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Pesquisadores iniciam desenvolvimento de modelo preditivo sobre como vírus se comportam nos pulmões

Fonte

Instituto Politécnico Rensselaer

Data

segunda-feira. 6 junho 2022 17:35

Um novo projeto do Instituto Politécnico Rensselaer, nos Estados Unidos, com a finalidade de desenvolver um modelo preditivo de como pequenas partículas de vírus se comportam nos pulmões, tem o potencial de impactar significativamente a pesquisa sobre a COVID-19. A proposta de dinâmica de fluidos recebeu recentemente um investimento de três anos de US$ 298.000 (cerca de R$ 1,43 milhão) da National Science Foundation (NSF).

O Dr. Amir Hirsa, professor de Engenharia Mecânica, Aeroespacial e Nuclear na Escola de Engenharia do Rensselaer, e o Dr. Juan Lopez, professor da Escola de Ciências Matemáticas e Estatísticas da Universidade Estadual do Arizona, receberam financiamento da fundação para estudar a maneira como os vírus modelo atravessam as camadas líquidas em movimento dos pulmões. “É um fenômeno que permanece não mapeado pelos cientistas, apesar de sua importância para a pesquisa da COVID-19 e outras áreas. É um problema difícil”, disse o professor Hirsa.

Quando concluído, o projeto estabelecerá uma linha de base para o comportamento das partículas, que poderá ser usada para moldar terapias contra a COVID-19 e testar sua eficácia.

O Dr. Hirsa tem se concentrado nos conceitos de tensões superficiais desde que era doutorando da Universidade de Michigan, onde desenvolveu sua tese sobre ondas persistentes de navios. “Naquela época, fizemos os experimentos e descobrimos que [o problema] tinha a ver com filmes de interface, os mesmos tipos de filmes que cobrem nossos pulmões”, disse o Dr. Hirsa.

No corpo, a passagem de materiais através desses filmes de interface é possibilitada por surfactantes pulmonares, que regulam a tensão superficial, protegem a estrutura pulmonar e servem como a primeira linha de defesa contra patógenos transportados pelo ar. Os surfactantes pulmonares são críticos para a respiração. Eles também são as primeiras vítimas do vírus da COVID-19. A doença ataca as células dos alvéolos que produzem surfactantes pulmonares. Sem surfactantes, os sacos alvéolos colapsam, fazendo com que os pulmões se encham de líquido.

Com todo esse processo ocorrendo em um espaço do diâmetro de três fios de cabelo humano, os dados para pesquisa não são acessíveis por meio de experimentos fisiológicos. Em vez disso, o Dr. Hirsa e o Dr. Lopez recorrerão a simulações de computador para ajudá-los a prever como as partículas de vírus virtuais se comportarão nessas superfícies cobertas de líquido. O Dr. Joe Adam, pesquisador de pós-doutorado do Instituto Politécnico Rensselaer, ajudará no projeto. O Dr. Adam ajudará com o sistema físico, que consiste em três camadas – as partículas do vírus modelo, o filme de interface e os receptores.

Uma vez que um modelo computacional bem-sucedido seja criado, os pesquisadores podem aplicar o que a equipe aprendeu sobre viscosidade e surfactantes a outros materiais, incluindo bactérias e proteínas.

“É gratificante inventar um novo sistema infinitamente escalável, possibilitando estudar tudo, desde o oceano até os alvéolos”, concluiu o Dr. Amir Hirsa.

Acesse a notícia na página do Instituto Politécnico Rensselaer (em inglês).

Fonte: Molly Belmont, Instituto Politécnico Rensselaer. 

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