Neuer Weg, um Viren zu töten: schütteln Sie sie zu Tode

Wissenschaftler eines Tages möglicherweise Viren auf die gleiche Weise zu zerstören, dass Opernsänger vermutlich Weingläser zerbrechen. Neue Forschung bestimmt mathematisch die Frequenzen bei denen einfachen Viren zu Tode geschüttelt werden könnte.

"Das Kapsid eines Virus ist etwas wie die Schale einer Schildkröte", sagte Physiker Otto Sankey der Arizona State University. "Wenn die Shell [durch mechanische Schwingungen] gefährdet werden kann, kann das Virus inaktiviert."

Neuere experimentelle Belege hat gezeigt, dass Laserpulse auf die richtige Frequenz eingestellt bestimmte Viren töten können. Diese sogenannte Resonanzfrequenzen Ortung ist jedoch ein bisschen von Versuch und Irrtum.

"Experimente nur versuchen müssen eine Vielzahl von Bedingungen und Hoffnung, die Bedingungen gefunden werden, die zum Erfolg führen können," sagte Sankey LiveScience.

Um diese Suche zu beschleunigen, entwickelten Sankey und seinem Schüler Eric Dykeman eine Möglichkeit, die Schwingungs Bewegung jedes Atom in einer Virus-Shell zu berechnen. Aus diesem Grund können sie die niedrigsten Resonanzfrequenzen bestimmen.

Als Beispiel für ihre Technik, das Team modelliert das Sat-Tabak Nekrose Virus und fand dieses kleine Virus schwingt stark rund 60 Gigahertz (wo ein Gigahertz ist 1 Milliarde Schwingungen pro Sekunde), wie in der Jan. 14 Ausgabe von Physical Review Lettersberichtet.

Ein Virus den Todesstoß

Alle Objekte haben Resonanzfrequenzen, bei denen sie natürlich schwingen. Zupfen einer Gitarrensaite und es vibriert bei einer Resonanzfrequenz.

Aber Resonanz kann außer Kontrolle geraten. Ein berühmtes Beispiel ist die Tacoma Narrows Bridge, die verzogen und brach schließlich zusammen im Jahr 1940 durch eine starke Winde, die die Brücke hin und her in einem seiner Resonanzfrequenzen erschüttert.

Viren sind anfällig für die gleiche Art von mechanische Anregung. Eine experimentelle Gruppe unter der Leitung von K. T. Tsen von der Arizona State University haben kürzlich gezeigt, dass Impulse von Laserlicht destruktive Schwingungen in Virus Schalen hervorrufen können.

"Die Idee ist, dass die Zeit, die der Puls auf etwa ein Viertel einer Periode einer Schwingung ist," sagte Sankey. "Wie ein Kind auf einer Schaukel vom Rest Druck, bekommt ein impulsiver Push das Virus schütteln."

Es ist schwer zu kalkulieren, welche Art von Push wird einen Virus zu töten, weil Millionen von Atomen in der Schalenstruktur werden kann. Eine direkte Berechnung jedes Atom Bewegungen mehrere hundert tausend Gigabyte Arbeitsspeicher in Anspruch nehmen würde, erklärte Sankey.

Er und Dykeman haben eine Methode zur Berechnung der Resonanzfrequenzen mit viel weniger Speicher gefunden.

In der Praxis

Das Team plant, ihre Technik zu verwenden, um andere, komplizierte Viren zu untersuchen. Es ist jedoch noch ein langer Weg von nutzen dies, um die Viren in infizierten Menschen zu neutralisieren.

Eine Herausforderung ist, dass Laserlicht die Haut sehr tief eindringen kann. Aber Sankey sich vorstellt, dass ein Patient an einer Dialyse-ähnliche Maschine angeschlossen werden könnte, die Zyklen Blut durch ein Rohr, wo es mit einem Laser getroffen werden. Oder vielleicht, statt Laser Ultraschall eingesetzt werden.

Vermutlich wäre diese Behandlungen für Patienten sicherer als viele antivirale, die Medikamente schreckliche Nebenwirkungen haben können. Normale Zellen die Virus-Tötung Laser oder Schallwellen unberührt sollte weil sie viel niedriger als die von Viren Resonanzfrequenzen haben, sagte Sankey.

Darüber hinaus ist es unwahrscheinlich, dass Viren Resistenz gegen mechanische schütteln entwickeln, wie sie mit Drogen zu tun.

"Dies ist ein neues Feld, und es gibt so wenige Experimente, dass die Wissenschaft noch nicht genügend Zeit, sich zu beweisen hatte", sagte Sankey. "Wir bleiben zuversichtlich aber bleibe skeptisch zur gleichen Zeit."

• Video: Erfahren Sie mehr über eine neue Grippe-Kämpfer
• Inside Look: Wie Viren dringen uns
• Top 10 geheimnisvolle Krankheiten