Η εκμετάλλευση των υπερηχητικών δονήσεων των μικρών ιογενών σωματιδίων οδηγεί τους ερευνητές σε νέες διαδρομές ανακάλυψης.
Όπως λέει το παλιό φιλοσοφικό ερώτημα, «Αν ένα δέντρο πέσει σε ένα δάσος και δεν είναι κανείς εκεί για να το ακούσει, παράγει ήχο;» Η κυριολεκτική επιστημονική απάντηση είναι ναι, γιατί οποιαδήποτε κίνηση ατόμων – σε μαζική κλίμακα ή σε τόσο μικρές κλίμακες που δεν μπορούμε να δούμε – παράγει ήχο.
Αυτό ισχύει και για τους βιολογικούς οργανισμούς. Έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι ήχο κάνει ένας ιός; Οι συγγραφείς μιας νέας μελέτης σίγουρα το έκαναν. Και αν και δεν μπορούμε να ακούσουμε τις υπερηχητικές δονήσεις τους, αυτό δε σημαίνει ότι δεν μπορούμε να τις εκμεταλλευτούμε προς όφελός μας.
Η Νέα Μέθοδος
Σε μια νέα εργασία, μια διεπιστημονική ομάδα που αποτελείται από ειδικούς στη επιστήμη υλικών, οπτική, ακουστική και ιολογία συνεργάστηκε για να αναπτύξει έναν τρόπο ανίχνευσης ακουστικών δονήσεων σε ένα μόνο ιογενές σωματίδιο χρησιμοποιώντας φως. Αν και η έρευνα είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο, οι δυνατότητες που προκύπτουν είναι τεράστιες.
Το κλειδί της μεθόδου, όπως δήλωσε ο Δρ. Dr Elad Harel από το Πανεπιστήμιο του Michigan, είναι ότι επιτρέπει τη μελέτη ενός ιογενούς σωματιδίου στο φυσικό του περιβάλλον.
Ένα από τα βασικά ζητήματα της βιολογικής έρευνας είναι η σήμανση. Σε θεμελιώδες επίπεδο, πολλά κύτταρα και ιστοί φαίνονται αρκετά παρόμοια. Για να διαχωρίσουμε τους διαφορετικούς τύπους κυττάρων σε ένα όργανο ή να αναγνωρίσουμε υγιή ιστό από παθολογικό, βασιζόμαστε στην προσθήκη ετικετών. Ωστόσο, οι μέθοδοι σήμανσης είναι περίπλοκες και χρονοβόρες, ειδικά όταν πρόκειται για ιούς.
Η καινοτομία της DeepSonics
Η ομάδα του χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική για να μετρήσει τις ακουστικές δονήσεις σε ιούς, παρόμοια με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για να μετρηθούν οι δονήσεις σε νανοσωματίδια. Με την εφαρμογή αυτής της τεχνικής, κατάφεραν να «χτυπήσουν» τον ιό με έναν τρόπο που τον κάνει να «δονείται» με έναν συγκεκριμένο τρόπο που είναι ευαίσθητος στη δομή και τις ιδιότητές του.
Η μέθοδος BioSonics που ανέπτυξαν επιτρέπει την παρακολούθηση της συμπεριφοράς ενός μόνο ιογενούς σωματιδίου σε πραγματικό χρόνο. Υπάρχουν πολλά μυστήρια γύρω από τη συμπεριφορά των ιών και αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να μας επιτρέψει να οπτικοποιήσουμε τη διαδικασία συναρμολόγησης των ιογενών σωματιδίων. Αν μπορούμε να δούμε, ίσως μπορέσουμε να διαταράξουμε αυτή τη διαδικασία με μια νέα γενιά αντιικών φαρμάκων.
Πιθανές εφαρμογές
Η τεχνική BioSonics θα μπορούσε επίσης να ανοίξει τον δρόμο για μη επεμβατικούς αισθητήρες που μπορούν να ανιχνεύσουν ιούς από απόσταση. «Αυτό το φως είναι τόσο εκπληκτικό, γιατί μπορείτε να το εισάγετε σε χώρους και να το εξάγετε χωρίς φυσική επαφή», δήλωσε ο Δρ. Harel.
Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε σε εργοστάσια ασφαλείας τροφίμων ή σε αεροδρόμια. «Μπορείτε να φωτίσετε αυτό το λέιζερ και να ανιχνεύσετε κάτι περισσότερο από 10 μέτρα μακριά». Αντί να αναπτύσσετε εξαιρετικά συγκεκριμένους αισθητήρες για κάθε ιό ή νέα παραλλαγή, αυτή η μέθοδος διακρίνει φυσικά μεταξύ όλων των διαφορετικών τύπων ιών.
Επέκταση της τεχνικής
Η μέθοδος μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε βακτήρια, μύκητες και ανθρώπινα και ζωικά κύτταρα, με βάση τις μηχανικές διαφορές τους.
«Αν έχετε μια σιδερένια μπάλα και μια ελαστική μπάλα, θα συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά. Θα παράγουν διαφορετικούς ήχους όταν τις ρίξετε. Αυτό είναι κάπως το ίδιο και εδώ. Για παράδειγμα, τα καρκινικά κύτταρα έχουν πολύ διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες από τα υγιή κύτταρα».
Η ομάδα ξεκίνησε με ιούς λόγω του μεγάλου ενδιαφέροντος γύρω από αυτούς, αλλά η εμβέλεια της τεχνικής επεκτείνεται σε έξι παραγγελίες μεγέθους, διευρύνοντας τις πιθανές εφαρμογές της σε πολλές βιολογικές και χημικές διαδικασίες. Προβλέπουν ότι η BioSonics θα συμπληρώσει, αντί να αντικαταστήσει, τις υπάρχουσες τεχνικές όπως η σήμανση.
Η ικανότητα να παρακολουθούμε τη συμπεριφορά ενός ιογενούς σωματιδίου σε πραγματικό χρόνο και να διακρίνουμε τη διαφορά μεταξύ λειτουργικών και ανενεργών ιογενών σωματιδίων έχει τεράστιες ιατρικές επιπτώσεις, όσον αφορά την ανίχνευση ενεργών λοιμώξεων.
«Αυτό είναι πραγματικά πρώιμο, αλλά υπάρχει πολλή προοπτική τόσο στην θεμελιώδη επιστήμη, όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, όσο και στην διαγνωστική ιατρική», δήλωσε ο Δρ. Harel.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό PNAS.