Le immagini al microscopio del coronavirus rivelano che hanno forme ellissoidali. Gli scienziati hanno modellato queste diverse forme per vedere come influisce sulla velocità di rotazione delle particelle. Credito:Fisica dei fluidi .
Dall'inizio della pandemia di COVID-19, le immagini del coronavirus, SARS-CoV-2, sono state impresse nella nostra mente. Ma il modo in cui immaginiamo il virus, in genere come una sfera con punte, non è rigorosamente accurato. Le immagini al microscopio dei tessuti infetti hanno rivelato che le particelle di coronavirus sono in realtà ellissoidali, mostrando un'ampia varietà di forme schiacciate e allungate.
Ora, un team di ricerca globale, tra cui scienziati della Queen's University, Canada, e dell'Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), Giappone, hanno modellato come le diverse forme ellittiche influenzano il modo in cui queste particelle virali ruotano all'interno dei fluidi, influenzando la facilità con cui il virus può essere trasmesso. Lo studio è stato pubblicato di recente su Fisica dei fluidi .
"Quando le particelle di coronavirus vengono inalate, queste particelle si muovono all'interno dei passaggi del naso e dei polmoni", ha affermato il professor Eliot Fried, che guida l'Unità di meccanica e materiali dell'OIST. "Siamo interessati a studiare fino a che punto sono mobili in questi ambienti."
Il tipo specifico di movimento che gli scienziati hanno modellato è noto come diffusività rotazionale, che determina la velocità con cui le particelle ruotano mentre si muovono attraverso il fluido (nel caso del coronavirus, goccioline di saliva). Le particelle che sono più lisce e più idrodinamiche incontrano una minore resistenza all'attrito del fluido e ruotano più velocemente. Per le particelle di coronavirus, questa velocità di rotazione influisce sulla capacità del virus di attaccarsi e infettare le cellule.
"Se le particelle ruotano troppo, potrebbero non trascorrere abbastanza tempo a interagire con la cellula per infettarla, e se ruotano troppo poco, potrebbero non essere in grado di interagire nel modo necessario", ha spiegato il Prof. Fried.
Nello studio, gli scienziati hanno modellato ellissoidi di rivoluzione sia prolati che oblati. Queste forme differiscono dalle sfere (che hanno tre assi di identica lunghezza) solo per uno dei loro assi, con le forme prolate che hanno un asse più lungo, mentre le forme oblate hanno un asse più corto. Portate all'estremo, le forme prolate si allungano in forme simili a bastoncini, mentre le forme oblate si schiacciano in forme simili a monete. Ma per le particelle di coronavirus, le differenze sono più sottili.
Gli scienziati hanno anche reso il modello il più realistico finora, aggiungendo le proteine spike sulla superficie degli ellissoidi. Precedenti ricerche della Queen's University e dell'OIST hanno mostrato che la presenza di proteine spike di forma triangolare riduce la velocità di rotazione delle particelle di coronavirus, aumentando potenzialmente la loro capacità di infettare le cellule.
Qui, gli scienziati hanno modellato le proteine spike in un modo più semplice, con ciascuna proteina spike rappresentata da una singola sfera sulla superficie degli ellissoidi.
"Abbiamo quindi capito la disposizione delle punte sulla superficie di ciascuna forma ellissoidale presumendo che contengano tutte la stessa carica", ha spiegato il dottor Vikash Chaurasia, ricercatore post-dottorato presso l'Unità di meccanica e materiali dell'OIST. "I picchi con cariche identiche si respingono a vicenda e preferiscono essere il più lontano possibile l'uno dall'altro. Pertanto finiscono per essere distribuiti uniformemente sulla particella in modo da ridurre al minimo questa repulsione."
Nel loro modello, i ricercatori hanno scoperto che più una particella differisce da una forma sferica, più lentamente ruota. Ciò potrebbe significare che le particelle sono in grado di allinearsi e attaccarsi meglio alle cellule.
Il modello è ancora semplicistico, riconoscono i ricercatori, ma ci avvicina di un passo alla comprensione delle proprietà di trasporto del coronavirus e potrebbe aiutare a definire uno dei fattori chiave del suo successo infettivo. + Esplora ulteriormente
