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

Patogeninės virusinės infekcijos tapo pagrindine visuomenės sveikatos problema visame pasaulyje. Virusai gali užkrėsti visus ląstelinius organizmus ir sukelti skirtingą sužalojimo ir pažeidimo laipsnį, sukeldami ligas ir net mirtį. Dėl labai patogeninių virusų, tokių kaip sunkus ūmus kvėpavimo sindromas, paplitimas Coronavirus 2 (SARS-COV-2), skubiai reikia sukurti veiksmingus ir saugius patogeninių virusų inaktyvinimo metodus. Tradiciniai patogeninių virusų inaktyvinimo metodai yra praktiški, tačiau turi tam tikrų apribojimų. Esant didelės skvarbios galios, fizinio rezonanso ir taršos ypatybėms, elektromagnetinės bangos tapo galimu patogeninių virusų inaktyvavimo strategija ir pritraukia vis didesnį dėmesį. Šiame straipsnyje apžvelgiami naujausi leidiniai apie elektromagnetinių bangų poveikį patogeniniams virusams ir jų mechanizmams, taip pat perspektyva, kaip naudoti elektromagnetines bangas patogeninių virusų inaktyvavimui, taip pat naujų idėjų ir tokio inaktyvavimo metodų.
Daugelis virusų greitai plinta, išlieka ilgą laiką, yra labai patogeniški ir gali sukelti visuotinę epidemiją bei rimtą pavojų sveikatai. Prevencija, aptikimas, testavimas, išnaikinimas ir gydymas yra pagrindiniai veiksmai, siekiant sustabdyti viruso plitimą. Greitas ir efektyvus patogeninių virusų pašalinimas apima profilaktinį, apsauginį ir šaltinių pašalinimą. Patogeninių virusų inaktyvacija fiziologiniu sunaikinimu, siekiant sumažinti jų užkrečiamumą, patogeniškumą ir reprodukcinį pajėgumą, yra veiksmingas jų pašalinimo būdas. Tradiciniai metodai, įskaitant aukštą temperatūrą, chemikalus ir jonizuojančiąją spinduliuotę, gali veiksmingai inaktyvinti patogeninius virusus. Tačiau šie metodai vis dar turi tam tikrų apribojimų. Todėl vis dar reikia skubiai kurti novatoriškas patogeninių virusų inaktyvavimo strategijas.
Elektromagnetinių bangų emisija turi didelės prasiskverbiančios galios, greito ir vienodo šildymo, rezonanso su mikroorganizmais ir plazmos išsiskyrimo pranašumais ir tikimasi, kad jis taps praktiniu patogeninių virusų inaktyvavimo metodu [1,2,3]. Pastarąjį šimtmetį buvo įrodytas elektromagnetinių bangų gebėjimas inaktyvinti patogeninius virusus [4]. Pastaraisiais metais elektromagnetinių bangų naudojimas patogeninių virusų inaktyvacijai sulaukė vis didesnio dėmesio. Šiame straipsnyje aptariamas elektromagnetinių bangų poveikis patogeniniams virusams ir jų mechanizmams, kurie gali būti naudingas vadovas atliekant pagrindinius ir taikomuosius tyrimus.
Virusų morfologinės savybės gali atspindėti tokias funkcijas kaip išgyvenimas ir užkrečiamumas. Įrodyta, kad elektromagnetinės bangos, ypač ypač aukšto dažnio (UHF) ir ypač aukšto dažnio (EHF) elektromagnetinės bangos, gali sutrikdyti virusų morfologiją.
Bakteriofagas MS2 (MS2) dažnai naudojamas įvairiose tyrimų srityse, tokiose kaip dezinfekavimo įvertinimas, kinetinis modeliavimas (vandeninis) ir virusinių molekulių biologinis apibūdinimas [5, 6]. Wu nustatė, kad mikrobangų krosnelės esant 2450 MHz ir 700 W sukėlė agregaciją ir reikšmingą MS2 vandens fagų susitraukimą po 1 minutės tiesioginio švitinimo [1]. Po tolesnio tyrimo taip pat buvo pastebėta MS2 fago paviršiaus pertrauka [7]. Kaczmarczyk [8] veikė koronaviruso 229E (COV-229E) mėginių suspensijas iki milimetro bangų, kurių dažnis yra 95 GHz, o galios tankis-nuo 70 iki 100 W/cm2 0,1 s. Dideles skylutes galima rasti grubiame sferiniame viruso apvalkale, dėl kurio prarandamas jo turinys. Elektromagnetinių bangų poveikis gali būti destruktyvus viruso formoms. Tačiau nežinomi morfologinių savybių, tokių kaip forma, skersmuo ir paviršiaus sklandumas, pokyčiai, kai virusas su elektromagnetine radiacija yra nežinomi. Todėl svarbu išanalizuoti morfologinių požymių ir funkcinių sutrikimų ryšį, kuris gali suteikti vertingų ir patogių rodiklių, rodančių viruso inaktyvaciją [1].
Viruso struktūrą paprastai sudaro vidinė nukleorūgšties (RNR arba DNR) ir išorinė kapsidė. Nukleorūgštys nustato virusų genetines ir replikacijos savybes. Kapsidas yra išorinis reguliariai išdėstytų baltymų subvienetų sluoksnis, pagrindinis viruso dalelių pastolių ir antigeninis komponentas, taip pat apsaugo branduolių rūgštis. Daugelyje virusų yra vokų struktūra, sudaryta iš lipidų ir glikoproteinų. Be to, apvalkalo baltymai nustato receptorių specifiškumą ir tarnauja kaip 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 pakenkti ligą sukeliančių virusų RNR. Wu [1] 2 minutes tiesiogiai veikė vandeninę MS2 viruso aplinką iki 2450 MHz mikrobangų ir išanalizavo genus, koduojančius baltymą A, kapsido baltymą, replikazės baltymą ir skilimo baltymą, naudojant gelio elektroforezės ir atvirkštinės transkripcijos polimerazės grandininę reakciją. RT-PGR). Šie genai buvo palaipsniui sunaikinti didėjant galios tankiui ir netgi išnyko esant didžiausiam galios tankiui. Pavyzdžiui, baltymo A geno (934 bp) ekspresija žymiai sumažėjo po to, kai buvo paveiktos elektromagnetinės bangų, kurių galia yra 119 ir 385 W, ir visiškai išnyko, kai galios tankis padidėjo iki 700 W. Šie duomenys rodo, kad elektromagnetinės bangos, atsižvelgiant į dozę, sunaikina virusų nukleore rūgščių struktūrą.
Naujausi tyrimai parodė, kad elektromagnetinių bangų poveikis patogeniniams virusiniams baltymams daugiausia grindžiamas jų netiesioginiu šiluminiu poveikiu tarpininkams ir netiesioginį poveikį baltymų sintezei dėl nukleorūgščių sunaikinimo [1, 3, 8, 9]. Tačiau aterminis poveikis taip pat gali pakeisti virusinių baltymų poliškumą ar struktūrą [1, 10, 11]. Tiesioginis elektromagnetinių bangų poveikis pagrindiniams struktūriniams/nestruktūriniams baltymams, tokiems kaip kapsidiniai baltymai, vokų baltymai ar patogeninių virusų baltymai, vis dar reikalauja, kad būtų galima atlikti papildomus tyrimus. Neseniai buvo pasiūlyta, kad 2 minutės elektromagnetinės spinduliuotės, esant 2,45 GHz dažniui, su 700 W galia, gali sąveikauti su skirtingomis baltymų krūvių dalimis, susidarant karštomis dėmėmis ir svyruojant elektrinius laukus per grynai elektromagnetinius efektus [12].
Patogeninio viruso apvalkalas yra glaudžiai susijęs su jo sugebėjimu užkrėsti ar sukelti ligą. Keli tyrimai pranešė, kad UHF ir mikrobangų elektromagnetinės bangos gali sunaikinti ligą sukeliančių virusų apvalkalus. Kaip minėta aukščiau, gali būti aptiktos skirtingos skylės Coronaviruso 229e viruso apvalkale po 0,1 sekundės 95 GHz milimetro bangos, esant 70–100 W/cm2 galios tankiui [8]. Elektromagnetinių bangų rezonansinio energijos perdavimo poveikis gali sukelti pakankamai streso, kad sunaikintų viruso apvalkalo struktūrą. Apkimšti virusai, nuplantant apvalkalą, užkrečiamumą ar tam tikrą aktyvumą, paprastai mažėja arba visiškai prarandama [13, 14]. Yang [13] atskleidė H3N2 (H3N2) gripo virusą ir H1N1 (H1N1) gripo virusą iki mikrobangų, atitinkamai 8,35 GHz, 320 W/m² ir 7 GHz, 308 W/m² atitinkamai 15 minučių. Norėdami palyginti patogeninių virusų, veiktų elektromagnetinėmis bangomis, RNR signalus ir suskaidytą modelį, užšaldytą ir nedelsiant atšildytas skystu azotu keliems ciklams, buvo atliktas RT-PGR. Rezultatai parodė, kad dviejų modelių RNR signalai yra labai nuoseklūs. Šie rezultatai rodo, kad sutrikdyta viruso fizinė struktūra, o vokų struktūra sunaikinama po mikrobangų radiacijos.
Viruso aktyvumą galima apibūdinti jo gebėjimu užkrėsti, atkartoti ir perrašyti. Viruso užkrėtimas ar aktyvumas paprastai įvertinamas matuojant viruso titrus, naudojant apnašų tyrimus, audinių kultūros vidutinę infekcinę dozę (TCID50) arba luciferazės reporterio genų aktyvumą. Bet tai taip pat galima tiesiogiai įvertinti izoliuojant gyvą virusą arba analizuojant viruso antigeną, viruso dalelių tankį, viruso išgyvenamumą ir kt.
Buvo pranešta, kad UHF, SHF ir EHF elektromagnetinės bangos gali tiesiogiai inaktyvinti viruso aerozolius arba vandens virimo virusus. Wu [1] veikė MS2 bakteriofagų aerozolio, kurį laboratorijos purkštuvas sukuria elektromagnetines bangas, kurių dažnis buvo 2450 MHz, o galia - 700 W - 1,7 min., O MS2 bakteriofagų išgyvenamumo greitis buvo tik 8,66%. Panašiai kaip MS2 viruso aerozolis, 91,3% vandeninio MS2 buvo inaktyvuotas per 1,5 minutės po tos pačios elektromagnetinių bangų dozės. Be to, elektromagnetinės radiacijos gebėjimas inaktyvuoti MS2 virusą buvo teigiamai koreliuojamas su galios tankiu ir ekspozicijos laiku. Tačiau kai dezaktyvacijos efektyvumas pasiekia maksimalią vertę, išjungimo efektyvumo negalima pagerinti padidinant ekspozicijos laiką ar padidinant galios tankį. Pavyzdžiui, MS2 viruso išgyvenamumas buvo minimalus nuo 2,65% iki 4,37%, kai veikė 2450 MHz ir 700 W elektromagnetinės bangos, o didėjant ekspozicijos laikui reikšmingų pokyčių nerasta. Siddharta [3] irradiated a cell culture suspension containing hepatitis C virus (HCV)/human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) with electromagnetic waves at a frequency of 2450 MHz and a power of 360 W. They found that virus titers dropped significantly after 3 minutes of exposure, indicating that electromagnetic wave radiation is effective against HCV and HIV-1 infectivity and helps Užkirskite kelią viruso perdavimui net tada, kai veikiama kartu. Kai švitinant HCV ląstelių kultūras ir ŽIV-1 suspensijas su mažos galios elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis yra 2450 MHz, 90 W arba 180 W, viruso titro pokyčiai nebuvo pokyčiai, kuriuos nustatė luciferazės reporterio aktyvumas, ir reikšmingai pasikeitė viruso infekcijos. Esant 600 ir 800 W 1 minutei, abiejų virusų užkrečiamumas reikšmingai nesumažėjo, o tai, kaip manoma, buvo susijusi su elektromagnetinės bangų spinduliuotės galia ir kritinės temperatūros ekspozicijos laiku.
Kaczmarczyk [8] pirmiausia pademonstravo EHF elektromagnetinių bangų prieš vandenį plintančius patogeninius virusus mirtingumą 2021 m. Jie eksponavo koronaviruso 229E arba polioviruso (PV) (PV) (PV) nuo 70 iki 100 iki 100 V/cm2 mėginius. Dviejų patogeninių virusų inaktyvacijos efektyvumas buvo atitinkamai 99,98% ir 99,375%. o tai rodo, kad EHF elektromagnetinės bangos turi plačias viruso inaktyvacijos srityje.
Virusų inaktyvacijos UHF efektyvumas taip pat buvo įvertintas įvairiose terpėse, tokiose kaip motinos pienas ir kai kurios namuose dažniausiai naudojamos medžiagos. Tyrėjai atskleidė anestezijos kaukes, užterštas adenovirusu (Adv), 1 poliovirusu (PV-1), herpes virusu 1 (HV-1) ir rinovirusu (RHV) į elektromagnetinę spinduliuotę 2450 MHz dažniu ir 720 WATT. Jie pranešė, kad ADV ir PV-1 antigenų bandymai tapo neigiami, o HV-1, PIV-3 ir RHV titrai sumažėjo iki nulio, tai rodo visišką visų virusų inaktyvaciją po 4 minučių ekspozicijos [15, 16]. Elhafi [17] tiesiogiai paveikti tamponų, užkrėstų paukščių infekciniu bronchito virusu (IBV), paukščių pneumovirusu (APV), Niukaslio ligos virusu (NDV) ir paukščių gripo virusu (AIV) iki 2450 MHz, 900 W mikrowave ordino. prarasti savo užkrečiamumą. Tarp jų APV ir IBV buvo papildomai aptikti trachėjinių organų kultūrose, gautose iš 5 -osios kartos viščiukų embrionų. Nors viruso nebuvo galima išskirti, viruso nukleorūgštis vis tiek buvo aptikta RT-PGR. Ben-Shoshan [18] tiesiogiai veikė 2450 MHz, 750 W elektromagnetinės bangos iki 15 citomegaloviruso (CMV) teigiamų motinos pieno mėginių 30 sekundžių. Antigeno aptikimas apvalkalu, parodė visišką CMV inaktyvaciją. Tačiau esant 500 W, 2 iš 15 mėginių nepasiekė visiško inaktyvacijos, o tai rodo teigiamą koreliaciją tarp inaktyvacijos efektyvumo ir elektromagnetinių bangų galios.
Taip pat verta paminėti, kad Yang [13] numatė rezonansinį dažnį tarp elektromagnetinių bangų ir virusų, pagrįstų nustatytais fiziniais modeliais. H3N2 viruso dalelių suspensija, kurių tankis yra 7,5 × 1014 M-3, gaminamas virusui jautrių Madin Darby šunų inkstų ląstelių (MDCK), buvo tiesiogiai veikiamos elektromagnetinėmis bangomis 8 GHz dažniu ir 820 mln. M² galia. H3N2 viruso inaktyvacijos lygis siekia 100%. Tačiau esant teoriniam 82 W/m2 slenksčiui, buvo inaktyvuotas tik 38% H3N2 viruso, kas rodo, kad EM tarpininkaujamo viruso inaktyvacijos efektyvumas yra glaudžiai susijęs su galios tankiu. Remiantis 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 elektromagnetinėmis bangomis, kurių banga maždaug 15–17 GHz, o galios tankis-14,5 ± 1 m. dezaktyvacija. Neseniai atliktas Wang [19] tyrimas parodė, kad SARS-COV-2 rezonansiniai dažniai yra 4 ir 7,5 GHz, patvirtinantys rezonansinių dažnių, nepriklausomų nuo viruso titro, egzistavimą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad elektromagnetinės bangos gali paveikti aerozolius ir suspensijas, taip pat virusų aktyvumą ant paviršių. Nustatyta, kad inaktyvacijos efektyvumas yra glaudžiai susijęs su elektromagnetinių bangų dažniu ir galia ir terpe, naudojama viruso augimui. Be to, elektromagnetiniai dažniai, pagrįsti fiziniais rezonansais, yra labai svarbūs viruso inaktyvacijai [2, 13]. Iki šiol elektromagnetinių bangų poveikis patogeninių virusų aktyvumui daugiausia dėmesio skyrė užkrečiamumo keitimui. Dėl sudėtingo mechanizmo keli tyrimai pranešė apie elektromagnetinių bangų poveikį patogeninių virusų replikacijai ir transkripcijai.
Mechanizmai, kuriais elektromagnetinės bangos inaktyvina virusus, yra glaudžiai susiję su viruso tipu, elektromagnetinių bangų dažniu ir galia ir viruso augimo aplinka, tačiau jie iš esmės neiškrasti. Naujausi tyrimai sutelkė dėmesį į šiluminio, aterminio ir struktūrinio rezonansinio energijos perdavimo mechanizmus.
Šiluminis poveikis suprantamas kaip temperatūros padidėjimas, kurį sukelia didelės spartos sukimosi, susidūrimo ir trinties poliarinių molekulių trintis audiniuose, veikiant elektromagnetinėms bangoms. Dėl šios savybės elektromagnetinės bangos gali pakelti viruso temperatūrą, viršijančią fiziologinės tolerancijos slenkstį, sukeldami viruso mirtį. Tačiau virusuose yra nedaug polinių molekulių, o tai rodo, kad tiesioginis šiluminis poveikis virusams yra retas [1]. Priešingai, terpėje ir aplinkoje yra daug daugiau polinių molekulių, tokių kaip vandens molekulės, kurios juda pagal kintamąjį elektrinį lauką, sužadintą elektromagnetinių bangų, sukuriant šilumą per trintį. Tada šiluma perkeliama į virusą, kad pakiltų jo temperatūra. Kai viršijama tolerancijos riba, sunaikinamos nukleorūgštys ir baltymai, o tai galiausiai sumažina užkrečiamumą ir net inaktyvuoja virusą.
Kelios grupės pranešė, kad elektromagnetinės bangos gali sumažinti virusų užkrečiamumą per šiluminį poveikį [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] veikė koronaviruso 229e suspensijas elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis yra 95 GHz, o galios tankis nuo 70 iki 100 Wm² 0,2–0,7 s. Rezultatai parodė, kad šio proceso metu temperatūra padidėjo 100 ° C, todėl buvo sunaikinta viruso morfologija ir sumažėjo viruso aktyvumas. Šį šiluminį poveikį galima paaiškinti veikiant elektromagnetinėms bangoms aplinkinėms vandens molekulėms. Siddharta [3] apšvitintos skirtingų genotipų, įskaitant GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A, ir GT7A, su elektromagnetinėmis bangomis, kurių temperatūra yra 2450 MHz, ir 90 W ir 180 W, 360 W, 600 W, o temperatūra-800 m. Kultūros terpė nuo 26 ° C iki 92 ° C, elektromagnetinė radiacija sumažino viruso užkrečiamumą arba visiškai inaktyvavo virusą. Tačiau HCV trumpam buvo veikiamas elektromagnetinių bangų esant mažai (90 arba 180 W, 3 minutes) arba didesnė galia (600 ar 800 W, 1 minutė), tuo tarpu reikšmingai padidėjo temperatūra ir reikšmingi viruso pokyčiai nepastebėta užkrėtimo ar aktyvumo.
Aukščiau pateikti rezultatai rodo, kad elektromagnetinių bangų šiluminis poveikis yra pagrindinis veiksnys, darantis įtaką patogeninių virusų užkrečiamumui ar aktyvumui. Be to, daugybė tyrimų parodė, kad elektromagnetinės radiacijos šiluminis poveikis patogeniniams virusams inaktyvina efektyviau nei UV-C ir įprastas šildymas [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Be šiluminio poveikio, elektromagnetinės bangos taip pat gali pakeisti molekulių, tokių kaip mikrobų baltymai ir nukleorūgštys, poliškumą, todėl molekulės sukosi ir vibruoja, todėl sumažėja gyvybingumas ar net mirtis [10]. Manoma, kad greitas elektromagnetinių bangų poliškumo perjungimas sukelia baltymų poliarizaciją, o tai lemia baltymų struktūros susukimą ir kreivumą, o galiausiai - baltymų denatūraciją [11].
Neterminis elektromagnetinių bangų poveikis viruso inaktyvacijai išlieka prieštaringai vertinamas, tačiau dauguma tyrimų parodė teigiamus rezultatus [1, 25]. Kaip jau minėjome aukščiau, elektromagnetinės bangos gali tiesiogiai įsiskverbti į MS2 viruso voko baltymą ir sunaikinti viruso nukleorūgštį. Be to, MS2 viruso aerozoliai yra daug jautresni elektromagnetinėms bangoms nei vandeninis MS2. Dėl mažiau poliarinių molekulių, tokių kaip vandens molekulės, aplinkoje, supančioje MS2 viruso aerozolių, aterminis poveikis gali vaidinti pagrindinį vaidmenį elektromagnetinėje bangų sukeliamame viruso inaktyvacijoje [1].
Rezonanso reiškinys reiškia fizinės sistemos polinkį absorbuoti daugiau energijos iš savo aplinkos natūraliu dažniu ir bangos ilgiu. Rezonansas pasireiškia daugelyje gamtos vietų. Yra žinoma, kad virusai rezonuoja su to paties dažnio mikrobangomis ribotu akustinio dipolio režimu, rezonanso reiškiniu [2, 13, 26]. Rezonansiniai elektromagnetinės bangos ir viruso sąveikos režimai pritraukia vis daugiau dėmesio. Efektyvaus struktūrinio rezonanso energijos perdavimo (SRET) poveikis nuo elektromagnetinių bangų iki uždarų akustinių virpesių (CAV) virusuose gali sukelti virusinės membranos plyšimą dėl priešingų šerdies-kapsidų vibracijų. Be to, bendras SRET efektyvumas yra susijęs su aplinkos pobūdžiu, kai viruso dalelės dydis ir pH lemia atitinkamai rezonansinį dažnį ir energijos absorbciją [2, 13, 19].
Fizinis elektromagnetinių bangų rezonanso poveikis vaidina pagrindinį vaidmenį inaktyvinant apgaulingus virusus, kuriuos supa dvisluoksnė membrana, įterpta virusų baltymuose. Tyrėjai nustatė, kad H3N2 išjungimas elektromagnetinėmis bangomis, kurių dažnis yra 6 GHz, o 486 W/m² galios tankis daugiausia sukėlė fizinį apvalkalo plyšimą dėl rezonanso poveikio [13]. H3N2 suspensijos temperatūra padidėjo tik 7 ° C po 15 minučių ekspozicijos, tačiau norint inaktyvuoti žmogaus H3N2 virusą šiluminiu šildymu, reikalinga aukštesnė nei 55 ° C temperatūra [9]. Panašūs reiškiniai buvo pastebėti kaip virusai, tokie kaip SARS-COV-2 ir H3N1 [13, 14]. Be to, virusų inaktyvacija elektromagnetinėmis bangomis nesukelia viruso RNR genomų skaidymo [1,13,14]. Taigi H3N2 viruso inaktyvacija buvo skatinama fiziniu rezonansu, o ne šiluminiu poveikiu [13].
Palyginti su elektromagnetinių bangų šiluminiu poveikiu, virusų inaktyvavimui fiziniu rezonansu reikia mažesnių dozių parametrų, kurie yra žemiau mikrobangų saugos standartų, kuriuos nustatė elektros ir elektronikos inžinierių instituto (IEEE) [2, 13]. Rezonansinis dažnis ir galios dozė priklauso nuo viruso fizinių savybių, tokių kaip dalelių dydis ir elastingumas, o visi rezonansinio dažnio virusai gali būti veiksmingai nukreipti į inaktyvaciją. Dėl didelio skverbimosi greičio, nesant jonizuojančiosios spinduliuotės ir geros saugumo, viruso inaktyvacija, kurią sukelia aterminis CPET poveikis, yra žadantis gydant žmogaus piktybines ligas, kurias sukelia patogeniniai virusai [14, 26].
Remiantis virusų inaktyvavimo skystoje fazėje ir įvairių terpių paviršiaus inaktyvavimo įgyvendinimu, elektromagnetinės bangos gali veiksmingai spręsti viruso aerozolius [1, 26], o tai yra proveržis ir yra labai svarbus kontroliuojant viruso perdavimą ir užkirsti kelią viruso perdavimui visuomenėje. epidemija. Be to, šioje srityje labai svarbu atradus elektromagnetinių bangų fizinio rezonanso savybes. Kol žinomas tam tikro viriono ir elektromagnetinių bangų rezonansinis dažnis, gali būti nukreipti visi virusai, esantys rezonansinio žaizdos dažnio diapazone, kurių negalima pasiekti naudojant tradicinius viruso inaktyvacijos metodus [13,14,26]. Elektromagnetinis virusų inaktyvavimas yra perspektyvus tyrimas, turintis puikų tyrimą ir taikomą vertę bei potencialą.
Palyginti su tradicine virusų žudymo technologija, elektromagnetinės bangos pasižymi paprasta, veiksminga, praktine aplinkos apsauga, žudant virusus dėl unikalių fizinių savybių [2, 13]. Tačiau liko daug problemų. Pirma, šiuolaikinės žinios apsiriboja fizinėmis elektromagnetinių bangų savybėmis, o energijos sunaudojimo mechanizmas emisijos metu elektromagnetinių bangų emisijoje nebuvo atskleista [10, 27]. Mikrobangos, įskaitant milimetro bangas, buvo plačiai naudojamos tiriant viruso inaktyvaciją ir jo mechanizmus, tačiau elektromagnetinių bangų tyrimai kitais dažniais, ypač dažniais nuo 100 kHz iki 300 MHz ir nuo 300 GHz iki 10 THz. Antra, patogeninių virusų žudymo mechanizmas elektromagnetinėmis bangomis nebuvo išaiškintas ir buvo tiriami tik sferiniai ir strypo formos virusai [2]. Be to, viruso dalelės yra mažos, be ląstelių, lengvai mutavusi ir greitai plinta, o tai gali užkirsti kelią viruso inaktyvavimui. Norint įveikti inaktyvinančių patogeninių virusų kliūtį, elektromagnetinių bangų technologiją dar reikia patobulinti. Galiausiai, didelis spinduliavimo energijos absorbcija polinėmis molekulėmis terpėje, pavyzdžiui, vandens molekulės, lemia energijos nuostolius. Be to, SRET veiksmingumui gali turėti įtakos keli nenustatyti virusų mechanizmai [28]. SRET efektas taip pat gali modifikuoti virusą, kad jis prisitaikytų prie jo aplinkos, todėl atsparus elektromagnetinėms bangoms [29].
Ateityje reikia dar labiau patobulinti viruso inaktyvacijos technologiją, naudojant elektromagnetines bangas. Pagrindiniai moksliniai tyrimai turėtų būti skirti išaiškinti viruso inaktyvacijos mechanizmą elektromagnetinėmis bangomis. Pavyzdžiui, virusų energijos naudojimo mechanizmas, veikiamas elektromagnetinių bangų, išsamus neterminio veikimo, kuris naikina patogeninius virusus, mechanizmas ir SRET efekto mechanizmas tarp elektromagnetinių bangų ir įvairių rūšių virusų turėtų būti sistemingai ištremti. Taikomuose tyrimuose reikėtų sutelkti dėmesį į tai, kaip išvengti per didelės radiacijos energijos absorbcijos polinėmis molekulėmis, ištirti skirtingų dažnių elektromagnetinių bangų poveikį įvairiems patogeniniams virusams ir ištirti neterminį elektromagnetinių bangų poveikį sunaikinant patogeninius virusus.
Elektromagnetinės bangos tapo perspektyviu patogeninių virusų inaktyvavimo metodu. Elektromagnetinių bangų technologija turi mažos taršos, mažų išlaidų ir didelio patogeno viruso inaktyvacijos efektyvumo pranašumus, kurie gali įveikti tradicinės antivirusinės technologijos apribojimus. Tačiau norint nustatyti elektromagnetinių bangų technologijos parametrus ir išsiaiškinti viruso inaktyvacijos mechanizmą, reikia atlikti papildomus tyrimus.
Tam tikra elektromagnetinės bangos spinduliuotės dozė gali sunaikinti daugelio patogeninių virusų struktūrą ir aktyvumą. Viruso inaktyvacijos efektyvumas yra glaudžiai susijęs su dažniu, galios tankiu ir ekspozicijos laiku. Be to, galimi mechanizmai apima šiluminį, aterminį ir struktūrinį energijos perdavimo poveikį. Palyginti su tradicinėmis antivirusinėmis technologijomis, elektromagnetinės bangų pagrindu pagamintas viruso inaktyvacija turi paprastumo, didelio efektyvumo ir mažos taršos pranašumus. Todėl elektromagnetinis bangos sukeltas viruso inaktyvacija tapo perspektyvia antivirusinė technika būsimoms pritaikymams.
U yu. Mikrobangų radiacijos 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. Rezonansinis mikrobangų dipolio sujungimas 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. Mikrobangų krosnelės inaktyvacija HCV ir ŽIV: naujas būdas užkirsti kelią viruso perdavimui tarp narkotikų vartotojų. 2016 m. Mokslinė ataskaita; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. Mikrobangų dezinfekavimo tyrimų ir eksperimentinis ligoninės dokumentų užteršimo tyrimai [J] Kinijos medicinos žurnalas. 1987; 4: 221-2.
Saulės Wei preliminarus natrio dichloroizocianato inaktyvacijos mechanizmo ir veiksmingumo tyrimas prieš bakteriofagą MS2. Sičuano universitetas. 2007 m.
Yang Li preliminarus O-ftalaldehido inaktyvacijos poveikio ir veikimo mechanizmo tyrimas bakteriofage MS2. Sičuano universitetas. 2007 m.
Wu Ye, ponia Yao. Oro viruso inaktyvacija in situ naudojant mikrobangų radiaciją. 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. Antigeniškumo tyrimų ir atsparumo tyrimų fenotipinių neuraminidazės inhibitorių antigeniškumo tyrimų gripo viruso inaktyvacija. Klinikinės mikrobiologijos žurnalas. 2010; 48 (3): 928–40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia ir kt. Mikrobangų sterilizacijos apžvalga. Guangdongo mikroelementų mokslas. 2013; 20 (6): 67–70.
Li Jizhi. Netherminis mikrobangų biologinis poveikis maisto mikroorganizmams ir mikrobangų sterilizacijos technologijoms [JJ Southwestern Nationalties University (gamtos mokslo leidimas). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 Spike baltymų denatūracija dėl aterminės mikrobangų švitinimo. Mokslinė ataskaita 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR ir kt. Efektyvus struktūrinio rezonansinio energijos perdavimas iš mikrobangų į ribotus akustinius virpesius virusuose. 2015 m. Mokslinė ataskaita; 5: 18030.
Barbora A, Mineso R. TIKSLAI Antivirusinė terapija, naudojant SARS-COV-2 nejonizuojančią radiacijos terapiją ir pasiruošimą viruso pandemijai: metodai, metodai ir praktikos pastabos klinikiniam pritaikymui. PLOS vienas. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Mikrobangų sterilizavimas ir veiksniai, darantys įtaką jai. Kinijos medicinos žurnalas. 1993; (04): 246–51.
WJ puslapis, Martin WG mikrobų išgyvenimas mikrobangų krosnyse. Galite J mikroorganizmus. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS mikrobangų krosnelė ar autoklavų gydymas sunaikina infekcinio bronchito viruso ir paukščių pneumoviruso užkrečiamumą, tačiau leidžia juos aptikti naudojant atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandinės reakciją. Naminių paukščių liga. 2004; 33 (3): 303–6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dolberg S., Mimouni FB mikrobangų mikrobangų panaikinimas citomegaloviruso iš motinos pieno: bandomasis tyrimas. Vaistas krūtimi. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR ir kt. Mikrobangų rezonansinė SARS-COV-2 viruso absorbcija. Mokslinė ataskaita 2022; 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 diagnostikos fotodyne 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.