Imaginați-vă o lume în care detectarea unui virus nu mai necesita teste complexe sau echipamente de laborator sofisticate. În schimb, ar trebui doar să ascultăm virusul și să-i analizăm vibrațiile. Este exact ceea ce au reușit să facă cercetătorii de la Universitatea de Stat din Michigan. Folosind o metodă complet nouă, acești oameni de știință au descoperit că virușii generează vibrații pe anumite frecvențe, care pot fi detectate și utilizate pentru a-i identifica. Această descoperire deschide calea către aplicații revoluționare în diagnosticarea și detectarea virușilor, fără etichetare chimică sau tehnici invazive.
Astăzi, virușii sunt de obicei detectați prin tehnici care necesită mostre fizice prelevate direct de la pacienți. Testul PCR, de exemplu, este cel mai utilizat pentru a identifica prezența unui virus precum SARS-CoV-2, responsabil de COVID-19. Acest test amplifică ADN-ul viral pentru a-l face detectabil. Dar principalul său dezavantaj este că necesită timp și necesită echipamente sofisticate. Alte metode, cum ar fi testele cu antigen, pot fi mai rapide, dar nu sunt la fel de sensibile și pot da rezultate inexacte. Aceste tehnici au așadar limite, în special în ceea ce privește viteza, costul și precizia, mai ales când vine vorba de detectarea unui virus în medii complexe sau testarea unui număr mare de persoane simultan, de unde și interesul pentru această nouă abordare. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Michigan au dezvoltat o metodă inovatoare pentru a detecta virușii prin analiza vibrațiilor lor naturale. Ea a fost descrisă într-un articol publicat în PNAS.
Particulele biologice, cum ar fi virușii, emit vibrații naturale care conțin informații cruciale despre starea lor mecanică și biologică, mai ales atunci când interacționează cu mediul lor și suferă modificări structurale. Detectarea și urmărirea acestor vibrații la scara unei singure particule rămâne o provocare. În acest context, cercetătorii folosesc spectroscopia ultrarapidă pentru a observa vibrațiile particulelor virale unice, neetichetate, în condiții naturale. În studiul din PNAS, spectrul acustic al unui pseudovirus lentiviral (80–100 nm) a relevat moduri de vibrație în intervalul 19–21 GHz legate de morfologia virusului. Alte moduri de vibrație între 2 și 10 GHz, cu timpi de defazare pe scara nanosecunde, au arătat interacțiuni între proteinele învelișului viral. Urmărind aceste particule timp de câteva minute, cercetătorii au observat modul în care aceste moduri de vibrație s-au cuplat în funcție de mediul local, ceea ce a făcut posibilă urmărirea procesului de dezasamblare virală. Mai simplu spus, spre deosebire de metodele tradiționale care se bazează pe analiza compoziției chimice a virușilor, această abordare inovatoare analizează vibrațiile cauzate de mișcarea colectivă a atomilor în interiorul virusului. Aceste vibrații, influențate de structura virusului și de mediul său, formează un fel de amprentă vibrațională care este specifică fiecărui tip de virus.
Acest proces permite detectarea vibrațiilor virușilor individuali fără manipulare chimică sau etichetare. Studiul a constatat că aceste vibrații apar la frecvențe extrem de înalte, în zona gigahertzilor, cu mult dincolo de intervalul auzului uman. Această abilitate permite oamenilor de știință să facă diferența între viruși și să observe efecte subtile datorate schimbărilor de mediu.
Una dintre cele mai promițătoare aplicații ale acestei descoperiri este detectarea rapidă a virușilor. Folosind această metodă, s-ar putea dezvolta senzori capabili să scaneze aerul, să detecteze prezența virușilor și să-i identifice în timp real. Acest tip de tehnologie ar putea fi deosebit de utilă în locuri publice, spitale sau chiar în transportul public, unde detectarea rapidă a virusului este crucială. În plus, metoda nu necesită nicio manipulare chimică a probelor și poate fi efectuată în condiții ambientale, ceea ce o face o abordare mult mai rapidă și mai puțin costisitoare decât metodele actuale. Acest lucru ar putea reduce, de asemenea, riscul de eroare umană sau de contaminare, oferind în același timp rezultate imediate sau chiar în timp real.
