Neue Studie modelliert, was passiert, wenn wir Coronavirus-Aerosole einatmen

Wenn wir isolierte Coronavirus-Partikel einatmen, erreichen mehr als 65 % den tiefsten Bereich unserer Lunge, wo Zellschädigungen zu einem niedrigen Sauerstoffgehalt im Blut führen können, wie neue Forschungen herausgefunden haben, und mehr dieser Aerosole erreichen die rechte Lunge als die linke.

Der Hauptautor der Studie, Dr. Saidul Islam von der University of Technology Sydney, sagte, während frühere Forschungen gezeigt haben, wie Virusaerosole durch die oberen Atemwege einschließlich Nase, Mund und Rachen wandern, war diese Studie die erste, die untersuchte, wie sie durch sie fließen die untere Lunge.

„Unsere Lunge ähnelt Baumästen, die sich bis zu 23-fach in immer kleinere Äste teilen. Aufgrund der Komplexität dieser Geometrie ist es schwierig, eine Computersimulation zu entwickeln, aber wir konnten modellieren, was in den ersten 17 Generationen oder Ästen passiert.“ der Atemwege”, sagte Dr. Islam.

„In diesen ersten 17 Ästen lagern sich je nach Atemfrequenz zwischen 32 und 35 % der Viruspartikel ab. Das bedeutet, dass etwa 65 % der Viruspartikel in die tiefsten Regionen unserer Lunge entweichen, zu denen auch die Alveolen oder Luftsäcke gehören.“ er sagte.

Das Alveolarsystem ist entscheidend für unsere Fähigkeit, Sauerstoff aufzunehmen, daher können erhebliche Virusmengen in dieser Region zusammen mit Entzündungen, die durch die Immunantwort unseres Körpers verursacht werden, schwere Schäden verursachen, die Sauerstoffmenge im Blut reduzieren und das Sterberisiko erhöhen .

Die Studie ergab auch, dass sich in der rechten Lunge, insbesondere im rechten Oberlappen und im rechten Unterlappen, mehr Viruspartikel ablagern als in der linken Lunge. Dies liegt an der stark asymmetrischen anatomischen Struktur der Lunge und der Art und Weise, wie Luft durch die verschiedenen Lungenflügel strömt.

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Die Forschung wird durch eine kürzlich durchgeführte Studie über Brust-CT-Scans von COVID-19-Patienten untermauert, die eine stärkere Infektion und Erkrankung in den vom Modell vorhergesagten Regionen zeigen.

Die Forscher modellierten drei verschiedene Flussraten – 7,5, 15 und 30 Liter pro Minute. Das Modell zeigte eine größere Virusablagerung bei niedrigeren Flussraten.

Die Ergebnisse verbessern nicht nur unser Verständnis der Coronavirus-Übertragung, sondern haben auch Auswirkungen auf die Entwicklung von Geräten zur gezielten Medikamentenverabreichung, die Medikamente in die am stärksten vom Virus betroffenen Bereiche des Atmungssystems abgeben können.

„Normalerweise wird das meiste davon in den oberen Atemwegen deponiert, wenn wir Medikamente von einem Medikamentenverabreichungsgerät inhalieren, und nur eine minimale Menge an Medikamenten kann die Zielposition der unteren Atemwege erreichen. Bei Krankheiten wie COVID-19 müssen wir jedoch gezielt angreifen die am stärksten betroffenen Gebiete”, sagte Dr. Islam.

“Wir arbeiten an der Entwicklung von Geräten, die auf bestimmte Regionen abzielen können, und hoffen auch, alters- und patientenspezifische Modelle der gesamten Lunge zu erstellen, um das Verständnis dafür zu verbessern, wie sich SARS-CoV-2-Aerosole auf einzelne Patienten auswirken”, sagte Co-Autor und Gruppenleiter des UTS Computersimulations- und Modellierungsgruppe, Dr. Suvash Saha.

Die Weltgesundheitsorganisation hat kürzlich ihre Ratschläge zur Bedeutung der Aerosolübertragung aktualisiert und warnt davor, dass überfüllte Innenräume und Bereiche mit schlechter Belüftung ein erhebliches Risiko für die Übertragung von Covid-19 darstellen, da Aerosole in der Luft schweben können.

“Wenn wir ein Aerosol-Deodorant verwenden, fallen die kleinsten Partikel dieser Flüssigkeit unter extremem Druck in Form von Gas auf uns. Ebenso wird das Virus durch die Luft verbreitet, wenn eine infizierte Person spricht, singt, niest oder hustet.” die in der Nähe”, sagte Dr. Saha.

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Die Studie hat weitere Anwendungen, bei denen Forscher tragbare Geräte verwenden, um die Luftqualität – einschließlich der PM2,5- und PM10-Konzentration und von Gasen wie Kohlendioxid, Formaldehyd und Schwefeldioxid – in Räumen wie Eisenbahnwaggons zu untersuchen. Mit diesen Daten können die Forscher dann die Auswirkungen auf unsere Lunge modellieren.

Die Studie SARS CoV-2-Aerosol: Wie weit es in die unteren Atemwege gelangen kann, wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Physik der Flüssigkeiten.

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