دانشمندان با موفقیت فرکانس های ارتعاشی طبیعی ساخته شده توسط ویروس های فردی را شناسایی کرده اند. شیمی دانان و میکروبیولوژیست ها در دانشگاه ایالتی میشیگان از یک روش تمام نوری برای این آزمایش ویروسی استفاده کردند.
مطالعه منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم نشان داد که دانشمندان راهی برای رد کردن نور از ویروس ها و تشخیص الگوهای ارتعاشات ناشی از آن پیدا کردند که به راحتی قابل شناسایی است. محققان نوسانات منسجم طولانی مدت را در یک ویروس در دمای اتاق کشف کردند که برای چندین نانوثانیه باقی می ماند.
انگشت نگاری ویروسی
محققان میگویند: “این سیگنالهای منسجم باعث ایجاد یک طیف صوتی میشوند که به مورفولوژی ویروس و تعاملات بین گلیکوپروتئینهای آن و محیط بسیار حساس است.”
روش مورد استفاده در آزمایش جدید وعده می دهد که پویایی ویروسی را بدون برچسب گذاری روشن کند و می تواند به عنوان وسیله ای برای اثر انگشت ویروسی عمل کند. محققان با استفاده از طیفسنجی فوق سریع، حرکات ارتعاشی ذرات ویروس بدون برچسب را در شرایط محیطی دنبال کردند.
ردیابی مسیرهای ویروس
طبق این مطالعه، طیف اولتراسونیک یک شبه ویروس لنتی ویروسی 80 تا 100 نانومتری حالتهای ارتعاشی را در محدوده 19 تا 21 گیگاهرتز حساس به مورفولوژی ویروس و حالتهای 2 تا 10 گیگاهرتز با زمانهای کاهش فاز نانو ثانیه نشان میدهد که برهمکنشهای پروتئین پوشش ویروسی را منعکس میکند.
محققان نشان دادند که با ردیابی مسیرهای ویروس در عرض چند دقیقه، جفت حالت صوتی را با واسطه محیط محلی مشاهده کردند. ردیابی تک ذره امکان ضبط جداسازی ویروس را از طریق نرمکردن و حذف فاز همبسته فراهم میکند.
محققان بیان کردند که حساسیت، وضوح بالا و سرعت این رویکرد، بینش عمیقتری را در مورد پویایی بیولوژیکی و تشخیص مراحل اولیه در سطح میکروارگانیسم منفرد میدهد.
ویروس ها به روش های منحصر به فرد خود ارتعاش می کردند
پس از آزمایش چندین ویروس، تیم تحقیقاتی دریافتند که هر یک از آنها به روش های منحصر به فرد خود، متمایز از یکدیگر و از همه مولکول های دیگری که آزمایش کرده اند، ارتعاش می کنند. به گزارش Phys.org، این بدان معناست که BioSonics می تواند به عنوان نوعی حسگر مورد استفاده قرار گیرد و دستگاه هایی را قادر می سازد که به عنوان مثال یک اتاق را اسکن کنند، ویروس های موجود در هوا را شناسایی کرده و آنها را شناسایی کنند.
محققان در این مطالعه ذکر کردهاند که ارتعاشات کم فرکانس سیستمهای بیولوژیکی مانند پروتئینها، ویروسها و باکتریها از حرکت جمعی همه اتمهای تشکیلدهنده آنها ناشی میشود. بنابراین، طیف ارتعاشی این سیستمهای بیولوژیکی، ساختار سهبعدی و انعطافپذیری ساختاری و همچنین برهمکنشهای حیاتی آنها را با محیطشان منعکس میکند.
دانشمندان از تنظیمات پارامتر مناسب برای تشخیص ارتعاشات منتشر شده توسط ویروس با استفاده از تکنیکی که آنها طیفسنجی BioSonics نامیدهاند، استفاده کردند. آنها فاش کردند که این صدا نه تنها خیلی ضعیف برای شنیدن با گوش انسان نیست، بلکه بسیار زیاد است، با فرکانس 1 میلیون برابر بیشتر از آنچه که انسان می تواند بشنود.
محققان در این مطالعه میگویند: “روش ما ویژگیهای ساختاری حساس به مورفولوژی ویروس، پروتئینهای سطحی و شرایط محیطی را نشان میدهد و بینشهایی را در مورد مکانیک ویروسی و فعل و انفعالاتی ارائه میدهد که با روشهای تک ذرهای دیگر امکانپذیر نیست.”