Niesen: Wie ein komplexer Flüssigkeitsaustritt zur Krankheitsausbreitung beiträgt

Es ist bekannt, dass eine Person beim Niesen den Mund bedeckt, um die Verbreitung von Keimen zu reduzieren. Jetzt hebt eine neue Studie die Wichtigkeit dieser Hygiene-Etikette hervor, nachdem sie ein weiteres Licht darauf geworfen hat, wie sich Niesteilchen in der Luft verteilen und verteilen.
Diese Bilder zeigen den komplexen Flüssigkeitsballon, der beim Niesen entsteht.
Bildnachweis: Bourouiba et al.

Während populäre Vorstellung hält, dass das Niesen einen gleichmäßigen Spray von Flüssigkeit zerstreut, die neue Forschung - in der Zeitschrift veröffentlicht Experimente in Flüssigkeiten - schlägt vor, dass dies nicht der Fall ist.

Stattdessen fanden Forscher heraus, dass, wenn eine Person niest, ein "Ballon" Flüssigkeit aus dem Mund austritt. Dieser Ballon löst sich dann in langen Fäden auf, bevor er als Tröpfchenspray dispergiert wird. Das Team vergleicht den Prozess mit "Farbe, die durch die Luft geschleudert wird".

Darüber hinaus zeigte die Studie, dass der Speichel umso elastischer ist, je weiter die Flüssigkeit durch das Niesen kommt.

Die Studienkoautorin Lydia Bourouiba, Leiterin des Labors für Fluiddynamik von Krankheitsübertragungen am Massachusetts Institute of Technology (MIT), und ihre Kollegen sagen, dass ihre Ergebnisse dabei helfen könnten, "Superspreizer" zu identifizieren - Menschen, die Krankheiten am häufigsten durch Niesen verbreiten.

Erkenntnisse beleuchten die Variabilität der Ausbreitung von Krankheiten beim Menschen

Um ihre Befunde zu erreichen, hat das Team mit zwei monochromen Hochgeschwindigkeitskameras mehr als 100 Niesen - ausgelöst durch Nasenkitzel - von drei gesunden Teilnehmern vor schwarzem Hintergrund aufgenommen.

• Ein einzelnes Niesen kann bis zu 40.000 Flüssigkeitströpfchen produzieren
• Ein Niesen kann bis zu 20 Meilen pro Stunde reisen
• Allergien, Erkältungen und Grippe sind häufige Auslöser von Niesen.

Wie man eine Erkältung behandelt

Die Hochgeschwindigkeits-Bildgebung ermöglichte es den Forschern, etwa 200 Millisekunden der Nieser jedes Teilnehmers zu erfassen und sie Bild für Bild zu analysieren.

Die Forscher fanden heraus, dass sobald die Flüssigkeit durch Niesen den Mund einer Person verlässt, sie sich mit der gleichzeitig ausgeatmeten Luft zu einem Ballon verbindet.

Wenn sich dieser Ballon durch die Luft bewegt, zerbricht er in dünne Fäden, die sich in Sprühnebel von unterschiedlich großen Tröpfchen teilen. Diese Tröpfchen bleiben entweder in der Luft oder fallen zu Boden.

Außerdem stellte das Team fest, dass bei Probanden, deren Nieser mehr elastischen Speichel enthielt, ihre ausgeatmete Flüssigkeit länger in dünnen Fäden blieb, was bedeutete, dass sie weiter reiste, bevor sie in Tröpfchen zerbrach.

Das Team sagt, die Ergebnisse seien überraschend gewesen. "Wir haben erwartet, dass die Tröpfchen vollständig aus den Atemwegen herauskommen", sagt Bourouiba. "Es stellt sich heraus, dass das überhaupt nicht der Fall ist. Und dies gibt uns eine gute Basis, um unser mechanistisches Verständnis von Gewaltausbrüchen zu erweitern."

"Diese Arbeit eröffnet uns den Weg, Erkenntnisse über die Variabilität zwischen menschlichen Subjekten zu gewinnen", fügt sie hinzu, "und um zu bestimmen, in welchem ??Ausmaß der Auflösungsprozess der mukosalen Flüssigkeit uns Informationen über die innere Physiologie des Wirts liefert."

Entwicklung von Krankheitsverhütungsmodellen durch Kontaminationsdaten

Die Ergebnisse bauen auf denen einer anderen Studie des MIT - Teams auf, über die berichtet wurde Medizinische Nachrichten heute im Jahr 2014. In dieser Studie fanden die Forscher, dass Tröpfchen von Husten und Niesen rund 200 mal weiter reisen als bisher angenommen.

Das Team hofft, dass ihre frühere Forschung in Verbindung mit ihrer neuen Studie dazu beitragen wird, Personen zu identifizieren, die am wahrscheinlichsten Krankheiten verbreiten, und die Entwicklung von Krankheitsverhütungsmodellen zu unterstützen.

Bourouiba fügt hinzu:

"Die Art und Weise, wie Übertragungswege auch heute noch quantifiziert werden, beruht immer noch auf der traditionellen Art und Weise, die seit Hunderten von Jahren vorherrscht, um mit Leuten zu diskutieren, mit wem sie gesprochen haben, wohin sie gegangen sind, und so weiter.

Es gibt klare Grenzen für die Genauigkeit der Daten, die durch diesen Prozess gewonnen werden, und wir versuchen, genauere Messungen der Kontamination durchzuführen, und sie reichen von der Bekämpfung von Wurzelkrankheiten und Präventionsstrategien in den Naturwissenschaften. "

Bourouiba baut gerade ein neues Labor am MIT auf, das eine Klimakammer beinhalten soll, in der sie und ihre Kollegen Husten, Niesen und andere Faktoren, die zur Ausbreitung der Krankheit beitragen, besser visualisieren können.

"Eines der wichtigen Ziele, die ich für das Labor habe, ist die Bekämpfung von Erkältung und Grippe", sagt Bourouiba. "Manchmal sind die Symptome schwer zu unterscheiden. Im kommenden Jahr werden wir in verschiedenen Erkältungs- und Grippesaisons menschliche Probanden rekrutieren, mit denen wir zusammenarbeiten können, um sie in Infektion und Gesundheit zu sehen."

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