Wpływ fal elektromagnetycznych na wirusy patogenne i powiązane mechanizmy: przegląd w Journal of Virology

Patogenne infekcje wirusowe stały się głównym problemem zdrowia publicznego na całym świecie. Wirusy mogą infekować wszystkie organizmy komórkowe i powodować różny stopień uszkodzenia i uszkodzenia, prowadząc do choroby, a nawet śmierci. W przypadku występowania wysoce patogennych wirusów, takich jak ciężki ostre zespół oddechowy koronawirus 2 (SARS-COV-2), istnieje pilna potrzeba opracowania skutecznych i bezpiecznych metod inaktywacji wirusów patogennych. Tradycyjne metody inaktywacji wirusów patogennych są praktyczne, ale mają pewne ograniczenia. Dzięki charakterystyce wysokiej mocy penetrującej, rezonansu fizycznego i braku zanieczyszczenia, fale elektromagnetyczne stały się potencjalną strategią inaktywacji wirusów patogennych i przyciągają coraz większą uwagę. Ten artykuł zawiera przegląd ostatnich publikacji na temat wpływu fal elektromagnetycznych na wirusy patogenne i ich mechanizmy, a także perspektywy stosowania fal elektromagnetycznych do inaktywacji wirusów patogennych, a także nowych pomysłów i metod dla takiej inaktywacji.
Wiele wirusów rozprzestrzeniających się szybko, utrzymuje się przez długi czas, jest wysoce patogenny i może powodować globalne epidemie i poważne zagrożenia dla zdrowia. Zapobieganie, wykrywanie, testowanie, eliminacja i leczenie są kluczowymi krokami w celu zatrzymania rozprzestrzeniania się wirusa. Szybka i skuteczna eliminacja wirusów patogennych obejmuje eliminację profilaktyczną, ochronną i źródłową. Inaktywacja wirusów patogennych przez fizjologiczne zniszczenie w celu zmniejszenia ich zakaźności, patogenności i zdolności reprodukcyjnych jest skuteczną metodą ich eliminacji. Tradycyjne metody, w tym wysokiej temperatury, chemikalia i promieniowanie jonizujące, mogą skutecznie inaktywować wirusy patogenne. Jednak metody te nadal mają pewne ograniczenia. Dlatego nadal istnieje pilna potrzeba opracowania innowacyjnych strategii inaktywacji wirusów patogennych.
Emisja fal elektromagnetycznych ma zalety wysokiej mocy penetrującej, szybkiego i jednolitego ogrzewania, rezonansu z mikroorganizmami i uwalniania w osoczu i oczekuje się, że stanie się praktyczną metodą inaktywowania wirusów patogennych [1,2,3]. Zdolność fal elektromagnetycznych do inaktywowania wirusów patogennych wykazano w ostatnim stuleciu [4]. W ostatnich latach stosowanie fal elektromagnetycznych do inaktywacji patogennych wirusów przyciągnęło coraz większą uwagę. W tym artykule omówiono wpływ fal elektromagnetycznych na wirusy patogenne i ich mechanizmy, które mogą służyć jako użyteczny przewodnik dla badań podstawowych i stosowanych.
Charakterystyka morfologiczna wirusów może odzwierciedlać funkcje, takie jak przeżycie i zakaźność. Wykazano, że fale elektromagnetyczne, szczególnie fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości (UHF) i ultra wysokiej częstotliwości (EHF), mogą zakłócać morfologię wirusów.
Bakteriofaga MS2 (MS2) jest często stosowany w różnych obszarach badawczych, takich jak ocena dezynfekcji, modelowanie kinetyczne (wodne) i biologiczna charakterystyka cząsteczek wirusowych [5, 6]. WU stwierdził, że mikrofale przy 2450 MHz i 700 W powodowały agregację i znaczny skurcz fagów wodnych MS2 po 1 minucie bezpośredniego napromieniowania [1]. Po dalszym badaniu zaobserwowano również pęknięcie na powierzchni faga MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] odsłonił zawiesiny próbek koronawirusa 229e (COV-229E) do fal milimetrowych o częstotliwości 95 GHz i gęstości mocy od 70 do 100 w/cm2 przez 0,1 s. Duże otwory można znaleźć w szorstkiej sferycznej skorupce wirusa, co prowadzi do utraty jego zawartości. Ekspozycja na fale elektromagnetyczne może być destrukcyjne na formy wirusowe. Jednak zmiany właściwości morfologicznych, takich jak kształt, średnica i gładkość powierzchni, po ekspozycji na wirusa z promieniowaniem elektromagnetycznym są nieznane. Dlatego ważne jest, aby przeanalizować związek między cechami morfologicznymi a zaburzeniami funkcjonalnymi, które mogą dostarczyć cennych i wygodnych wskaźników oceny inaktywacji wirusa [1].
Struktura wirusowa zwykle składa się z wewnętrznego kwasu nukleinowego (RNA lub DNA) i zewnętrznego kapsydu. Kwasy nukleinowe określają właściwości genetyczne i replikacji wirusów. Kapsyd jest zewnętrzną warstwą regularnie ułożonych podjednostek białkowych, podstawowym rusztowaniem i antygenowym składnikiem cząstek wirusowych, a także chroni kwasy nukleinowe. Większość wirusów ma strukturę koperty złożoną z lipidów i glikoprotein. Ponadto białka otoczki określają swoistość receptorów i służą jako główne antygeny, które może rozpoznać układ odpornościowy gospodarza. Pełna struktura zapewnia integralność i stabilność genetyczną wirusa.
Badania wykazały, że fale elektromagnetyczne, zwłaszcza fale elektromagnetyczne UHF, mogą uszkodzić RNA wirusów wywołujących chorobę. Wu [1] bezpośrednio odsłonił wodne środowisko wirusa MS2 na mikrofale 2450 MHz przez 2 minuty i przeanalizował geny kodujące białko A, białko kapsydowe, białko replikazowe i białko rozszczepione przez elektroforezę żelową i odwrotną reakcję łańcuchową polimerazy transkrypcji. RT-PCR). Geny te były stopniowo zniszczone wraz ze wzrostem gęstości mocy, a nawet zniknęły przy najwyższej gęstości mocy. Na przykład ekspresja genu białka A (934 pz) znacznie zmniejszyła się po ekspozycji na fale elektromagnetyczne o mocy 119 i 385 W i całkowicie zniknęły, gdy gęstość mocy zwiększyła się do 700 W. Dane wskazują, że fale elektromagnetyczne mogą, w zależności od dawki, niszczyli strukturę kwasów jądrach.
Ostatnie badania wykazały, że wpływ fal elektromagnetycznych na patogenne białka wirusowe jest oparte głównie na ich pośrednim wpływie termicznym na mediatory i ich pośredni wpływ na syntezę białek z powodu zniszczenia kwasów nukleinowych [1, 3, 8, 9]. Jednak efekty atermiczne mogą również zmienić polarność lub strukturę białek wirusowych [1, 10, 11]. Bezpośredni wpływ fal elektromagnetycznych na podstawowe białka strukturalne/niestrukturalne, takie jak białka kapsydowe, białka otoczki lub białka skokowe wirusów patogennych, nadal wymaga dalszych badań. Niedawno zasugerowano, że 2 minuty promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości 2,45 GHz o mocy 700 W może oddziaływać z różnymi frakcjami ładunków białkowych poprzez tworzenie gorących punktów i oscylujące pól elektryczna poprzez czysto elektromagnetyczne działanie [12].
Koczka wirusa patogennego jest ściśle związana z jego zdolnością do zarażenia lub powodowania choroby. Kilka badań donosiło, że fale elektromagnetyczne UHF i mikrofalowe mogą niszczyć skorupy wirusów wywołujących chorobę. Jak wspomniano powyżej, wyraźne otwory można wykryć w wirusowej otoczce koronawirusa 229E po 0,1 drugiej ekspozycji na fala milimetrową 95 GHz przy gęstości mocy od 70 do 100 W/cm2 [8]. Wpływ rezonansowego transferu energii fal elektromagnetycznych może powodować wystarczającą ilość stresu, aby zniszczyć strukturę obwiedni wirusa. W przypadku wirusów otoczonych, po pęknięciu obwiedni, zakaźność lub pewna aktywność zwykle zmniejsza się lub jest całkowicie utracona [13, 14]. Yang [13] odsłonił wirusa grypy H3N2 (H3N2) i wirusa grypy H1N1 (H1N1) do mikrofalów przy 8,35 GHz, 320 W/m² i 7 GHz, 308 W/m², odpowiednio przez 15 minut. Aby porównać sygnały RNA wirusów patogennych narażonych na fale elektromagnetyczne i fragmentaryczny model zamrożony i natychmiast rozmrożony w ciekłym azocie przez kilka cykli, przeprowadzono RT-PCR. Wyniki wykazały, że sygnały RNA dwóch modeli są bardzo spójne. Wyniki te wskazują, że fizyczna struktura wirusa jest zakłócana, a struktura obwiedni jest niszczona po ekspozycji na promieniowanie mikrofalowe.
Aktywność wirusa może być scharakteryzowana przez jego zdolność do infekcji, replikacji i transkrybowania. Zakaźność wirusowa lub aktywność jest zwykle oceniana przez pomiar miana wirusowych za pomocą testów płytki, mediana dawki infekcyjnej hodowli tkankowej (TCID50) lub aktywności genu reporterowego lucyferazy. Ale można go również ocenić bezpośrednio poprzez izolowanie wirusa żywego lub analizowanie wirusowego antygenu, gęstości cząstek wirusowych, przeżycia wirusa itp.
Doniesiono, że fale elektromagnetyczne UHF, SHF i EHF mogą bezpośrednio inaktywować wirusowe aerozole lub wirusy przenoszone przez wodę. Wu [1] odsłonił aerozol bakteriofagowy MS2 generowany przez laboratoryjny nebulizator do fal elektromagnetycznych o częstotliwości 2450 MHz i mocy 700 W przez 1,7 min, podczas gdy wskaźnik przeżycia bakteriofagów MS2 wynosił tylko 8,66%. Podobnie jak aerozol wirusowy MS2, 91,3% wodnego MS2 inaktywowano w ciągu 1,5 minuty po ekspozycji na tę samą dawkę fal elektromagnetycznych. Ponadto zdolność promieniowania elektromagnetycznego do inaktywowania wirusa MS2 była pozytywnie skorelowana z gęstością mocy i czasem ekspozycji. Jednak gdy wydajność dezaktywacji osiąga maksymalną wartość, wydajności dezaktywacji nie można poprawić poprzez zwiększenie czasu ekspozycji lub zwiększenie gęstości mocy. Na przykład wirus MS2 miał minimalny wskaźnik przeżycia od 2,65% do 4,37% po ekspozycji na fale elektromagnetyczne o mocy 2450 MHz i 700 W i nie stwierdzono istotnych zmian wraz ze wzrostem czasu ekspozycji. Siddharta [3] napromieniował zawieszenie hodowli komórkowej zawierające wirus zapalenia wątroby typu C (HCV)/ludzki wirus niedoboru odporności typu 1 (HIV-1) z falami elektromagnetycznymi z częstotliwością promieniowania fali 2450 MHz i mocą 360 W. Stwierdzono, że wirusowe piorunki znacząco spadły o indeksualistę po 3 minutach ekspozycji. przenoszenie wirusa, nawet po ekspozycji. Podczas napromieniowania hodowli komórek HCV i zawiesinę HIV-1 za pomocą fal elektromagnetycznych o niskiej mocy o częstotliwości 2450 MHz, 90 W lub 180 W, nie zaobserwowano zmiany w wirusie, określonym przez aktywność reporterową lucyferazy, i znaczącą zmianę w zakaźności wirusowej. W 600 i 800 W przez 1 minutę zakaźność obu wirusów nie zmniejszyła się znacząco, co uważa się za związane z mocą promieniowania fali elektromagnetycznej i czasem krytycznej ekspozycji na temperaturę.
Kaczmarczyk [8] po raz pierwszy wykazał śmiertelność fal elektromagnetycznych EHF przeciwko wirusom patogennym przenoszonym przez wodę w 2021 r. Odsłonili próbki koronawirusa 229e lub polio (PV) falom elektromagnetycznym z częstotliwością 95 GHz i mocy od 70 do 100 w/cm2 dla 2 sekund. Wydajność inaktywacji dwóch patogennych wirusów wyniosła odpowiednio 99,98% i 99,375%. co wskazuje, że fale elektromagnetyczne EHF mają szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie inaktywacji wirusa.
Skuteczność inaktywacji wirusów UHF oceniono również w różnych pożywkach, takich jak mleko matki i niektóre materiały powszechnie stosowane w domu. Naukowcy ujawnili maski znieczulenia zanieczyszczone adenowirusem (ADV), polio typu 1 (PV-1), opryszczką 1 (HV-1) i nosorożcem (RHV) na promieniowanie elektromagnetyczne przy częstotliwości 2450 MHz i moc 720 WATS. Poinformowali, że testy na antygeny ADV i PV-1 stały się ujemne, a miana HV-1, PIV-3 i RHV spadła do zera, co wskazuje na całkowitą inaktywację wszystkich wirusów po 4 minutach ekspozycji [15, 16]. Elhafi [17] bezpośrednio odsłonięty wymaz zakażony ptasim zakaźnym wirusem zapalenia oskrzeli (IBV), ptasim pneumowirusem (APV), wirusem choroby Newcastle (NDV) i ptasim wirusem grypy (AIV) do 2450 MHz, 900 W piecu mikrofalowym. stracić zakaźność. Wśród nich APV i IBV zostały dodatkowo wykryte w kulturach narządów tchawicy uzyskanych z zarodków pisklęcia z 5 generacji. Chociaż nie można było izolować wirusa, wirusowy kwas nukleinowy był nadal wykrywany przez RT-PCR. Ben-Shoshan [18] bezpośrednio odsłonięty 2450 MHz, 750 W fale elektromagnetyczne do 15 próbek mleka piersiowego z dodatnim cytomegalii (CMV) przez 30 sekund. Wykrywanie antygenu za pomocą powłoki wykazało całkowitą inaktywację CMV. Jednak przy 500 W 2 na 15 próbek nie osiągnęło całkowitej inaktywacji, co wskazuje na dodatnią korelację między wydajnością inaktywacji a mocą fal elektromagnetycznych.
Warto również zauważyć, że Yang [13] przewidział częstotliwość rezonansową między falami elektromagnetycznymi i wirusami opartymi na ustalonych modelach fizycznych. Zawieszenie cząstek wirusa H3N2 o gęstości 7,5 × 1014 m-3, wytwarzanych przez wrażliwe na wirus komórki nerkowe Madin Darby (MDCK), było bezpośrednio narażone na fale elektromagnetyczne z częstotliwością 8 GHz i mocą 820 w/m² przez 15 minut. Poziom inaktywacji wirusa H3N2 osiąga 100%. Jednak przy progu teoretycznym 82 W/m2 tylko 38% wirusa H3N2 było inaktywowanych, co sugeruje, że wydajność inaktywacji wirusa za pośrednictwem EM jest ściśle związana z gęstością mocy. Na podstawie tego badania Barbora [14] obliczył zakres częstotliwości rezonansowej (8,5–20 GHz) między falami elektromagnetycznymi a SARS-COV-2 i stwierdził, że 7,5 × 1014 m-3 m2-COV-2 narażone na fale elektromagnetyczne A Fala z częstotliwością 10-17 GHz i mocą 14,5 ± 1 w/m2 dla wykorzystywanych 15% 15% będzie w falach 100%. dezaktywacja. Ostatnie badanie przeprowadzone przez Wanga [19] wykazało, że częstotliwości rezonansowe SARS-COV-2 wynoszą 4 i 7,5 GHz, co potwierdza istnienie częstotliwości rezonansowych niezależnie od miana wirusa.
Podsumowując, możemy powiedzieć, że fale elektromagnetyczne mogą wpływać na aerozole i zawiesiny, a także aktywność wirusów na powierzchniach. Stwierdzono, że skuteczność inaktywacji jest ściśle związana z częstotliwością i mocą fal elektromagnetycznych oraz pożywką stosowaną do wzrostu wirusa. Ponadto częstotliwości elektromagnetyczne oparte na rezonansach fizycznych są bardzo ważne dla inaktywacji wirusa [2, 13]. Do tej pory wpływ fal elektromagnetycznych na aktywność wirusów patogennych skupia się głównie na zmianie zakaźności. Z powodu złożonego mechanizmu kilka badań zgłosiło wpływ fal elektromagnetycznych na replikację i transkrypcję wirusów patogennych.
Mechanizmy, za pomocą których fale elektromagnetyczne inaktywują wirusy, są ściśle związane z rodzajem wirusa, częstotliwością i mocą fal elektromagnetycznych oraz środowiskiem wzrostu wirusa, ale pozostają w dużej mierze niezbadane. Ostatnie badania koncentrowały się na mechanizmach transferu energii termicznej, atmalnej i strukturalnej.
Efekt termiczny jest rozumiany jako wzrost temperatury spowodowany dużym obrotem, zderzeniem i tarciem cząsteczek polarnych w tkankach pod wpływem fal elektromagnetycznych. Z powodu tej właściwości fale elektromagnetyczne mogą podnieść temperaturę wirusa powyżej progu tolerancji fizjologicznej, powodując śmierć wirusa. Jednak wirusy zawierają niewiele cząsteczek polarnych, co sugeruje, że bezpośrednie działanie termiczne na wirusy są rzadkie [1]. Wręcz przeciwnie, istnieje wiele innych cząsteczek polarnych w środowisku i środowisku, takich jak cząsteczki wody, które poruszają się zgodnie z naprzemiennym polem elektrycznym wzbudzonym falami elektromagnetycznymi, generując ciepło poprzez tarcia. Ciepło jest następnie przenoszone do wirusa, aby podnieść jego temperaturę. Po przekroczeniu progu tolerancji kasy nukleinowe i białka są niszczone, co ostatecznie zmniejsza zakaźność, a nawet inaktywuje wirusa.
Kilka grup poinformowało, że fale elektromagnetyczne mogą zmniejszyć zakaźność wirusów poprzez ekspozycję termiczną [1, 3, 8]. Kaczarczyk [8] odsłonił zawiesiny koronawirusa 229E na fale elektromagnetyczne o częstotliwości 95 GHz o gęstości mocy od 70 do 100 W/cm² przez 0,2-0,7 s. Wyniki wykazały, że wzrost temperatury o 100 ° C podczas tego procesu przyczynił się do zniszczenia morfologii wirusa i zmniejszenia aktywności wirusa. Te efekty termiczne można wytłumaczyć działaniem fal elektromagnetycznych na otaczających cząsteczkach wody. Siddharta [3] napromieniowało zawiesiny hodowli komórkowej zawierającej HCV różnych genotypów, w tym GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A i GT7A, z falami elektromagnetycznymi o częstotliwości 2450 mHz i A Power 90 W i 180 W, 360 W, 600 w i 800 Tue w temperaturze komórkowej w ogniwie ogniwie Pożywka hodowlana od 26 ° C do 92 ° C, promieniowanie elektromagnetyczne zmniejszyło zakaźność wirusa lub całkowicie inaktywowała wirusa. Ale HCV był narażony na fale elektromagnetyczne przez krótki czas przy niskiej mocy (90 lub 180 W, 3 minuty) lub wyższej mocy (600 lub 800 W, 1 minuta), podczas gdy nie zaobserwowano znaczącej zmiany wirusa ani aktywności.
Powyższe wyniki wskazują, że efekt termiczny fal elektromagnetycznych jest kluczowym czynnikiem wpływającym na zakaźność lub aktywność wirusów patogennych. Ponadto liczne badania wykazały, że efekt termiczny promieniowania elektromagnetycznego inaktywuje wirusy patogenne bardziej skutecznie niż UV-C i konwencjonalne ogrzewanie [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Oprócz efektów termicznych fale elektromagnetyczne mogą również zmieniać polarność cząsteczek, takich jak białka drobnoustrojowe i kwasy nukleinowe, powodując obracanie się i wibrację cząsteczek, powodując zmniejszenie żywotności, a nawet śmierć [10]. Uważa się, że szybkie przełączanie polaryzacji fal elektromagnetycznych powoduje polaryzację białka, co prowadzi do skręcania i krzywizny struktury białka, a ostatecznie do denaturacji białka [11].
Nietermalny wpływ fal elektromagnetycznych na inaktywację wirusa pozostaje kontrowersyjny, ale większość badań wykazała pozytywne wyniki [1, 25]. Jak wspomnialiśmy powyżej, fale elektromagnetyczne mogą bezpośrednio penetrować białko otoczki wirusa MS2 i niszczyć kwas nukleinowy wirusa. Ponadto aerozole wirusa MS2 są znacznie bardziej wrażliwe na fale elektromagnetyczne niż wodne MS2. Ze względu na mniej polarnych cząsteczek, takich jak cząsteczki wody, w środowisku otaczającym aerozole wirusa MS2, efekty sportowe mogą odgrywać kluczową rolę w inaktywacji wirusa za pośrednictwem fali elektromagnetycznej [1].
Zjawisko rezonansu odnosi się do tendencji systemu fizycznego do wchłaniania większej ilości energii ze środowiska przy jego naturalnej częstotliwości i długości fali. Rezonans występuje w wielu miejscach w naturze. Wiadomo, że wirusy rezonują z mikrofalami o tej samej częstotliwości w ograniczonym akustycznym trybie dipolowym, zjawisku rezonansowym [2, 13, 26]. Rezonansowe tryby interakcji między falą elektromagnetyczną a wirusem przyciągają coraz większą uwagę. Wpływ skutecznego transferu energii rezonansu strukturalnego (SRET) z fal elektromagnetycznych do zamkniętych oscylacji akustycznych (CAV) w wirusach może prowadzić do pęknięcia błony wirusowej z powodu przeciwnych wibracji kapsu rdzeniowego. Ponadto ogólna skuteczność SRET jest związana z naturą środowiska, w którym wielkość i pH cząstki wirusowej określają odpowiednio częstotliwość rezonansową i absorpcję energii [2, 13, 19].
Efekt rezonansu fizycznego fal elektromagnetycznych odgrywa kluczową rolę w inaktywacji wirusów otoczonych, które są otoczone błoną dwuwarstwową osadzoną w białkach wirusowych. Naukowcy odkryli, że dezaktywacja H3N2 przez fale elektromagnetyczne o częstotliwości 6 GHz i gęstość mocy 486 W/m² była głównie spowodowana fizycznym pęknięciem skorupy z powodu efektu rezonansowego [13]. Temperatura zawiesiny H3N2 wzrosła tylko o 7 ° C po 15 minutach ekspozycji, jednak w przypadku inaktywacji ludzkiego wirusa H3N2 przez ogrzewanie termiczne wymagana jest temperatura powyżej 55 ° C [9]. Podobne zjawiska zaobserwowano dla wirusów, takich jak SARS-COV-2 i H3N1 [13, 14]. Ponadto inaktywacja wirusów przez fale elektromagnetyczne nie prowadzi do degradacji wirusowych genomów RNA [1,13,14]. Zatem inaktywacja wirusa H3N2 promowano raczej rezonans fizyczny niż ekspozycja termiczna [13].
W porównaniu z efektem termicznym fal elektromagnetycznych, inaktywacja wirusów przez rezonans fizyczny wymaga niższych parametrów dawki, które są poniżej standardów bezpieczeństwa mikrofalowego ustalonego przez Instytut Inżynierów Elektrycznych i Elektronicznych (IEEE) [2, 13]. Częstotliwość rezonansowa i dawka mocy zależą od fizycznych właściwości wirusa, takich jak wielkość cząstek i elastyczność, a wszystkie wirusy w częstotliwości rezonansowej mogą być skutecznie ukierunkowane na inaktywację. Ze względu na wysoki wskaźnik penetracji, brak promieniowania jonizującego i dobre bezpieczeństwo, inaktywacja wirusa za pośrednictwem efektu CPET atrymu jest obiecująca w leczeniu chorób złośliwych ludzkich spowodowanych przez wirusy patogenne [14, 26].
W oparciu o wdrożenie inaktywacji wirusów w fazie ciekłej i na powierzchni różnych mediów, fale elektromagnetyczne mogą skutecznie radzić sobie z wirusowymi aerozolami [1, 26], co jest przełomem i ma ogromne znaczenie dla kontrolowania przenoszenia wirusa i zapobiegania przenoszeniu wirusa w społeczeństwie. epidemia. Ponadto odkrycie właściwości rezonansu fizycznego fali elektromagnetycznych ma ogromne znaczenie w tej dziedzinie. Dopóki znane są częstotliwość rezonansowa określonych fal wirionowych i elektromagnetycznych, wszystkie wirusy w zakresie częstotliwości rezonansowej rany mogą być ukierunkowane, czego nie można osiągnąć za pomocą tradycyjnych metod inaktywacji wirusa [13,14,26]. Elektromagnetyczna inaktywacja wirusów jest obiecującym badaniem o doskonałej badaniach oraz stosowanej wartości i potencjalnym.
W porównaniu z tradycyjną technologią zabijania wirusów fale elektromagnetyczne mają charakterystykę prostej, skutecznej, praktycznej ochrony środowiska podczas zabijania wirusów ze względu na unikalne właściwości fizyczne [2, 13]. Pozostaje jednak wiele problemów. Po pierwsze, współczesna wiedza ogranicza się do właściwości fizycznych fal elektromagnetycznych, a mechanizm wykorzystania energii podczas emisji fal elektromagnetycznych nie został ujawniony [10, 27]. Mikrofale, w tym fale milimetrowe, były szeroko stosowane do badania inaktywacji wirusa i jej mechanizmów, jednak nie zgłoszono badań fal elektromagnetycznych przy innych częstotliwościach, szczególnie przy częstotliwościach od 100 kHz do 300 MHz i od 300 GHz do 10 THz. Po drugie, mechanizm zabijania patogennych wirusów przez fale elektromagnetyczne nie został wyjaśniony i badano tylko wirusy sferyczne i pręta w kształcie pręta [2]. Ponadto cząsteczki wirusa są małe, wolne od komórek, swobodnie mutują i szybko rozprzestrzeniają się, co może zapobiec inaktywacji wirusa. Technologia fali elektromagnetycznej nadal należy poprawić, aby przezwyciężyć przeszkodę inaktywujących patogennych wirusów. Wreszcie, wysokie wchłanianie energii promieniowania przez cząsteczki polarne w pożywce, takie jak cząsteczki wody, powoduje utratę energii. Ponadto na skuteczność SRET może mieć wpływ kilka niezidentyfikowanych mechanizmów w wirusach [28]. Efekt SRET może również modyfikować wirusa w celu dostosowania się do jego środowiska, co powoduje odporność na fale elektromagnetyczne [29].
W przyszłości technologia inaktywacji wirusa za pomocą fal elektromagnetycznych musi zostać dodatkowa poprawa. Podstawowe badania naukowe powinny mieć na celu wyjaśnienie mechanizmu inaktywacji wirusa przez fale elektromagnetyczne. Na przykład mechanizm wykorzystania energii wirusów po wystawieniu na fale elektromagnetyczne, szczegółowy mechanizm działania nietermicznego, który zabija patogenne wirusy, a mechanizm efektu SRET między falami elektromagnetycznymi i różnymi rodzajami wirusów powinny być systematycznie wyjaśnione. Zastosowane badania powinny koncentrować się na tym, jak zapobiegać nadmierne wchłanianie energii promieniowania przez cząsteczki polarne, zbadać wpływ fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach na różne wirusy patogenne i zbadać nietermiczne działanie fal elektromagnetycznych w niszczenie wirusów patogennych.
Fale elektromagnetyczne stały się obiecującą metodą inaktywacji wirusów patogennych. Technologia fali elektromagnetycznej ma zalety niskiego zanieczyszczenia, niskiego kosztu i wydajności inaktywacji wirusa patogenów, co może przezwyciężyć ograniczenia tradycyjnej technologii antywirusowej. Konieczne są jednak dalsze badania w celu ustalenia parametrów technologii fali elektromagnetycznej i wyjaśnienia mechanizmu inaktywacji wirusa.
Pewna dawka promieniowania fali elektromagnetycznej może zniszczyć strukturę i aktywność wielu patogennych wirusów. Wydajność inaktywacji wirusa jest ściśle związana z częstotliwością, gęstością mocy i czasem ekspozycji. Ponadto potencjalne mechanizmy obejmują efekty transferu energii w rezonansu termicznym i strukturalnym. W porównaniu z tradycyjnymi technologiami przeciwwirusowymi inaktywacja wirusa fali elektromagnetycznej ma zalety prostoty, wysokiej wydajności i niskiego zanieczyszczenia. Dlatego inaktywacja wirusa za pośrednictwem fali elektromagnetycznej stała się obiecującą techniką przeciwwirusową do przyszłych zastosowań.
U yu. Wpływ promieniowania mikrofalowego i zimnego osocza na aktywność bioaerosolu i powiązane mechanizmy. Uniwersytet Peki. Rok 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen YE, Liu TM, Chen Hy, Wang HC i in. Rezonansowe sprzężenie dipolowe mikrofalów i ograniczone oscylacje akustyczne w bakulowirusach. Raport naukowy 2017; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M i in. Inaktywacja mikrofalowa HCV i HIV: nowe podejście do zapobiegania przenoszeniu wirusa wśród użytkowników narkotyków. Raport naukowy 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. Badanie i eksperymentalna obserwacja zanieczyszczenia dokumentów szpitalnych przez dezynfekcję mikrofalową [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4: 221-2.
Wstępne badanie mechanizmu inaktywacji i skuteczności dichloroizocyjanianu sodu przeciwko bakteriofagowi MS2. Uniwersytet Syczuan. 2007.
Yang Li wstępne badanie efektu inaktywacji i mechanizmu działania O-ftalaldehydu na bakteriofaga MS2. Uniwersytet Syczuan. 2007.
Wu Ye, Pani Yao. Inaktywacja wirusa powietrznego in situ przez promieniowanie mikrofalowe. Biuletyn chiński nauki. 2014; 59 (13): 1438–45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. i in. Koronawirusy i polio-nadrusy są wrażliwe na krótkie impulsy promieniowania cyklotronowego w paśmie W. List o chemii środowiska. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, i in. Inaktywacja wirusa grypy w badaniach antygenowości i testów oporności na fenotypowe inhibitory neuraminidazy. Journal of Clinical Microbiology. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, i in. Przegląd sterylizacji mikrofalowej. Guangdong Micronustrient Science. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. Nietermalny biologiczny wpływ mikrofalów na mikroorganizmy żywności i technologię sterylizacji mikrofalowej [JJ Southwestern Nationalies University (wydanie przyrodnicze). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 Denaturacja białka skokowa po napromieniowaniu mikrofalowym. Raport naukowy 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, i in. Wydajny strukturalny rezonansowy transfer energii z mikrofal do ograniczonych oscylacji akustycznych w wirusach. Raport naukowy 2015; 5: 18030.
BARBORA A, Minnes R. Ukierunkowała terapia przeciwwirusowa przy użyciu nieolizującej radioterapii SARS-COV-2 i przygotowania do wirusowej pandemii: metody, metody i notatki do zastosowania klinicznego. PLOS One. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Sterylizacja mikrofalowa i czynniki wpływające na to. Chiński dziennik medyczny. 1993; (04): 246-51.
Strona WJ, Martin WG przetrwanie drobnoustrojów w piecach mikrofalowych. Możesz J Mikroorganizmy. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Microwave lub autoklawe leczenie niszczy zakaźność zakaźnego wirusa zapalenia oskrzeli i ptasiego pneumowirusa, ale pozwala na ich wykrycie przy użyciu reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkryptazą. choroba drobiu. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dolberg S., Mimouni FB Microwave Eradical cytomegalii z mleka matki: badanie pilotażowe. lekarstwo na karmienie piersią. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, i in. Absorpcja rezonansu mikrofalowego wirusa SARS-COV-2. Raport naukowy 2022; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH itp. UV-C (254 nm) śmiertelna dawka SARS-COV-2. Lekka diagnostyka Photodyne Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, De Samber M itp. Szybka i całkowita inaktywacja SARS-COV-2 przez UV-C. Raport naukowy 2020; 10 (1): 22421.