Elektromagnetinių bangų poveikis patogeniniams virusams ir susijusiems mechanizmams: Virologijos žurnalo apžvalga

Patogeninės virusinės infekcijos tapo pagrindine visuomenės sveikatos problema visame pasaulyje. Virusai gali užkrėsti visus ląstelinius organizmus ir sukelti įvairaus laipsnio sužalojimus ir žalą, sukeldami ligas ir net mirtį. Kadangi paplitę labai patogeniški virusai, tokie kaip sunkus ūminio kvėpavimo sindromo koronavirusas 2 (SARS-CoV-2), būtina skubiai sukurti veiksmingus ir saugius patogeninių virusų inaktyvavimo metodus. Tradiciniai patogeninių virusų inaktyvavimo metodai yra praktiški, tačiau turi tam tikrų apribojimų. Dėl didelio skverbimosi galios, fizinio rezonanso ir jokios taršos elektromagnetinės bangos tapo potencialia patogeninių virusų inaktyvavimo strategija ir pritraukia vis didesnį dėmesį. Šiame straipsnyje apžvelgiamos naujausios publikacijos apie elektromagnetinių bangų poveikį patogeniniams virusams ir jų mechanizmams, elektromagnetinių bangų panaudojimo perspektyvos patogeniniams virusams inaktyvuoti, taip pat pateikiamos naujos tokio inaktyvavimo idėjos ir metodai.
Daugelis virusų greitai plinta, išlieka ilgą laiką, yra labai patogeniški ir gali sukelti pasaulines epidemijas bei rimtą pavojų sveikatai. Prevencija, aptikimas, tyrimai, naikinimas ir gydymas yra pagrindiniai žingsniai siekiant sustabdyti viruso plitimą. Greitas ir efektyvus patogeninių virusų pašalinimas apima profilaktinį, apsauginį ir šaltinio pašalinimą. Patogeninių virusų inaktyvavimas fiziologiniu sunaikinimu, siekiant sumažinti jų užkrečiamumą, patogeniškumą ir reprodukcinį pajėgumą, yra veiksmingas jų pašalinimo būdas. Tradiciniai metodai, įskaitant aukštą temperatūrą, chemines medžiagas ir jonizuojančiąją spinduliuotę, gali veiksmingai inaktyvuoti patogeninius virusus. Tačiau šie metodai vis dar turi tam tikrų apribojimų. Todėl vis dar reikia skubiai sukurti naujoviškas strategijas, skirtas patogeniniams virusams inaktyvuoti.
Elektromagnetinių bangų emisija turi didelę prasiskverbimo galią, greitą ir vienodą kaitinimą, rezonansą su mikroorganizmais ir plazmos išsiskyrimą, todėl tikimasi, kad tai taps praktiniu patogeninių virusų inaktyvavimo metodu [1,2,3]. Elektromagnetinių bangų gebėjimas inaktyvuoti patogeninius virusus buvo įrodytas praėjusiame amžiuje [4]. Pastaraisiais metais elektromagnetinių bangų naudojimas patogeniniams virusams inaktyvuoti sulaukė vis didesnio dėmesio. Šiame straipsnyje aptariamas elektromagnetinių bangų poveikis patogeniniams virusams ir jų mechanizmams, kurie gali būti naudingi fundamentinių ir taikomųjų tyrimų vadovas.
Morfologinės virusų savybės gali atspindėti tokias funkcijas kaip išgyvenimas ir užkrečiamumas. Įrodyta, kad elektromagnetinės bangos, ypač itin aukšto dažnio (UHF) ir itin aukšto dažnio (EHF) elektromagnetinės bangos, gali sutrikdyti virusų morfologiją.
Bakteriofagas MS2 (MS2) dažnai naudojamas įvairiose tyrimų srityse, tokiose kaip dezinfekcijos vertinimas, kinetinis modeliavimas (vandeninis) ir viruso molekulių biologinis apibūdinimas [5, 6]. Wu nustatė, kad 2450 MHz ir 700 W mikrobangos sukėlė MS2 vandens fagų agregaciją ir reikšmingą susitraukimą po 1 minutės tiesioginio švitinimo [1]. Po tolesnio tyrimo taip pat buvo pastebėtas MS2 fago paviršiaus lūžis [7]. Kaczmarczyk [8] 0,1 s paveikė koronaviruso 229E (CoV-229E) mėginių suspensijas milimetrinėmis bangomis, kurių dažnis buvo 95 GHz ir galios tankis nuo 70 iki 100 W/cm2. Šiurkščiame sferiniame viruso apvalkale galima rasti didelių skylių, dėl kurių prarandamas jo turinys. Elektromagnetinių bangų poveikis gali būti žalingas virusinėms formoms. Tačiau morfologinių savybių, tokių kaip forma, skersmuo ir paviršiaus lygumas, pokyčiai po viruso elektromagnetinės spinduliuotės poveikio nežinomi. Todėl svarbu išanalizuoti ryšį tarp morfologinių požymių ir funkcinių sutrikimų, kurie gali būti vertingi ir patogūs viruso inaktyvacijos įvertinimo rodikliai [1].
Viruso struktūra paprastai susideda iš vidinės nukleino rūgšties (RNR arba DNR) ir išorinės kapsidės. Nukleino rūgštys lemia virusų genetines ir replikacijos savybes. Kapsidas yra išorinis reguliariai išsidėsčiusių baltymų subvienetų sluoksnis, pagrindinis viruso dalelių karkasas ir antigeninis komponentas, taip pat apsaugo nukleino rūgštis. Dauguma virusų turi apvalkalo struktūrą, sudarytą iš lipidų ir glikoproteinų. Be to, apvalkalo baltymai lemia receptorių specifiškumą ir yra pagrindiniai antigenai, kuriuos gali atpažinti šeimininko imuninė sistema. Visa struktūra užtikrina viruso vientisumą ir genetinį stabilumą.
Tyrimai parodė, kad elektromagnetinės bangos, ypač UHF elektromagnetinės bangos, gali pažeisti ligas sukeliančių virusų RNR. Wu [1] 2 minutes tiesiogiai paveikė MS2 viruso vandeninę aplinką 2450 MHz mikrobangomis ir išanalizavo genus, koduojančius baltymą A, kapsido baltymą, replikazės baltymą ir skilimo baltymą gelio elektroforezės ir atvirkštinės transkripcijos polimerazės grandininės reakcijos būdu. RT-PGR). Šie genai buvo palaipsniui sunaikinami didėjant galios tankiui ir net išnyko esant didžiausiam galios tankiui. Pavyzdžiui, baltymo A geno (934 bp) ekspresija žymiai sumažėjo po 119 ir 385 W galios elektromagnetinių bangų poveikio ir visiškai išnyko, kai galios tankis buvo padidintas iki 700 W. Šie duomenys rodo, kad elektromagnetinės bangos gali priklausomai nuo dozės, sunaikinti virusų nukleorūgščių struktūrą.
Naujausi tyrimai parodė, kad elektromagnetinių bangų poveikis patogeniniams viruso baltymams daugiausia grindžiamas jų netiesioginiu terminiu poveikiu mediatoriams ir netiesioginiu poveikiu baltymų sintezei dėl nukleorūgščių destrukcijos [1, 3, 8, 9]. Tačiau aterminis poveikis taip pat gali pakeisti viruso baltymų poliškumą ar struktūrą [1, 10, 11]. Tiesioginis elektromagnetinių bangų poveikis pagrindiniams struktūriniams / nestruktūriniams baltymams, tokiems kaip kapsidų baltymai, apvalkalo baltymai arba patogeninių virusų smaigalio baltymai, vis dar reikalauja tolesnio tyrimo. Neseniai buvo pasiūlyta, kad 2 minutės elektromagnetinės spinduliuotės 2,45 GHz dažniu ir 700 W galia gali sąveikauti su skirtingų frakcijų baltymų krūviais, susidarant karštiesiems taškams ir svyruojantiems elektriniams laukams dėl grynai elektromagnetinio poveikio [12].
Patogeninio viruso apvalkalas yra glaudžiai susijęs su jo gebėjimu užkrėsti ar sukelti ligą. Keli tyrimai parodė, kad UHF ir mikrobangų elektromagnetinės bangos gali sunaikinti ligas sukeliančių virusų apvalkalus. Kaip minėta aukščiau, koronaviruso 229E viruso apvalkale po 0,1 sekundės gali būti aptiktos skirtingos skylės 95 GHz milimetrinės bangos, kai galios tankis nuo 70 iki 100 W/cm2 [8]. Elektromagnetinių bangų rezonansinės energijos perdavimo poveikis gali sukelti pakankamai streso, kad sunaikintų viruso apvalkalo struktūrą. Virusams su apvalkalu, plyšus apvalkalui, užkrečiamumas ar tam tikras aktyvumas dažniausiai sumažėja arba visiškai išnyksta [13, 14]. Yang [13] 15 minučių paveikė H3N2 (H3N2) gripo virusą ir H1N1 (H1N1) gripo virusą mikrobangomis atitinkamai 8,35 GHz, 320 W/m² ir 7 GHz, 308 W/m². Norint palyginti patogeninių virusų, veikiamų elektromagnetinėmis bangomis, RNR signalus ir suskaidytą modelį, keletą ciklų užšaldytą ir iškart atšildytą skystame azote, buvo atlikta RT-PGR. Rezultatai parodė, kad dviejų modelių RNR signalai yra labai nuoseklūs. Šie rezultatai rodo, kad po mikrobangų spinduliuotės sutrinka fizinė viruso struktūra ir sunaikinama apvalkalo struktūra.
Viruso aktyvumą galima apibūdinti jo gebėjimu užkrėsti, daugintis ir transkribuoti. Viruso užkrečiamumas arba aktyvumas paprastai vertinamas išmatuojant viruso titrus, naudojant plokštelių tyrimus, audinių kultūros medianinę infekcinę dozę (TCID50) arba luciferazės reporterio geno aktyvumą. Tačiau jį taip pat galima įvertinti tiesiogiai išskiriant gyvą virusą arba analizuojant viruso antigeną, viruso dalelių tankį, viruso išgyvenamumą ir kt.
Buvo pranešta, kad UHF, SHF ir EHF elektromagnetinės bangos gali tiesiogiai inaktyvuoti virusinius aerozolius arba vandeniu plintančius virusus. Wu [1] laboratorinio purkštuvo generuojamą MS2 bakteriofago aerozolį veikė 2450 MHz dažnio ir 700 W galios elektromagnetinėmis bangomis 1,7 min., o MS2 bakteriofagų išgyvenamumas buvo tik 8,66%. Panašiai kaip MS2 virusinis aerozolis, 91,3% vandeninio MS2 buvo inaktyvuota per 1,5 minutės po tos pačios dozės elektromagnetinių bangų poveikio. Be to, elektromagnetinės spinduliuotės gebėjimas inaktyvuoti MS2 virusą buvo teigiamai koreliuojamas su galios tankiu ir ekspozicijos laiku. Tačiau, kai išjungimo efektyvumas pasiekia didžiausią vertę, išjungimo efektyvumo negalima pagerinti padidinus ekspozicijos laiką arba padidinus galios tankį. Pavyzdžiui, MS2 viruso minimalus išgyvenamumas buvo nuo 2,65% iki 4,37% po 2450 MHz ir 700 W elektromagnetinių bangų poveikio, o ilgėjant ekspozicijos laikui reikšmingų pokyčių nenustatyta. Siddharta [3] apšvitino ląstelių kultūros suspensiją, kurioje yra hepatito C viruso (HCV)/žmogaus imunodeficito viruso 1 tipo (ŽIV-1), elektromagnetinėmis bangomis 2450 MHz dažniu ir 360 W galia. Jie nustatė, kad viruso titrai labai sumažėjo. po 3 minučių poveikio, o tai rodo, kad elektromagnetinės bangos spinduliuotė yra veiksminga prieš HCV ir ŽIV-1 užkrečiamumą ir padeda išvengti virusas net veikiant kartu. Švitinant HCV ląstelių kultūras ir ŽIV-1 suspensijas mažos galios elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis 2450 MHz, 90 W arba 180 W, nepasikeičia viruso titras, nustatomas pagal luciferazės reporterio aktyvumą, ir reikšmingas viruso užkrečiamumo pokytis. buvo pastebėti. esant 600 ir 800 W 1 minutę, abiejų virusų užkrečiamumas reikšmingai nesumažėjo, manoma, kad tai susiję su elektromagnetinės bangos spinduliuotės galia ir kritinės temperatūros poveikio laiku.
Kaczmarczyk [8] pirmą kartą pademonstravo EHF elektromagnetinių bangų mirtingumą nuo vandens plintančių patogeninių virusų 2021 m. Jie koronaviruso 229E arba poliomielito viruso (PV) pavyzdžius paveikė elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis buvo 95 GHz ir galios tankis nuo 70 iki 100 W/cm2. 2 sekundes. Dviejų patogeninių virusų inaktyvacijos efektyvumas buvo atitinkamai 99,98% ir 99,375%. Tai rodo, kad EHF elektromagnetinės bangos turi plačias taikymo perspektyvas virusų inaktyvavimo srityje.
UHF virusų inaktyvavimo veiksmingumas taip pat buvo įvertintas įvairiose terpėse, tokiose kaip motinos pienas ir kai kurios namuose dažniausiai naudojamos medžiagos. Mokslininkai anestezijos kaukes, užterštos adenovirusu (ADV), 1 tipo poliovirusu (PV-1), herpesvirusu 1 (HV-1) ir rinovirusu (RHV), paveikė 2450 MHz dažnio ir 720 vatų galios elektromagnetine spinduliuote. Jie pranešė, kad ADV ir PV-1 antigenų testai tapo neigiami, o HV-1, PIV-3 ir RHV titrai nukrito iki nulio, o tai rodo visišką visų virusų inaktyvavimą po 4 minučių poveikio [15, 16]. Elhafi [17] paukščių infekcinio bronchito virusu (IBV), paukščių pneumovirusu (APV), Niukaslio ligos virusu (NDV) ir paukščių gripo virusu (AIV) užkrėstus tepinėlius tiesiogiai paveikė 2450 MHz, 900 W mikrobangų krosnelėje. praranda savo užkrečiamumą. Tarp jų APV ir IBV buvo papildomai aptikti trachėjos organų kultūrose, gautose iš 5-osios kartos viščiukų embrionų. Nors viruso nepavyko išskirti, viruso nukleorūgštis vis tiek buvo aptikta RT-PGR. Ben-Shoshan [18] tiesiogiai paveikė 2450 MHz, 750 W elektromagnetines bangas 15 citomegaloviruso (CMV) teigiamų motinos pieno mėginių 30 sekundžių. Antigeno aptikimas naudojant Shell-Vial parodė visišką CMV inaktyvaciją. Tačiau esant 500 W, 2 iš 15 mėginių nepasiekė visiško inaktyvavimo, o tai rodo teigiamą koreliaciją tarp inaktyvavimo efektyvumo ir elektromagnetinių bangų galios.
Taip pat verta paminėti, kad Yang [13] numatė rezonansinį dažnį tarp elektromagnetinių bangų ir virusų, remdamasis nustatytais fiziniais modeliais. 7,5 × 1014 m-3 tankio H3N2 viruso dalelių suspensija, pagaminta iš virusui jautrių Madin Darby šunų inkstų ląstelių (MDCK), buvo tiesiogiai veikiama 8 GHz dažnio ir 820 galios elektromagnetinių bangų. W/m² 15 minučių. H3N2 viruso inaktyvacijos lygis siekia 100%. Tačiau esant teorinei 82 W/m2 ribai, tik 38% H3N2 viruso buvo inaktyvuota, o tai rodo, kad EM tarpininkaujamo viruso inaktyvavimo efektyvumas yra glaudžiai susijęs su galios tankiu. Remdamasi šiuo tyrimu, Barbora [14] apskaičiavo rezonansinio dažnio diapazoną (8,5–20 GHz) tarp elektromagnetinių bangų ir SARS-CoV-2 ir padarė išvadą, kad 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2, veikiami elektromagnetinių bangų A bangos. 10–17 GHz dažniu ir 14,5 ± 1 W/m2 galios tankiu apytiksliai 15 minučių bus 100% išjungtas. Neseniai atliktas Wang tyrimas [19] parodė, kad SARS-CoV-2 rezonansiniai dažniai yra 4 ir 7,5 GHz, o tai patvirtina, kad egzistuoja nuo viruso titro nepriklausomi rezonansiniai dažniai.
Apibendrinant galima teigti, kad elektromagnetinės bangos gali paveikti aerozolius ir suspensijas, taip pat virusų aktyvumą ant paviršių. Nustatyta, kad inaktyvavimo efektyvumas yra glaudžiai susijęs su elektromagnetinių bangų dažniu ir galia bei viruso augimui naudojama terpe. Be to, fiziniais rezonansais pagrįsti elektromagnetiniai dažniai yra labai svarbūs viruso inaktyvacijai [2, 13]. Iki šiol elektromagnetinių bangų poveikis patogeninių virusų aktyvumui daugiausia buvo orientuotas į užkrečiamumo keitimą. Dėl sudėtingo mechanizmo keliuose tyrimuose buvo pranešta apie elektromagnetinių bangų poveikį patogeninių virusų replikacijai ir transkripcijai.
Mechanizmai, kuriais elektromagnetinės bangos inaktyvuoja virusus, yra glaudžiai susiję su viruso tipu, elektromagnetinių bangų dažniu ir galia bei viruso augimo aplinka, tačiau iš esmės lieka neištirti. Naujausi tyrimai buvo skirti šiluminės, aterminės ir struktūrinės rezonansinės energijos perdavimo mechanizmams.
Šiluminis efektas suprantamas kaip temperatūros padidėjimas, sukeltas didelio greičio sukimosi, poliarinių molekulių susidūrimo ir trinties audiniuose veikiant elektromagnetinėms bangoms. Dėl šios savybės elektromagnetinės bangos gali pakelti viruso temperatūrą virš fiziologinės tolerancijos slenksčio ir sukelti viruso mirtį. Tačiau virusuose yra nedaug polinių molekulių, o tai rodo, kad tiesioginis terminis poveikis virusams yra retas [1]. Priešingai, terpėje ir aplinkoje yra daug daugiau polinių molekulių, tokių kaip vandens molekulės, kurios juda pagal elektromagnetinių bangų sužadinamą kintamąjį elektrinį lauką, generuodamos šilumą per trintį. Tada šiluma perduodama virusui, kad pakeltų jo temperatūrą. Viršijus tolerancijos slenkstį, sunaikinamos nukleino rūgštys ir baltymai, o tai galiausiai sumažina užkrečiamumą ir netgi inaktyvuoja virusą.
Kelios grupės pranešė, kad elektromagnetinės bangos gali sumažinti virusų užkrečiamumą dėl terminio poveikio [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] veikė koronaviruso 229E suspensijas 95 GHz dažnio elektromagnetinėmis bangomis, kurių galios tankis nuo 70 iki 100 W/cm² 0,2–0,7 s. Rezultatai parodė, kad 100°C temperatūros padidėjimas šio proceso metu prisidėjo prie viruso morfologijos sunaikinimo ir viruso aktyvumo sumažėjimo. Šiuos šiluminius efektus galima paaiškinti elektromagnetinių bangų poveikiu aplinkinėms vandens molekulėms. Siddharta [3] apšvitino HCV turinčias skirtingų genotipų ląstelių kultūrų suspensijas, įskaitant GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a ir GT7a, elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis 2450 MHz ir galia 90 W ir 360 W, W, 600 W ir 800 antradienis Su an ląstelių auginimo terpės temperatūros padidėjimas nuo 26°C iki 92°C, elektromagnetinė spinduliuotė sumažino viruso užkrečiamumą arba visiškai inaktyvavo virusą. Tačiau HCV buvo trumpą laiką veikiamas elektromagnetinių bangų esant mažai galiai (90 arba 180 W, 3 minutes) arba didesnei galiai (600 arba 800 W, 1 minutę), tuo tarpu reikšmingo temperatūros padidėjimo ir reikšmingų pokyčių nepakito. viruso užkrečiamumas ar aktyvumas nepastebėtas.
Aukščiau pateikti rezultatai rodo, kad elektromagnetinių bangų šiluminis poveikis yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos patogeninių virusų užkrečiamumui ar aktyvumui. Be to, daugybė tyrimų parodė, kad elektromagnetinės spinduliuotės terminis poveikis patogeninius virusus inaktyvuoja veiksmingiau nei UV-C ir įprastas kaitinimas [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Be šiluminių efektų, elektromagnetinės bangos taip pat gali pakeisti molekulių, tokių kaip mikrobų baltymai ir nukleino rūgštys, poliškumą, todėl molekulės sukasi ir vibruoja, dėl to sumažėja gyvybingumas ar net miršta [10]. Manoma, kad greitas elektromagnetinių bangų poliškumo perjungimas sukelia baltymų poliarizaciją, dėl kurios baltymo struktūra susisuka ir kreivėja, o galiausiai – baltymų denatūracija [11].
Neterminis elektromagnetinių bangų poveikis viruso inaktyvacijai tebėra prieštaringas, tačiau dauguma tyrimų parodė teigiamus rezultatus [1, 25]. Kaip minėjome aukščiau, elektromagnetinės bangos gali tiesiogiai prasiskverbti pro MS2 viruso apvalkalo baltymą ir sunaikinti viruso nukleorūgštį. Be to, MS2 viruso aerozoliai yra daug jautresni elektromagnetinėms bangoms nei vandeniniai MS2. Dėl mažiau polinių molekulių, tokių kaip vandens molekulės, aplinkoje, supančioje MS2 viruso aerozolius, aterminis poveikis gali atlikti pagrindinį vaidmenį elektromagnetinių bangų sukeliamo viruso inaktyvacijoje [1].
Rezonanso reiškinys reiškia fizinės sistemos tendenciją sugerti daugiau energijos iš savo aplinkos natūraliu dažniu ir bangos ilgiu. Rezonansas vyksta daug kur gamtoje. Yra žinoma, kad virusai rezonuoja su tokio pat dažnio mikrobangomis ribotu akustinio dipolio režimu, rezonanso reiškinys [2, 13, 26]. Vis daugiau dėmesio sulaukia rezonansiniai elektromagnetinės bangos ir viruso sąveikos būdai. Efektyvaus struktūrinio rezonanso energijos perdavimo (SRET) iš elektromagnetinių bangų į uždarus akustinius virpesius (CAV) virusuose poveikis gali sukelti viruso membranos plyšimą dėl priešingų šerdies-kapsidės virpesių. Be to, bendras SRET efektyvumas yra susijęs su aplinkos pobūdžiu, kur viruso dalelės dydis ir pH nulemia atitinkamai rezonansinį dažnį ir energijos sugertį [2, 13, 19].
Elektromagnetinių bangų fizinis rezonansinis poveikis vaidina pagrindinį vaidmenį inaktyvuojant apvalkalą turinčius virusus, kuriuos supa dvisluoksnė membrana, įterpta į viruso baltymus. Tyrėjai nustatė, kad H3N2 deaktyvavimą elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis 6 GHz ir galios tankis 486 W/m², daugiausia lėmė fizinis apvalkalo plyšimas dėl rezonanso efekto [13]. Po 15 minučių poveikio H3N2 suspensijos temperatūra pakilo tik 7°C, tačiau norint inaktyvuoti žmogaus H3N2 virusą terminiu kaitinimu, reikalinga aukštesnė nei 55°C temperatūra [9]. Panašūs reiškiniai buvo pastebėti su virusais, tokiais kaip SARS-CoV-2 ir H3N1 [13, 14]. Be to, virusų inaktyvavimas elektromagnetinėmis bangomis nesukelia viruso RNR genomų degradacijos [1,13,14]. Taigi H3N2 viruso inaktyvavimą skatino fizinis rezonansas, o ne terminis poveikis [13].
Palyginti su elektromagnetinių bangų šiluminiu efektu, virusų inaktyvavimui fizinio rezonanso būdu reikia mažesnių dozių parametrų, kurie yra mažesni už Elektros ir elektronikos inžinierių instituto (IEEE) nustatytus mikrobangų saugos standartus [2, 13]. Rezonansinis dažnis ir galios dozė priklauso nuo fizinių viruso savybių, tokių kaip dalelių dydis ir elastingumas, o visi rezonansinio dažnio virusai gali būti veiksmingai nukreipti inaktyvuoti. Dėl didelio įsiskverbimo greičio, jonizuojančiosios spinduliuotės nebuvimo ir gero saugumo virusų inaktyvacija, sąlygota aterminio CPET poveikio, yra perspektyvi gydant žmogaus piktybines ligas, kurias sukelia patogeniniai virusai [14, 26].
Remiantis virusų inaktyvavimu skystoje fazėje ir įvairių terpių paviršiuje, elektromagnetinės bangos gali veiksmingai susidoroti su virusiniais aerozoliais [1, 26], o tai yra proveržis ir labai svarbu kontroliuojant virusų perdavimą. virusą ir užkirsti kelią viruso plitimui visuomenėje. epidemija. Be to, šioje srityje didelę reikšmę turi elektromagnetinių bangų fizinio rezonanso savybių atradimas. Kol yra žinomas konkretaus viriono ir elektromagnetinių bangų rezonansinis dažnis, visi virusai, esantys žaizdos rezonansinio dažnio diapazone, gali būti nukreipti, o tai neįmanoma pasiekti naudojant tradicinius viruso inaktyvavimo metodus [13, 14, 26]. Elektromagnetinis virusų inaktyvavimas yra daug žadantis tyrimas, turintis didelę mokslinių tyrimų ir taikomąją vertę bei potencialą.
Palyginti su tradicine virusų naikinimo technologija, dėl savo unikalių fizinių savybių elektromagnetinės bangos turi paprastos, veiksmingos ir praktiškos aplinkos apsaugos ypatybes naikinant virusus [2, 13]. Tačiau daug problemų išlieka. Pirma, šiuolaikinės žinios apsiriboja fizinėmis elektromagnetinių bangų savybėmis, o energijos panaudojimo mechanizmas skleidžiant elektromagnetines bangas nebuvo atskleistas [10, 27]. Mikrobangos, įskaitant milimetrines bangas, buvo plačiai naudojamos tiriant viruso inaktyvaciją ir jo mechanizmus, tačiau apie elektromagnetinių bangų tyrimus kitais dažniais, ypač nuo 100 kHz iki 300 MHz ir nuo 300 GHz iki 10 THz, nebuvo pranešta. Antra, nėra išaiškintas patogeninių virusų naikinimo elektromagnetinėmis bangomis mechanizmas, tirti tik sferiniai ir lazdelės formos virusai [2]. Be to, viruso dalelės yra mažos, be ląstelių, lengvai mutuoja ir greitai plinta, o tai gali užkirsti kelią viruso inaktyvacijai. Elektromagnetinių bangų technologiją vis dar reikia tobulinti, kad būtų įveikta kliūtis inaktyvuoti patogeninius virusus. Galiausiai, terpėje esančios polinės molekulės, pvz., vandens molekulės, sugeria daug spinduliavimo energijos, todėl prarandama energija. Be to, SRET veiksmingumą gali paveikti keli nenustatyti virusų mechanizmai [28]. SRET efektas taip pat gali modifikuoti virusą, kad jis prisitaikytų prie aplinkos, todėl atsparumas elektromagnetinėms bangoms [29].
Ateityje virusų inaktyvavimo elektromagnetinėmis bangomis technologija turi būti toliau tobulinama. Fundamentalūs moksliniai tyrimai turėtų būti skirti viruso inaktyvavimo elektromagnetinėmis bangomis mechanizmui išsiaiškinti. Pavyzdžiui, reikėtų sistemingai išsiaiškinti virusų energijos panaudojimo mechanizmą veikiant elektromagnetinėms bangoms, detalų nešiluminio veikimo mechanizmą, naikinantį patogeninius virusus, SRET poveikio tarp elektromagnetinių bangų ir įvairių virusų tipų mechanizmą. Atliekant taikomuosius tyrimus reikėtų orientuotis į tai, kaip išvengti per didelio polinių molekulių spinduliuotės energijos sugerties, tirti įvairaus dažnio elektromagnetinių bangų poveikį įvairiems patogeniniams virusams, tirti elektromagnetinių bangų nešiluminį poveikį naikinant patogeninius virusus.
Elektromagnetinės bangos tapo perspektyviu patogeninių virusų inaktyvavimo metodu. Elektromagnetinių bangų technologija turi mažos taršos, mažos kainos ir didelio patogenų virusų inaktyvavimo efektyvumo pranašumus, kurie gali įveikti tradicinės antivirusinės technologijos apribojimus. Tačiau norint nustatyti elektromagnetinių bangų technologijos parametrus ir išsiaiškinti viruso inaktyvavimo mechanizmą, reikia atlikti tolesnius tyrimus.
Tam tikra elektromagnetinių bangų spinduliuotės dozė gali sunaikinti daugelio patogeninių virusų struktūrą ir veiklą. Viruso inaktyvavimo efektyvumas yra glaudžiai susijęs su dažniu, galios tankiu ir poveikio laiku. Be to, galimi mechanizmai apima šiluminį, aterminį ir struktūrinį energijos perdavimo rezonansinį poveikį. Palyginti su tradicinėmis antivirusinėmis technologijomis, elektromagnetinėmis bangomis pagrįsta virusų inaktyvacija turi paprastumo, didelio efektyvumo ir mažos taršos privalumus. Todėl elektromagnetinių bangų sukeltas viruso inaktyvavimas tapo perspektyvia antivirusine technika būsimoms reikmėms.
U Yu. Mikrobangų spinduliuotės ir šaltos plazmos įtaka bioaerozolio aktyvumui ir susijusiems mechanizmams. Pekino universitetas. 2013 metai.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC ir kt. Mikrobangų rezonansinis dipolio ryšys ir riboti akustiniai virpesiai bakulovirusuose. 2017 m. mokslinė ataskaita; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M ir kt. HCV ir ŽIV inaktyvavimas mikrobangėmis: naujas būdas užkirsti kelią viruso plitimui tarp švirkščiamųjų narkotikų vartotojų. 2016 m. mokslinė ataskaita; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Ligoninių dokumentų užteršimo mikrobangų krosnelėje tyrimas ir eksperimentinis stebėjimas [J] Kinijos medicinos žurnalas. 1987 m.; 4:221-2.
Sun Wei Preliminarus natrio dichlorizocianato inaktyvavimo mechanizmo ir veiksmingumo tyrimas prieš bakteriofagą MS2. Sičuano universitetas. 2007 m.
Yang Li Preliminarus o-ftaladehido inaktyvavimo poveikio ir veikimo mechanizmo tyrimas bakteriofagui MS2. Sičuano universitetas. 2007 m.
Wu Ye, ponia Yao. Oru plintančio viruso in situ inaktyvavimas mikrobangų spinduliuote. Kinijos mokslo biuletenis. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. ir kt. Koronavirusai ir poliovirusai yra jautrūs trumpiems W juostos ciklotrono spinduliuotės impulsams. Laiškas apie aplinkos chemiją. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S ir kt. Gripo viruso inaktyvavimas antigeniškumo tyrimams ir atsparumo fenotipiniams neuraminidazės inhibitoriams tyrimams. Klinikinės mikrobiologijos žurnalas. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia ir kt. Mikrobangų sterilizavimo apžvalga. Guangdongo mikroelementų mokslas. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Neterminis biologinis mikrobangų poveikis maisto mikroorganizmams ir mikrobangų sterilizavimo technologija [JJ Southwestern Nationalities University (gamtos mokslų leidimas). 2006 m.; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 smailių baltymų denatūracija po atermos mikrobangų apšvitos. 2021 m. mokslinė ataskaita; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR ir kt. Efektyvus struktūrinės rezonansinės energijos perdavimas iš mikrobangų į ribotus akustinius virpesius virusuose. Mokslinė ataskaita 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Tikslinė antivirusinė terapija naudojant nejonizuojančią spindulinę terapiją SARS-CoV-2 gydymui ir pasiruošimas virusinei pandemijai: metodai, metodai ir praktikos pastabos klinikiniam pritaikymui. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huimingas. Sterilizacija mikrobangų krosnelėje ir ją įtakojantys veiksniai. Kinijos medicinos žurnalas. 1993;(04):246-51.
Page WJ, Martin WG Mikrobų išgyvenimas mikrobangų krosnelėse. Galite J Mikroorganizmai. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Gydymas mikrobangėmis arba autoklavu naikina infekcinio bronchito viruso ir paukščių pneumoviruso užkrečiamumą, tačiau leidžia juos aptikti naudojant atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandininę reakciją. naminių paukščių liga. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Citomegaloviruso išnaikinimas iš motinos pieno mikrobangų krosnelėje: bandomasis tyrimas. vaistas žindymui. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR ir kt. SARS-CoV-2 viruso mikrobangų rezonanso absorbcija. 2022 m. mokslinė ataskaita; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH ir kt. UV-C (254 nm) mirtina SARS-CoV-2 dozė. Šviesos diagnostika Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M ir kt. Greitas ir visiškas SARS-CoV-2 inaktyvavimas UV-C. 2020 m. mokslinė ataskaita; 10(1):22421.