Ultrassom pode desativar SARS‑CoV‑2 e influenza A (H1N1) por ressonância acústica

Ondas sonoras já usadas em exames médicos podem ter um novo alvo inesperado: os vírus.

Em experiências de laboratório, cientistas mostraram que rajadas de ultrassons conseguem degradar a influenza A (H1N1) e o SARS-CoV-2, responsável pela COVID-19.

As vibrações microscópicas geradas pelas ondas de ultrassom revelaram-se suficientes para romper as membranas que envolvem as partículas virais, segundo os testes - deixando os vírus inactivos.

O trabalho foi conduzido por uma equipa da Universidade de São Paulo, no Brasil, e poderá um dia abrir caminho a uma alternativa aos antivirais e aos desinfectantes químicos no caso de vírus envelopados, que possuem uma membrana externa vulnerável a ataques.

O que os ultrassons fizeram ao SARS-CoV-2 e à influenza A (H1N1)

"É mais ou menos como combater o vírus com um grito", afirma o físico computacional Odemir Martinez Bruno, da Universidade de São Paulo.

"Neste estudo, provámos que a energia das ondas sonoras provoca alterações morfológicas nas partículas virais até elas explodirem, um fenómeno comparável ao que acontece com as pipocas."

Os ensaios laboratoriais foram realizados com máquinas de ultrassons usadas em hospitais, expondo os vírus a frequências de ultrassom no intervalo de 3–20 MHz.

A equipa registou imagens das mudanças físicas e, de seguida, testou se as amostras de SARS-CoV-2 tratadas ainda conseguiam infectar modelos laboratoriais de células hospedeiras (células Ver-E6).

Observou-se evidência clara de destruição física dos envelopes virais e, depois disso, a capacidade do SARS-CoV-2 para infectar células hospedeiras modelo diminuiu de forma acentuada.

Ressonância acústica: por que a frequência e a forma importam

A estratégia depende da ressonância acústica - e, por isso, tanto a frequência do ultrassom como a forma das partículas virais são relevantes.

A ideia é que a frequência da onda sonora coincide com a frequência natural de vibração do envelope viral, o que amplifica as vibrações até o destruir. Na prática, apenas o vírus responde à energia das ondas sonoras, e não as células hospedeiras.

Nas condições testadas, as partículas virais pareceram muito mais vulneráveis do que as células em redor.

A análise confirmou que a temperatura e o pH das células circundantes se mantiveram estáveis, o que afasta a hipótese de danos térmicos ou químicos como causa da degradação das partículas virais.

Os investigadores salientam ainda que partículas virais como as avaliadas são esféricas - a forma ideal para sensibilidade ao ultrassom.

"O fenómeno é totalmente geométrico", diz Bruno.

"As partículas esféricas, como muitos vírus envelopados, absorvem a energia das ondas de ultrassom de forma mais eficaz. É essa acumulação de energia dentro da partícula que provoca alterações na estrutura do envelope viral até ele romper."

Se essas partículas fossem triangulares ou quadradas, os efeitos não seriam os mesmos.

Cavitação vs. ressonância acústica em ultrassons

"O ultrassom já é usado para esterilizar equipamento dentário e cirúrgico, mas funciona através de um fenómeno físico diferente, chamado cavitação, que destrói material biológico", explica Bruno.

"Enquanto a cavitação ocorre a baixas frequências e destrói tanto vírus como tecidos através do colapso de bolhas de gás, a ressonância acústica actua a altas frequências."

A utilização de ultrassons por ressonância acústica poderá contornar algumas limitações dos tratamentos farmacológicos.

Em condições laboratoriais, o novo método não apresentou os mesmos efeitos destrutivos nas células hospedeiras modelo nem na solução circundante.

E, como o alvo é uma estrutura física - e não uma via molecular específica - os autores esperam que a abordagem lide melhor com vírus à medida que estes sofrem mutações (o que não alteraria a forma física das partículas).

A equipa acredita que o método poderá funcionar noutros tipos de infecção viral e já começou a investigar se dengue, Zika e Chikungunya podem ser atingidos da mesma forma.

De um modo geral, o ultrassom é indolor, não invasivo, relativamente simples de aplicar e pode ser direccionado com precisão; por isso, os investigadores têm explorado várias novas aplicações, incluindo alívio de dor no cérebro e tratamento do cancro.

Limitações actuais e próximos passos

Apesar de entusiasmante, este resultado ainda não é um tratamento. Falta fazer muito trabalho, incluindo um ajuste mais fino das frequências de ultrassom.

O estudo ficou limitado a testes em laboratório, sem experiências em animais ou humanos, e incidiu apenas sobre dois tipos de vírus. É um ponto de partida sólido, mas a tecnologia ainda está numa fase inicial.

"Embora ainda esteja longe do uso clínico, esta é uma estratégia promissora contra vírus envelopados em geral, já que desenvolver antivirais químicos é complexo e produz resultados difíceis", afirma o farmacologista Flávio Protásio Veras, da Universidade de São Paulo.

"Além disso, é uma solução 'verde', pois não gera resíduos, não causa impacto ambiental e não promove resistência viral."

A investigação foi publicada na Scientific Reports.