Российский физик составил математическую модель частиц коронавируса SARS-CoV2, с помощью которой можно оценить их инфекционную опасность. С помощью данной модели было исследовано влияние количества гликопротеиновых пиков на характеристики рассеяния света коронавирусным вирионом. О своей работе ученый сообщил в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.

Название коронавирусов связано с тем, что частица вируса (вирион) по форме напоминает солнечную корону, так как ее поверхность покрыта гликопротеиновыми пиками. При помощи этих молекул вирус проникает в заражаемые клетки. Чем больше у вириона этих пиков, тем выше его инфекционная опасность. При неблагоприятных для вируса внешних условиях, таких как изменение температуры, кислотности среды или действие противовирусной вакцины, количество пиков уменьшается. Эпидемии коронавирусных инфекций происходили и до 2020 года, но SARS-CoV-2 (вызывающий COVID-19) — самый опасный коронавирус из известных человечеству. На сегодняшний день заражены около трех миллионов человек по всему миру, и уже понятно, что COVID-19 нанесет непоправимый урон не только социальной жизни людей, но и мировой экономике. Уже существуют способы выявления COVID-19, основанные на химических реакциях, но они могут только определить содержание вирионов в образце, не принимая во внимание количество гликопротеиновых пиков. Чтобы ускорить процесс разработки вакцины и улучшить способы диагностики, ученый из Крымской астрофизической обсерватории провел уникальное исследование. Он составил модель, описывающую форму частиц вируса, а затем при помощи методов компьютерного моделирования вычислил особенности рассеяния света вирусом и оценил влияние на них количества гликопротеиновых пиков.

«Обычно подобные методы используются для дистанционного зондирования космических объектов, таких как поверхность Луны, астероидов и спутников планет-гигантов, а также атмосфер комет. Однако наши методы исследования применимы и к земным объектам. В тот час, когда эпидемия угрожает человечеству, каждый должен вносить свой посильный вклад в борьбу с общей бедой», — рассказывает автор статьи Дмитрий Петров, старший научный сотрудник отдела физики звезд Крымской астрофизической обсерватории.

Объектом исследования стал среднестатистический вирион SARS-CoV-2. Он похож на шар с шипами: диаметр составляет примерно 140 нм, а длина каждого гликопротеинового пика — 20 нм. Автор придумал достаточно простую аналитическую формулу, которая описывает форму коронавируса с заданным количеством остроконечных белков. После этого были смоделированы рассеивающие свойства модельных частиц коронавируса в диапазоне длин волн от 10 до 250 нм. Оказалось, что в области 200 нм коронавирус обладает достаточно интересными особенностями. Во-первых, наблюдается отчетливый минимум интенсивности, а во-вторых, отмечается скачок поляризации, ранее открытый и описанный автором.

Более того: при уменьшении количества гликопротеиновых пиков, и, следовательно, инфекционной опасности вируса, обе эти особенности смещаются в область более коротких волн. Это свойство частиц коронавируса может быть очень полезным при испытании вакцин — чем неблагоприятнее для вируса вакцина, тем меньше гликопротеиновых пиков у него остается и тем сильнее смещение в коротковолновую область двух вышеописанных особенностей — минимума интенсивности и скачка поляризации. Также автор отметил необходимость разработки оптических измерительных приборов, работающих в дальнем ультрафиолете (120–200 нм), ибо именно в этом спектральном диапазоне рассеяние света вирионами коронавируса достаточно сильно отличается от разнообразных примесей.