Hvordan coronavirus-aerosoler rejser gennem lungerne

Mere end 65 % af inhalerede coronavirus-partikler når det dybeste område af vores lunger, hvor beskadigelse af celler kan føre til lavt iltniveau i blodet, ny forskning har opdaget, og flere af disse aerosoler når den højre lunge end den venstre.

Hovedforfatter af undersøgelsen Dr. Saidul Islam, fra University of Technology Sydney, sagde, mens tidligere forskning har afsløret, hvordan virusaerosoler rejser gennem de øvre luftveje inklusive næsen, mund og svælg - denne undersøgelse var den første til at undersøge, hvordan de strømmer gennem de nedre lunger.

"Vores lunger ligner trægrene, der deler sig op til 23 gange i mindre og mindre grene. På grund af kompleksiteten af ​​denne geometri er det vanskeligt at udvikle en computersimulering, men vi var i stand til at modellere, hvad der sker i de første 17 generationer, eller grene, af luftvejene, " sagde Dr. Islam.

"Afhængig af vores vejrtrækningshastighed, mellem 32 % og 35 % af viruspartiklerne aflejres i disse første 17 grene. Det betyder, at omkring 65 % af viruspartiklerne undslipper til de dybeste områder af vores lunger, som omfatter alveolerne eller luftsækkene, " han sagde.

Alveolesystemet er afgørende for vores evne til at absorbere ilt, så betydelige mængder af virus i denne region, sammen med betændelse forårsaget af vores krops immunrespons, kan forårsage alvorlig skade, reducere mængden af ​​ilt i blodet og øge risikoen for død.

Undersøgelsen afslørede også, at flere viruspartikler aflejres i højre lunge, især højre øvre lap og højre underlap, end i venstre lunge. Dette skyldes den meget asymmetriske anatomiske struktur af lungerne og den måde, luften strømmer gennem de forskellige lapper.

Forskningen understøttes af en nylig undersøgelse af CT-scanninger af brystet af COVID-19-patienter, der viser større infektion og sygdom i de regioner, som modellen forudsiger.

Forskerne modellerede tre forskellige strømningshastigheder - 7,5, 15 og 30 liter i minuttet. Modellen viste større virusaflejring ved lavere strømningshastigheder.

Udover at forbedre vores forståelse af smitte af coronavirus, resultaterne har betydning for udviklingen af ​​målrettede lægemiddelleveringsanordninger, der kan levere medicin til de områder af åndedrætssystemet, der er mest påvirket af virussen.

"Normalt når vi inhalerer lægemidler fra en medicinafgivelsesanordning, aflejres det meste af det i de øvre luftveje, og kun en minimal mængde lægemidler kan nå den målrettede position i de nedre luftveje. Imidlertid, med sygdomme som COVID-19 er vi nødt til at målrette mod de mest berørte områder, " sagde Dr. Islam.

"Vi arbejder på at udvikle enheder, der kan målrette mod specifikke regioner, og vi håber også at bygge alders- og patientspecifikke hellungemodeller for at øge forståelsen af, hvordan SARS CoV-2 aerosoler påvirker individuelle patienter, " sagde medforfatter og gruppeleder af Computer Simulations and Modeling Group, Dr. Suvash Saha, fra University of Technology Sydney.

Verdenssundhedsorganisationen opdaterede for nylig sine råd om vigtigheden af ​​aerosoltransmission, advarer om, at fordi aerosoler kan forblive svævende i luften, overfyldte indendørs omgivelser og områder med dårlig ventilation udgør en betydelig risiko for overførsel af COVID-19.

"Når vi bruger en aerosol deodorant, de mindste partikler af den væske falder på os under ekstremt tryk i form af gas. Tilsvarende når en inficeret person taler, synger, nyser eller hoster, virussen spredes gennem luften og kan inficere dem i nærheden, " sagde Dr. Saha.

Undersøgelsen har yderligere anvendelser, med forskere, der bruger bærbare enheder til at undersøge luftkvaliteten – inklusive PM2.5- og PM10-koncentrationer og gasser som kuldioxid, formaldehyd og svovldioxid - i rum som togvogne. Forskerne kan derefter bruge disse data til at modellere virkningen på vores lunger.