Per quanto tempo le particelle cariche di virus persistono in un ascensore dopo che una persona infetta da COVID-19 se ne va? E c'è un modo per rilevare quelle particelle? Un gruppo di ingegneri elettrici e informatici della KAUST ha cercato di rispondere a queste domande utilizzando equazioni matematiche fluidodinamiche.

"Abbiamo scoperto che le particelle cariche di virus possono ancora essere rilevate diversi minuti dopo un breve viaggio in ascensore da parte di una persona infetta, ", afferma l'ingegnere elettrico KAUST Osama Amin.

Le equazioni del team e le simulazioni del respiro suggeriscono che la capacità di un biosensore di rilevare un virus migliora se posizionato su una parete di un ascensore che può riflettere le particelle. Anche, per proteggere i futuri occupanti, la quantità di particelle nell'aria può essere ridotta rendendo assorbenti le altre tre pareti.

Amin e i suoi colleghi di KAUST hanno lavorato allo sviluppo di un concetto di comunicazione non tradizionale chiamato "comunicazione tramite respiro". Il concetto modella le molecole chimiche e biologiche emesse nell'espirazione come se fossero portatori di informazioni in un sistema di comunicazione che può essere rilevato dall'altra parte da un "ricevitore, " in questo caso un biosensore.

"Questo tipo di studio richiede il contributo di ricercatori con varie competenze nella modellazione teorica dei canali, progettazione e integrazione del sistema, e schemi di apprendimento automatico, "dice Amin.

Nel loro lavoro precedente, hanno usato le equazioni per capire come le molecole espirate si disperdono negli spazi aperti. Hanno anche proposto un sistema di rilevamento in grado di rilevare le molecole esalate dal respiro delle persone durante le riunioni di massa.

Nel loro lavoro attuale, hanno sviluppato un modello e simulazioni che descrivono cosa succede alle molecole espirate nel respiro all'interno di una stanza chiusa nello spazio e nel tempo. La loro modellazione ha preso in considerazione le capacità delle pareti di assorbire o riflettere le particelle. Una volta che i loro modelli erano in grado di descrivere, risolvere e simulare la concentrazione di particelle cariche di virus in una piccola stanza nello spazio e nel tempo, i ricercatori hanno lavorato al calcolo della probabilità che un biosensore sia in grado di rilevare quelle particelle.

I calcoli presupponevano il dispiegamento di un biosensore che utilizza anticorpi per legarsi a un virus specifico e avviare un segnale. Hanno anche tenuto conto di parametri come il tempo e il volume di campionamento dell'aerosol, l'efficienza del campionamento e la probabilità che gli anticorpi si leghino a un virus.

"Il nostro studio fornisce strumenti matematici e di simulazione vitali per la nostra ricerca leader sulla comunicazione attraverso il respiro, che speriamo venga utilizzato per ulteriori analisi e progetti di sistema, ", afferma l'informatico KAUST Basem Shihada.

Il team sta ora sviluppando un prototipo di campionamento e rilevamento di aerosol per le sostanze chimiche organiche espirate nel respiro. "Abbiamo anche in programma di proporre meccanismi che riducano la probabilità di infezione in piccoli spazi, compresi i meccanismi di ventilazione, sanificazione periodica dell'aria e progettazione di pareti assorbenti e riflettenti, "dice Shihada.