Резонанс убивает вирусы

Обучение - Современная наука

Ученые часто находят методы и разгадки своих задач в соседних областях знаний. Очень часто не только глубина знаний помогает решать сложные задачи, но и общий кругозор и знания в смежных областях. Всем известно, что малыми, но периодическими воздействиями, можно разрушить даже массивную и прочную систему. Для этого часто бывает достаточно, чтобы частота внешнего воздействия и собственная частота системы совпали. Именно поэтому при переходе через мост солдатам командуют идти не в ногу, а оперные исполнители могут запросто разбить винный бокал своим пением. Возможно, что скоро подобным методом ученые начнут разрушать вирусы.

Собственная частота и резонанс

Оболочка вируса чем-то похожа на панцирь черепахи , отмечает Отто Сэнки (Otto Sankey) из университета Аризоны (Arizona State University). Если удается разрушить эту оболочку, например механическим воздействием, то вирус может быть уничтожен .

Уже известно, что лазерные импульсы определенной частоты, совпадающей с собственной частотой оболочки вируса, могут убивать некоторые из них. Однако, определение этой частоты часто является сложной задачей, а воздействием лазера другой частоты можно даже навредить.

Экспериментаторы базируются на собственно опыте и пытаются предугадать, излучение какой частоты способно убить данный вирус. И если им удается подобрать параметры воздействия, то они часто достигают успеха.

Для усовершентсвования подхода Отто Сэнки (Otto Sankey) и его коллега Эрик Дайкман (Eric Dykeman), разработали методику определения частоты вибрации атомов в оболочке вируса. Используя подобную модель, они могут рассчитать минимальную частоту, необходимую для воздействия на данный вирус.

Для проверки метода они провели моделирование структуры одного из вирусов и определили для него собственную частоту. Это частоты оказалась близкой к 60 ГГц. Предполагается, что механическое или лазерное воздействие данной частоты способно разрушить оболочку вируса, то есть практически уничтожить его.

Похоронный звон вируса

Все объекты имеют собственную резонансную частоту. Гитарная струна или колокол издают звук на собственной частоте.

Но не всегда удается сохранять контроль над резонансными явлениями. Tacoma Narrows Bridge был разрушен в 1940 году порывами ветра, раскачивавшим мост с частотой, совпавшей с его собственной. До этого по мосту могли спокойно ездить большегрузные автомобили и ходить сотни людей. Так что часто решающим оказывается не сила воздействия, а именно его частота.

Непосредственный расчет собственной частоты колебаний оболочки вируса – очень сложная задача. Отто Сэнки (Otto Sankey) и Эрик Дайкман (Eric Dykeman) разработали и опубликовали в журнале Physical Review Letters методику упрощенного расчета, которая, как они надеются. позволит предсказывать необходимые для разрушения частоты с меньшими временными и вычислительными потерями.

Практика

Ученые надеются адаптировать свою методику для применения к более сложным вирусам. Им предстоит еще огромная работа в этом направлении, прежде чем метод можно будет применять для лечения людей от вирусов.

Одна из проблем заключается в том, что лазерное излучение не способно проникать глубоко под кожу человека, не нанося ему серьезного вреда. Ученые думают над применением переливаний собственной крови пациента, обработанной лазерным излучением, или над возможностью применения ультразвука вместо лазерного излучения.

Подобное лечение может оказаться более эффективным, чем лечение таблетками, которые часто вызывают побочные эффекты. Здоровые клетки от такого воздействия пострадать не должны, так как имеют собственную частоту колебаний отличную, как правило значительно меньшую, от частоты вирусов.

Тем более маловероятно, что вирусы найдут способ адаптации и защиты от механического воздействия. А вот мутировать и приспосабливаться к химическому лечению им удается постоянно.

Еще проведено слишком мало экспериментов, чтобы делать обоснованные выводы, так что учение смотрят в будущее одновременно с оптимизмом и скепсисом.

Метод аналогий

Сила аналогий способна помочь вам в решении очень сложных задач. Чаще оглядывайтесь вокруг, задавайте вопросы и находите внутренние связи в нашем мире. Возможно, что метод решения вашей задачи уже давно применяется в другой области знаний, а вам достаточно будет перенести его и адаптировать под свою задачу, чтобы сделать великое открытие.