p Um vírus se liga a uma célula, arromba a fechadura e entra, então assume o controle da produção genética e bombeia muitas versões de si mesmo que explodem pela parede celular. p Pegue sua pipoca. Engenheiros e virologistas têm uma nova maneira de observar a redução da infecção viral.

p A técnica usa microfluídica - o controle submilimétrico de fluidos dentro de uma precisão, estrutura geométrica. No que é basicamente uma lâmina de microscópio adaptada, engenheiros químicos da Michigan Technological University conseguiram manipular vírus em um dispositivo microfluídico usando campos elétricos. O estudo, publicado neste verão em Langmuir , analisa as mudanças na membrana celular e dá aos pesquisadores uma ideia mais clara de como os antivirais atuam em uma célula para impedir a propagação da infecção.

p A infecção viral começa com o capsídeo

p Os vírus carregam uma camada externa de proteínas chamada capsídeo. As proteínas agem como um palito, anexar e forçar a abertura da membrana de uma célula. O vírus então sequestra o funcionamento interno da célula, forçando-o a produzir em massa o material genético do vírus e construir muitos, muitas réplicas virais. Muito parecido com os grãos de pipoca empurrando a tampa de uma panela cheia demais, os novos vírus explodem através da parede celular. E o ciclo continua com mais lockpicks de vírus à solta.

p "Quando você olha para as técnicas tradicionais - rotulagem fluorescente para diferentes estágios, imagem, verificar a viabilidade - o ponto é saber quando a membrana está comprometida, "disse Adrienne Minerick, coautor do estudo, reitor da Faculdade de Computação e professor de engenharia química. "O problema é que essas técnicas são uma medida indireta. Nossas ferramentas analisam a distribuição de carga, por isso está fortemente focado no que está acontecendo entre a membrana celular e a superfície do vírus. Descobrimos com maior resolução quando o vírus realmente entra na célula. "

p Dieletroforese:conversa carregada

p Observar o ciclo da infecção viral e monitorar seus estágios é crucial para desenvolver novos medicamentos antivirais e obter uma melhor compreensão de como um vírus se espalha. A dieletroforese acontece quando células polarizáveis ​​são empurradas em um campo elétrico não uniforme. O movimento dessas células é útil para diagnosticar doenças, tipagem sanguínea, estudar câncer e muitas outras aplicações biomédicas. Quando aplicado ao estudo da infecção viral, é importante notar que os vírus têm uma carga de superfície, então, dentro do espaço confinado em um dispositivo microfluídico, a dieletroforese revela a conversa elétrica entre o capsídeo do vírus e as proteínas de uma membrana celular.

p “Estudamos a interação entre o vírus e a célula em relação ao tempo usando dispositivos microfluídicos, "disse Sanaz Habibi, que liderou o estudo como aluno de doutorado em engenharia química na Michigan Tech. "Nós mostramos que podíamos ver as interações células-vírus dependentes do tempo no campo elétrico."

p Assistir a uma infecção viral em tempo real é como um cruzamento entre um filme de terror zumbi, secagem de tinta e uma repetição épica de Bollywood. As células no dispositivo microfluídico dançam, mudando para padrões distintos com uma sugestão de música dielétrica. É preciso haver a proporção certa de vírus para células para assistir à infecção acontecer - e isso não acontece rapidamente. O experimento de Habibi é executado em turnos de 10 horas, após as cenas de abertura do anexo viral, um longo interlúdio de intrusão, e, eventualmente, o final trágico quando o novo vírus estourou, destruindo a célula no processo.

p Antes que explodam, membranas celulares formam estruturas chamadas bolhas, que mudam o sinal elétrico medido no dispositivo microfluídico. Isso significa que as medições de dieletroforese permitem uma compreensão de alta resolução das mudanças elétricas que acontecem na superfície da célula ao longo de todo o ciclo.

p Entre no Osmolyte

p As infecções virais são as principais preocupações agora, mas nem todos os vírus são iguais. Embora os dispositivos microfluídicos que usam dieletroforese possam um dia ser usados ​​no local, teste rápido para doenças virais como COVID-19, a equipe Michigan Tech focou em um vírus bem conhecido e bem estudado, o parvovírus suíno (PPV), que infecta as células renais em porcos.

p Mas então a equipe quis ir além:eles adicionaram o osmólito glicina, uma importante intervenção que seus colaboradores estudam na química da superfície viral e no desenvolvimento de vacinas.

p "Usando nosso sistema, poderíamos mostrar o comportamento dependente do tempo do vírus e da membrana celular. Em seguida, adicionamos o osmólito, que pode atuar como um composto antiviral, "Habibi explicou." Achamos que isso interromperia a interação. Em vez de, parecia que a interação continuou a acontecer no início, mas então os novos vírus não conseguiam sair da célula. "

p Isso porque a glicina provavelmente interrompe a formação do novo capsídeo para os vírus replicados dentro da própria célula. Embora essa parte específica da dança viral aconteça por trás da cortina da parede celular, as medições dielétricas mostram uma mudança entre um ciclo infectado, onde ocorre a formação do capsídeo, e uma célula infectada, onde a formação do capsídeo é interrompida pela glicina. Essa diferença na carga elétrica indica que a glicina impede que os novos vírus formem capsídeos e impede que os aspirantes a lockpickers virais atinjam seus alvos.

p "Quando você está trabalhando com partículas e organismos tão pequenos, quando você puder ver esse processo acontecendo em tempo real, é gratificante acompanhar essas mudanças, "Habibi disse.

p Esta nova visão das interações entre os capsídeos dos vírus e as membranas celulares pode acelerar o teste e a caracterização dos vírus, cortando tecnologia de imagem cara e demorada. Talvez em uma futura pandemia, haverá ponto de atendimento, dispositivos portáteis para diagnosticar infecções virais e podemos esperar que os laboratórios médicos sejam equipados com outros dispositivos microfluídicos que podem rastrear rapidamente e revelar os medicamentos antivirais mais eficazes.