desestruturação. Já no H1N1, nenhum sinal das partículas foi detectado na faixa de tamanho analisada.
Medir algo tão pequeno exigiu outra ferramenta. A pesquisadora Gilia Cristine Marques Ruiz, da Unesp de Presidente Prudente, explica que essas partículas têm entre 100 e 120 nanômetros, faixa em que a microscopia óptica convencional não revela detalhes. Por isso, o grupo recorreu ao espalhamento dinâmico de luz, conhecido pela sigla DLS.
De um sensor à nova frente de estudo
A história começou durante a pandemia, quando o grupo de Bruno desenvolvia sensores para detectar o coronavírus. Nesse período, os pesquisadores encontraram um modelo teórico que sugeria a possibilidade de partículas virais entrarem em ressonância com determinadas ondas acústicas. A hipótese virou uma linha própria de pesquisa a partir de 2021.
Mesmo com resultados promissores, o caminho até um uso clínico é longo. O estudo mostra que um recurso físico pode inativar vírus em laboratório, sem depender de agentes químicos nem de altas doses de radiação, mas ainda há muito a entender antes de qualquer aplicação em pessoas.
Outras formas de desinfecção e seus limites
A radiação ultravioleta consegue inativar vírus rapidamente, mas seu potencial de causar danos aos tecidos é igualmente elevado. A radiação não ionizante também é reconhecida por causar danos às estruturas biológicas.
Muitas técnicas de desinfecção que usam princípios físicos operam em alta intensidade. Por isso, ficam pouco compatíveis com aplicações terapêuticas em tecidos vivos.
Uma parceria entre USP e Unesp
A equipe reúne profissionais de física, virologia e caracterização de materiais. O professor Carlos José Leopoldo Constantino, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Unesp, em Presidente Prudente, também faz parte do grupo.
A pesquisadora Gilia Cristine Marques Ruiz explica que os pesquisadores da USP de São Carlos procuraram o grupo da Unesp com o desafio de caracterizar o vírus. A caracterização foi a contribuição da equipe da Unesp ao estudo.
Perguntas frequentes sobre ondas desarmam partículas
Como ondas desarmam partículas virais?
O mecanismo é a ressonância. Quando uma onda encontra um objeto que vibra numa frequência compatível, a energia se acumula e a oscilação cresce, o que pode levar ao colapso. Como o vírus tem formato esférico, a vibração se espalha igualmente pela estrutura. Segundo Odemir M. Bruno, o processo lembra um violino capaz de quebrar uma taça de cristal. Na prática, o envelope viral se rompe e as partículas se fragmentam.
Ondas desarmam partículas de quais vírus?
Os testes foram feitos com o coronavírus da covid-19, o SARS-CoV-2, e com o vírus da influenza A, o H1N1. No SARS-CoV-2, as amostras não tratadas tinham cerca de 107 nanômetros. Depois da exposição, surgiram componentes menores. A microscopia mostrou alterações na superfície do SARS-CoV-2, com contornos irregulares e envelopes rompidos. No H1N1, nenhum sinal das partículas foi detectado na faixa de tamanho analisada.
As ondas desarmam partículas virais no corpo das pessoas?
Ainda não. Os experimentos foram in vitro, ou seja, em laboratório. Bruno ressalta que a aplicação terapêutica segue em investigação. Segundo ele, o fenômeno precisa ser mais bem compreendido antes de chegar a testes em organismos. Ele lembra que o exame pré-natal usa ondas acústicas há décadas sem grandes riscos. Essa comparação não significa que o método já esteja pronto para uso clínico.
Ultrassom que desarma vírus é igual ao de esterilização?
Não é o mesmo mecanismo. Em frequências mais baixas, na ordem de quilohertz, o ultrassom pode formar e colapsar bolhas num líquido. Esse processo, chamado cavitação, gera calor e ondas de choque. Por isso, serve para assepsia e esterilização, mas pode causar danos pouco seletivos. Nos testes em alta frequência, a equipe não observou os sinais esperados de cavitação. Temperatura e pH se mantiveram estáveis sob as condições de ressonância.
E você, acha que tecnologias físicas como essa podem ajudar a enfrentar as próximas pandemias ao lado das vacinas e dos remédios?
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