งานวิจัยโดยมหาวิทยาลัยเซาเปาโล ประเทศบราซิล ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reports เปิดเผยว่า คลื่นเสียงที่ใช้ในการสแกนทางการแพทย์ สามารถทำลายไวรัสโควิดและไข้หวัดใหญ่ในห้องทดลองได้ ซึ่งอาจเป็นทางเลือกใหม่แทนยาต้านไวรัสในอนาคต
โดยในการทดลองในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าคลื่นอัลตราซาวนด์สามารถทำลาย ไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A (H1N1) และ ไวรัส SARS-CoV-2 ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคโควิด-19 จากการทดลองพบว่า การสั่นสะเทือนระดับจุลภาคที่เกิดจากคลื่นอัลตราซาวนด์ นั้นเพียงพอที่จะทำลายเยื่อหุ้มที่ห่อหุ้ม “อนุภาคไวรัส” ทำให้ไวรัสไม่สามารถทำงานได้
งานวิจัยนี้ดำเนินการโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยเซาเปาโล ประเทศบราซิล และอาจนำไปสู่ทางเลือกใหม่แทนยาต้านไวรัสและสารฆ่าเชื้อทางเคมีสำหรับไวรัสที่มีเปลือกหุ้ม ซึ่งมีเยื่อหุ้มชั้นนอกที่อ่อนแอต่อการโจมตีได้ในอนาคต
Odemir Martinez Bruno นักฟิสิกส์เชิงคำนวณจากมหาวิทยาลัยเซาเปาโลกล่าวว่า การใช้คลื่นเสียงก็เหมือนกับการต่อสู้กับไวรัสด้วยการตะโกนด้วยเสียงอันดังแต่ตรงจุด เราได้พิสูจน์แล้วว่าพลังงานของคลื่นเสียงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในอนุภาคไวรัสจนกระทั่งเกิดการระเบิด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เทียบได้กับสิ่งที่เกิดขึ้นกับข้าวโพดคั่ว
การทดลองในห้องปฏิบัติการดำเนินการโดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในโรงพยาบาล โดยให้ไวรัสสัมผัสกับคลื่นความถี่อัลตราซาวนด์ในช่วง 3–20 เมกะเฮิร์ตซ์ ทีมวิจัยได้บันทึกภาพการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ จากนั้นจึงทดสอบว่าตัวอย่าง SARS-CoV-2 ที่ผ่านการบำบัดแล้วยังสามารถแพร่เชื้อไปยังเซลล์จำลองในห้องปฏิบัติการ (เซลล์ Ver-E6) ได้หรือไม่ โดยมีหลักฐานชัดเจนว่าเปลือกหุ้มของไวรัสถูกทำลายทางกายภาพ และส่งผลให้ความสามารถของ SARS-CoV-2 ในการแพร่เชื้อไปยังเซลล์ต้นแบบลดลงอย่างมาก
วิธีการนี้อาศัยหลักการสะท้อนเสียงโดยทั้งความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์ และรูปร่างของอนุภาคไวรัสมีความสำคัญ
แนวคิดก็คือ ความถี่ของคลื่นเสียงจะตรงกับความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของเปลือกหุ้มไวรัส ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นและทำลายเปลือกหุ้มนั้น โดยพื้นฐานแล้ว มีเพียงไวรัสเท่านั้นที่ตอบสนองต่อพลังงานของคลื่นเสียง แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ภายใต้สภาวะที่ทำการทดสอบ อนุภาคไวรัสดูจะเปราะบางกว่าเซลล์โดยรอบอย่างเห็นได้ชัด
Odemir Martinez Bruno เปิดเผยเพิ่มเติมว่า ผลการวิเคราะห์ยืนยันว่าอุณหภูมิและค่า pH ของเซลล์โดยรอบยังคงที่ ซึ่งเป็นการตัดความเป็นไปได้ที่ความเสียหายจากความร้อน หรือสารเคมีจะเป็นสาเหตุของการสลายตัวของอนุภาคไวรัส และทีมวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าอนุภาคไวรัสเช่นที่ทดสอบนั้นมี “รูปร่างทรงกลม” ซึ่งเป็นรูปร่างที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความไวต่อคลื่นอัลตราซาวนด์ โดยปรากฏการณ์นี้เป็นไปตามหลักเรขาคณิตโดยสมบูรณ์
อนุภาคทรงกลม เช่น ไวรัสที่มีเปลือกหุ้มหลายชนิด ดูดซับพลังงานคลื่นอัลตราซาวนด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มากกว่าการสะสมพลังงานภายในอนุภาคนี้เอง ที่ทำให้โครงสร้างของเปลือกหุ้มไวรัสเปลี่ยนแปลงไปจนกระทั่งแตกออก ถ้าอนุภาคเหล่านี้มีรูปทรงสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม ผลกระทบจะไม่เหมือนกัน
การทำงายไวรัสครั้งนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ Cavitation ซึ่งเกิดขึ้นที่ความถี่ต่ำและทำลายทั้งไวรัสและเนื้อเยื่อผ่านการยุบตัวของฟองก๊าซ ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ (Resonance) ทางเสียงจะทำงานที่ความถี่สูง โดยการใช้คลื่นเสียงสะท้อนความถี่สูง อาจช่วยแก้ไขข้อจำกัดบางประการของการรักษาด้วยยาได้ และวิธีการใหม่นี้ไม่แสดงผลกระทบที่ทำลายล้างแบบเดียวกันในเซลล์อื่นหรือสารละลายโดยรอบภายใต้สภาวะในห้องปฏิบัติการ
ทั้งนี้ ทีมวิจัยหวังว่าแนวทางใหม่นี้จะใช้ได้ผลกับไวรัสชนิดอื่น ๆ ด้วย โดยทีมวิจัยได้เริ่มศึกษาแล้วว่าสามารถใช้แนวทางเดียวกันนี้กับ โรคไข้เลือดออก โรคไข้ซิกา และโรคชิคุนกุนยาหรือไม่
สำหรับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์นั้นไม่เจ็บปวด ไม่รุกรานร่างกาย ค่อนข้างง่ายต่อการใช้งาน สามารถกำหนดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ก่อให้เกิดของเสีย ไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และไม่ทำให้ไวรัสเกิดการดื้อยา ดังนั้นทีมวิจัยจึงได้สำรวจวิธีการใหม่ ๆ ในการใช้งานหลายวิธี รวมถึงการบรรเทาอาการปวดในสมอง และการรักษามะเร็ง
ทีมวิจัยกล่าวส่งท้ายว่า ผลการค้นพบนี้เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น แต่ยังไม่ใช่วิธีการรักษา ยังคงมีงานอีกมากที่ต้องทำ รวมถึงการปรับแต่งความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์ให้ดียิ่งขึ้นไปอีก นอกจากนี้ การศึกษานี้ยังจำกัดอยู่เพียงการทดสอบในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ไม่ได้ทำการทดลองในสัตว์หรือมนุษย์ และศึกษาเฉพาะไวรัสสองชนิดที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่นับเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี แต่เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเท่านั้น
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS https://www.thaipbs.or.th/news/playlists/SciAndTech
ที่มาข้อมูล : sciencealert
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
