No contexto do combate à pandemia de covid-19, embora vacinas e medicamentos tenham sido cruciais, a possibilidade de novas emergências estimula a continuidade da pesquisa científica. Uma iniciativa envolvendo pesquisadores da Unesp e da USP está explorando o potencial das ondas sonoras para destruir microrganismos.
Os achados foram divulgados na revista científica Scientific Reports. Enquanto vacinas e fármacos atuam por vias químicas e biológicas, a investigação recente foca em terapias baseadas em propriedades físicas, como o uso de ultrassom para romper a estrutura de vírus respiratórios e controlar a carga viral.
Em experimentos realizados in vitro, os cientistas brasileiros demonstraram que as ondas de ultrassom conseguiram desestabilizar tanto o vírus da covid-19 (SARS-CoV-2) quanto o da influenza A (H1N1). Este processo levou à ruptura do invólucro viral, à fragmentação das partículas e à diminuição da capacidade desses vírus de infectar células.
A aplicação dessas técnicas físicas no tratamento humano apresenta desafios, pois muitos métodos de desinfecção in vitro ou ambiental exigem intensidades elevadas, o que os torna inadequados para tecidos vivos. Por exemplo, a radiação ultravioleta inativa vírus rapidamente, mas também carrega alto risco de dano tecidual, assim como outras formas de radiação não ionizante.
Nos testes preliminares, os pesquisadores notaram que a exposição ao ultrassom foi eficaz sem registrar mudanças significativas na temperatura ou no pH das amostras. Isso abre caminho para uma estratégia de inativação viral puramente física, que aproveita as características mecânicas das partículas, como seu formato, em vez de depender de agentes químicos ou altas doses de radiação.
A equipe multidisciplinar inclui especialistas em física, virologia e caracterização de materiais. Entre os membros estão o professor Odemir M. Bruno, do Instituto de Física da USP em São Carlos; o professor Carlos José Leopoldo Constantino e a pós-doutoranda Gilia Cristine Marques Ruiz, ambos da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Unesp, no campus de Presidente Prudente.
A investigação teve início durante a pandemia de covid-19, quando o grupo de Bruno estava desenvolvendo sensores para detecção viral. Foi nesse período que surgiu um modelo teórico indicando que partículas virais poderiam entrar em ressonância com certas ondas acústicas, o que impulsionou a pesquisa a partir de 2021.
O conceito central é a ressonância. Quando uma onda sonora encontra um objeto capaz de vibrar em uma frequência correspondente, a energia transferida pode se acumular e amplificar a oscilação, podendo culminar no colapso do objeto. Bruno ilustra isso comparando com o ato de quebrar uma taça de cristal com um violino, enfatizando que a abordagem com ultrassom utiliza uma estratégia suave e harmônica.
O formato esférico do vírus é crucial, pois permite que a vibração se distribua uniformemente por toda a estrutura, otimizando o efeito de ressonância. Ao se aproximar da frequência natural de vibração da partícula, o ultrassom transfere energia de forma mais eficiente, gerando deformações repetidas no invólucro viral. Se a vibração for intensa o suficiente, as tensões mecânicas superam a resistência estrutural, levando a deformações, rupturas e fragmentação da partícula.
Essa alteração morfológica resulta na inativação do vírus, fazendo com que ele perca a capacidade de se replicar e infectar. A equipe empregou ultrassom de alta frequência, na faixa de 3 a 20 megahertz (MHz), utilizando equipamentos de diagnóstico por imagem. Em um teste específico, 7,5 MHz foi aplicado por cinco minutos para analisar as alterações estruturais.
Para descartar aquecimento ou alterações químicas, os pesquisadores monitoraram temperatura e pH, constatando que ambos permaneceram estáveis sob as condições de ressonância. Este dado é vital, pois distingue o mecanismo estudado da cavitação, um efeito do ultrassom em frequências mais baixas (quilohertz) que gera calor e ondas de choque, sendo útil apenas em assepsia, mas não em terapia.
Bruno compara o ultrassom utilizado com o de exames pré-natais, descrevendo-o como inofensivo. Contudo, ele ressalta que a aplicação terapêutica ainda requer mais estudos e compreensão do fenômeno antes de avançar para testes em seres vivos.
Técnicas como microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica revelaram mudanças na superfície do SARS-CoV-2: partículas esféricas passaram a ter contornos irregulares, menor diâmetro e rupturas do invólucro. Houve também uma redução no diâmetro médio; enquanto amostras não tratadas de SARS-CoV-2 tinham cerca de 107 nanômetros, após o ultrassom surgiram componentes menores.
No caso do H1N1, o efeito foi ainda mais drástico, não sendo detectado sinal de partículas na faixa de tamanho analisada. Neste ponto, a colaboração da Unesp em Presidente Prudente foi fundamental para caracterizar partículas nanométricas, que são difíceis de observar com microscopia óptica convencional.
Gilia explicou que a equipe utilizou a técnica de Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS). Este método mede o tamanho médio de partículas dispersas em um líquido analisando as flutuações da luz espalhada por elas. O DLS permitiu medir os tamanhos das amostras de vírus antes e depois da exposição ao ultrassom, confirmando a fragmentação do SARS-CoV-2 e a ausência de H1N1.
A adaptação do DLS para amostras virais reais exigiu otimização do equipamento, ajuste de algoritmos e atenção a fatores como solvente e descongelamento.
Além da destruição física, os cientistas avaliaram os impactos biológicos. Amostras de SARS-CoV-2 tratadas e não tratadas foram usadas para infectar células Vero E6. Após 24 horas, a análise da replicação viral demonstrou uma redução da infecção após a exposição ao ultrassom, sendo o efeito mais forte próximo a 7,5 MHz.
O estudo também incluiu as variantes Gamma e Delta. Embora o ultrassom tenha diminuído a infectividade dessas variantes, elas demonstraram maior resistência, e a eficácia variou conforme a frequência e o equipamento usado.
Bruno aponta que a frequência ideal de ressonância pode depender das características físicas do vírus (tamanho, geometria e propriedades mecânicas), e não diretamente de sua sequência genética. Ele afirma que, em princípio, vírus esféricos poderiam responder a faixas específicas de frequência, abrindo uma via menos dependente de mutações moleculares.
Entretanto, as diferenças observadas nas variantes Gamma e Delta sugerem que características físicas como rigidez, espessura do invólucro e propriedades viscoelásticas podem alterar os modos de vibração e, consequentemente, a eficiência da ressonância.
