Por quanto tempo as partículas carregadas de vírus persistem em um elevador depois que uma pessoa infectada com COVID-19 sai? E existe uma maneira de detectar essas partículas? Um grupo de engenheiros elétricos e cientistas da computação da KAUST decidiu responder a essas perguntas usando equações matemáticas de dinâmica de fluidos.

"Descobrimos que as partículas carregadas de vírus ainda podem ser detectadas vários minutos após uma curta viagem de elevador por uma pessoa infectada, "diz o engenheiro elétrico da KAUST, Osama Amin.

As equações da equipe e as simulações de respiração sugerem que a capacidade de um biossensor de detectar um vírus melhora quando colocado em uma parede de elevador que pode refletir partículas. Também, para proteger os futuros ocupantes, a quantidade de partículas no ar pode ser reduzida tornando as outras três paredes absorventes.

Amin e seus colegas da KAUST têm trabalhado no desenvolvimento de um conceito de comunicação não tradicional chamado "comunicação via respiração". O conceito modela moléculas químicas e biológicas emitidas na respiração exalada como se fossem portadoras de informação em um sistema de comunicação que pode ser detectado na outra extremidade por um "receptor, "neste caso, um biossensor.

"Este tipo de estudo requer contribuições de pesquisadores com experiência variada em modelagem teórica de canais, projeto e integração do sistema, e esquemas de aprendizado de máquina, "diz Amin.

Em seu trabalho anterior, eles usaram equações para entender como as moléculas exaladas se dispersam em espaços abertos. Eles também propuseram um sistema de detecção que pode detectar moléculas exaladas da respiração das pessoas em reuniões em massa.

Em seu trabalho atual, eles desenvolveram um modelo e simulações que descrevem o que acontece com as moléculas exaladas dentro de uma sala fechada no espaço e no tempo. Sua modelagem levou em consideração a capacidade das paredes de absorver ou refletir partículas. Uma vez que seus modelos foram capazes de descrever, resolver e simular a concentração de partículas carregadas de vírus em uma pequena sala no espaço e no tempo, os pesquisadores trabalharam no cálculo da probabilidade de um biossensor ser capaz de detectar essas partículas.

Os cálculos assumiram a implantação de um biossensor que usa anticorpos para se ligar a um vírus específico e iniciar um sinal. Eles também levaram em consideração parâmetros como tempo e volume de amostragem de aerossol, a eficiência da amostragem e a probabilidade de os anticorpos se ligarem a um vírus.

"Nosso estudo fornece ferramentas matemáticas e de simulação vitais para nossas pesquisas líderes em comunicação via respiração, que esperamos que seja usado para mais análises e projetos de sistema, "diz o cientista da computação Basem Shihada da Kaust.

A equipe está agora desenvolvendo um protótipo de amostragem e detecção de aerossol para produtos químicos orgânicos exalados no ar. “Também pretendemos propor mecanismos que reduzam a probabilidade de infecção em pequenos espaços, incluindo mecanismos de ventilação, sanitização periódica do ar e projeto de paredes absorventes e reflexivas, "diz Shihada.