Aerosolenstehung in der Lunge und Einkapselung von Viren

Mikroskopische Aerosole wurden als die Hauptinfektionswege fu¨r SARS-CoV-2 identifiziert. Diese Tro¨pfchen werden tief in der Lunge aus Auskleidungsflu¨ssigkeiten erzeugt. Wa¨hrend der Atmung bilden sich du¨nne Filme und reißen auf, wodurch feine Tro¨pfchen freigesetzt werden, die die Viruslast einkapseln. Im Gegensatz zu gro¨ßeren Tro¨pfchen, die sich in den oberen Atemwegen bilden, bleiben mikroskopisch kleine Tro¨pfchen, die hier untersucht wurden, viel la¨nger in der Luft schwebend und stellen somit ein ho¨heres Risiko fu¨r luftu¨bertragene Infektionen dar. Hier wird sich ein interdisziplina¨res Forschungsteam mit der Wissenschaft der Aerosolerzeugung und Viruseinkapselung befassen, das medizinisches, biologisches und stro¨mungsmechanisches Fachwissen verbindet. Wir werden den Schwerpunkt auf realistische Flu¨ssigkeiten zusammen mit Viruspartikeln legen und uns auf die schnellen und empfindlichen Stro¨mungen konzentrieren, die zu Filmbru¨chen, Tro¨pfchenbildung, Verkapselung und Stabilisierung fu¨hren. Der Schwerpunkt liegt auf Experimenten mit hoher ra¨umlich-zeitlicher Auflo¨sung, Simulationen des Zersta¨ubungs- und Tropfenbildungsprozesses von du¨nnen Filmen und der biologischen Virulenz der dabei erzeugten Aerosolpartikel. Wa¨hrend die Forschung durch die Virulenz von SARS-CoV-2 motiviert wurde, werden auch andere Virenarten getestet, um die grundlegende Mechanismen zu entschlu¨sseln, die zu einer U¨bertragung von Krankheitserregern aus der Lunge u¨ber die Luft erlauben.

Deep lung aerosol generation and virus encapsulation

Microscopic aerosols have been identified as the prime infection pathways for SARS-CoV-2. These droplets are generated deep in the lung from lining fluids. During breathing thin films form and rupture, thereby releasing fine droplets that encapsulate the viral load. In contrast to larger droplets formed in the upper airways, microscopic droplets studied here remain suspended in air much longer and thus pose a higher risk for airborne infection. Here, an interdisciplinary research team will tackle the science of aerosol generation and virus encapsulation connecting medical, biological, and fluid mechanics expertise. We will emphasis on realistic fluids together with viral particles and focus on the fast and delicate flows resulting to film rupture, droplet generation, encapsulation, and stabilization. Emphasis is placed on high spatio-temporal resolution experimentation, simulations of the atomization and drop formation process of thin films, and the biological virulence of the thereby generated aerosol particles. While the research was motivated from the virulence of SARS-CoV-2, it will also test other viruses to unravel the fundamental fluid mechanics that results to airborne transmission of pathogens from the lung.