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Os pesquisadores identificam recursos que podem tornar alguém um super propagador de vírus
A principal forma de as pessoas serem infectadas pelo vírus que causa o COVID-19 é por meio da exposição a gotículas respiratórias, como espirros e tosses, que transportam vírus infecciosos.
Por Robert Wells, - 19/11/2020


A velocidade do espirro para quatro tipos diferentes de nariz e boca é mostrada. A é a passagem nasal aberta com dentes, B é a passagem nasal aberta sem dentes, C é a passagem nasal bloqueada sem dentes e D é a passagem nasal bloqueada com dentes. Crédito: University of Central Florida

Uma nova pesquisa da University of Central Florida identificou características fisiológicas que podem tornar as pessoas disseminadoras de vírus como o COVID-19.

Em um estudo publicado este mês na revista Physics of Fluids, pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF usaram modelos gerados por computador para simular numericamente espirros em diferentes tipos de pessoas e determinar associações entre as características fisiológicas das pessoas e a distância que suas gotas de espirro viajam e permanecer no ar.

Eles descobriram que as características das pessoas, como um nariz entupido ou uma dentição inteira, podem aumentar seu potencial de propagação de vírus ao afetar a distância que as gotículas viajam quando espirram.

De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos, a principal forma de as pessoas serem infectadas pelo vírus que causa o COVID-19 é por meio da exposição a gotículas respiratórias, como espirros e tosses, que transportam vírus infecciosos.

Saber mais sobre os fatores que afetam a distância que essas gotas viajam pode informar os esforços para controlar sua propagação, diz Michael Kinzel, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da UCF e co-autor do estudo.

“Este é o primeiro estudo que visa compreender o 'porquê' da distância percorrida pelos espirros”, diz Kinzel. "Mostramos que o corpo humano tem influenciadores, como um complexo sistema de dutos associado ao fluxo nasal que, na verdade, interrompe o jato de sua boca e impede que ele se espalhe por longas distâncias."

Por exemplo, quando as pessoas têm o nariz limpo, como ao soprar em um lenço de papel, a velocidade e a distância que as gotas de espirro viajam diminuem, de acordo com o estudo.

Isso ocorre porque um nariz limpo fornece um caminho além da boca para o espirro sair. Porém, quando o nariz das pessoas está congestionado, a área pela qual o espirro pode sair é restrita, fazendo com que as gotículas expelidas da boca aumentem de velocidade.

Da mesma forma, os dentes também restringem a área de saída do espirro e fazem com que as gotas aumentem de velocidade.

"Os dentes criam um efeito de estreitamento no jato que o torna mais forte e turbulento", diz Kinzel. "Eles realmente parecem conduzir a transmissão. Então, se você vir alguém sem dentes, você pode esperar um jato mais fraco do espirro deles."
 
Para realizar o estudo, os pesquisadores usaram modelagem 3D e simulações numéricas para recriar quatro tipos de boca e nariz: uma pessoa com dentes e nariz limpo; uma pessoa sem dentes e nariz limpo; pessoa sem dentes e nariz congestionado; e uma pessoa com dentes e nariz congestionado.

Quando eles simularam espirros nos diferentes modelos, eles descobriram que a distância do jato de gotas expelidas quando uma pessoa tem o nariz congestionado e uma dentição inteira é cerca de 60% maior do que quando não tem.

Os resultados indicam que, quando alguém mantém o nariz limpo, por exemplo, soprando em um lenço de papel, pode estar reduzindo a distância que seus germes viajam.

Os pesquisadores também simularam três tipos de saliva: fina, média e grossa.

Eles descobriram que a saliva mais fina resultou em espirros compostos de gotículas menores, que criaram um spray e permaneceram no ar por mais tempo do que a saliva média e espessa.

Por exemplo, três segundos depois de um espirro, quando a saliva espessa estava atingindo o solo e diminuindo assim sua ameaça, a saliva mais fina ainda flutuava no ar como um potencial transmissor de doenças.

O trabalho está vinculado ao projeto dos pesquisadores de criar um colírio para a tosse COVID-19 que daria às pessoas uma saliva mais espessa para reduzir a distância que as gotas de um espirro ou tosse percorriam e, assim, diminuir a probabilidade de transmissão de doenças.

As descobertas geram novos insights sobre a variabilidade da distância de exposição e indicam como os fatores fisiológicos afetam as taxas de transmissibilidade, diz Kareem Ahmed, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF e coautor do estudo.

"Os resultados mostram que os níveis de exposição são altamente dependentes da dinâmica do fluido, que pode variar dependendo de várias características humanas", disse Ahmed. "Tais características podem ser fatores subjacentes que impulsionam os eventos de superdimensionamento na pandemia COVID-19."

Os pesquisadores dizem que esperam levar o trabalho para estudos clínicos a seguir para comparar suas descobertas de simulação com as de pessoas reais de origens variadas.

Os co-autores do estudo foram Douglas Fontes, um pesquisador de pós-doutorado do Florida Space Institute e o autor principal do estudo, e Jonathan Reyes, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF.

Fontes diz que para adiantar as conclusões do estudo, a equipe de pesquisa quer investigar as interações entre o fluxo de gás, filme de muco e estruturas de tecido dentro do trato respiratório superior durante eventos respiratórios.

"Modelos numéricos e técnicas experimentais devem trabalhar lado a lado para fornecer previsões precisas da ruptura primária dentro do trato respiratório superior durante esses eventos", diz ele.

“Esta pesquisa poderá fornecer informações para medidas de segurança mais precisas e soluções para reduzir a transmissão do patógeno, dando melhores condições para lidar com as doenças usuais ou com pandemias no futuro”, diz ele.

 

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