ULTRASONIDO vs SARS-COV2

Por la historia, sabemos cuál fue el origen de las vacunas  y que el principio fundamental no ha cambiado a través del tiempo: motivar a nuestro organismo a defenderse de los virus invasores a través de la inoculación de substancias diseñadas para ello. 

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Por: Noé Alcalá Ochoa

 ULTRASONIDO vs SARS-COV2

 ULTRASONIDO vs SARS-COV2

Por la historia, sabemos cuál fue el origen de las vacunas  y que el principio fundamental no ha cambiado a través del tiempo: motivar a nuestro organismo a defenderse de los virus invasores a través de la inoculación de substancias diseñadas para ello. Por eso la siguiente pregunta: ¿existirá algún método actual diferente al de las vacunas o la ingesta de componentes químicos para combatir a los virus invasores?  Para el caso del SARS-COV2 recientemente hubo un estudio teórico al respecto que indica su posibilidad.

Debido a que me dedico al estudio de la metrología y súper-resolución ópticas, me llaman la atención algunos estudios publicados en revistas científicas, donde recientemente se  reportaron resultados teóricos respecto a la posibilidad del uso del ultrasonido para desactivar la propagación del SARS-COV2 [Wierzbicki, et. al].  Este grupo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), para realizar su análisis teórico hace uso de la característica cuasi-esférica del virus y de su corona de espigas (ver figura). Lo interesante es que no interpretan al virus como un ente biológico, sino como un elemento mecánico macroscópico sujeto a movimientos dinámicos.  

Cuando los elementos se deforman están sujetos a esfuerzos internos que pueden provocar fatigas, fracturas y rupturas. Más aún, los elementos pueden ser deformados sin contacto físico empleando ondas de sonido o de luz. Por ejemplo, en la Fig. 1 tenemos una pieza metálica que recibe ondas de sonido a cierta frecuencia. Cambiando la frecuencia se encuentran los modos naturales de resonancia de la placa y en las Figs. 1a y 1b mostramos los modos uno y seis.

Aparte de las deformaciones resonantes existen las transientes o transitorias, que no presentan figuras características como las anteriores, sino que son irregulares, como en la Fig. 1c.  En este caso, los modos de resonancia y la deformación transiente los obtuvimos en nuestro laboratorio con una técnica conocida como: Interferometría  Electrónica de Patrones de Moteado, ESPI por sus siglas en inglés. En la Fig. 2 se observan fracturas típicas en materiales, que obtuvimos también con una técnica  similar a la anterior. Con estas vibraciones, si el elemento es débil o se deforma durante mucho tiempo, causarán daños. Esto es esencialmente lo que reportaron en su artículo los investigadores a nivel de simulaciones: es posible introducir deformaciones periódicas al SARS-COV2 usando las frecuencias de resonancia de las espigas y de la esfera del virus. Mediante repetición del procedimiento se introducen fatigas y se fractura el virus. Encontraron que las frecuencias y potencias usadas de manera rutinaria en el diagnóstico e imagenología médica son las adecuadas para colapsar los virus, siendo estas: 111 MHz, 340 MHz y 910 MHz. Desde luego, falta mucho camino por recorrer, como es el hecho de poseer métodos que permitan evaluar los esfuerzos de los virus en condiciones reales y visualizar su ruptura y colapso, como el caso de las Figs. 1 y 2. Es alentador que actualmente se estén desarrollando técnicas ópticas de súper-resolución, baste recordar que el premio Nobel de Química en el 2014 fue otorgado por estos desarrollos. También es esperanzador que ya se hayan reportado experimentos reales en los cuales el ultrasonido se ha utilizado con éxito en la destrucción de células cancerosas. Este procedimiento de fatiga fue reportado en el 2016 de manera teórica por investigadores de Caltech [Heyden y Ortiz] y comprobado experimentalmente cuatro años después, en el 2020, por el mismo grupo [Mittelstein et. al] en células cancerosas de mama, colon y leucemia. Desde luego, es fundamental determinar que la ruptura no ocurra en células sanas y encontraron que existían ciertas frecuencias selectivas que permitían resonar las células cancerosas sin alterar las sanas de manera significativa.

De esta manera, es notoria la importancia de la aplicación del método científico para afrontar una problemática desde una perspectiva diferente, permitiendo encontrar una solución alternativa ante este gran reto que estamos viviendo.[1] Tomasz Wierzbicki, Wei Li, Yuming Liu, Juner Zhu, “Effect of receptors on the resonant and transient harmonic vibrations of Coronavirus”, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 150, May 2021, 104369.

[2] S. Heyden, M.Ortiz, “oncotripsy: targeting cancer cells selectively via resonant harmonic excitation,” J. Mech. Phys. Solid, 92 (2016) 164-175.

[3] D.R. Mittelstein, J. Ye, E. F. Schibber, A. Roychoudhury, L. T. Martinez, M.H. Fekrazad, M. Ortiz, P.P. Lee, M.G. Shapiro, M. Gharib, “selective ablation of cancer cells with low intensity pulsed ultrasound,” Appl. Phys. Lett., 116(2020) Article 013701.

Fig. 1. Modos de vibración de una placa metálica excitada con sonido y analizada con técnicas ópticas no invasivas (ESPI) usando luz láser, obtenida en nuestro laboratorio. La concentración de las franjas revela las zonas de mayores esfuerzos. Los diferentes modos se obtienen excitando la placa con diferentes frecuencias de sonido. Se observan patrones definidos y se muestran en (a) Modo uno, (b) modo 6 y (c) una deformación transiente irregular.

Fig. 2 Fractura en una placa metálica sujeta a deformaciones. Igualmente, se analiza con  luz láser sin contacto físico con la muestra.

El Dr. Noé Alcalá Ochoa es investigador Titular del CIO, miembro del SNI nivel II y trabaja actualmente en el área de Pruebas Ópticas No-Destructivas y Súper-resolución Óptica. 

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