Elektromagnētisko viļņu ietekme uz patogēniem vīrusiem un saistītajiem mehānismiem: pārskats Virusoloģijas žurnālā

Patogēnas vīrusu infekcijas ir kļuvušas par lielu sabiedrības veselības problēmu visā pasaulē. Vīrusi var inficēt visus šūnu organismus un izraisīt dažādas pakāpes ievainojumus un bojājumus, izraisot slimības un pat nāvi. Tā kā ir izplatīti augsti patogēni vīrusi, piemēram, smaga akūta respiratorā sindroma koronavīruss 2 (SARS-CoV-2), ir steidzami jāizstrādā efektīvas un drošas metodes, lai inaktivētu patogēnos vīrusus. Tradicionālās metodes patogēno vīrusu inaktivēšanai ir praktiskas, taču tām ir daži ierobežojumi. Ar augstu iespiešanās spēku, fizisko rezonansi un bez piesārņojuma elektromagnētiskie viļņi ir kļuvuši par potenciālu stratēģiju patogēnu vīrusu inaktivācijai un piesaista arvien lielāku uzmanību. Šajā rakstā sniegts pārskats par jaunākajām publikācijām par elektromagnētisko viļņu ietekmi uz patogēniem vīrusiem un to mehānismiem, kā arī par elektromagnētisko viļņu izmantošanas perspektīvām patogēnu vīrusu inaktivācijai, kā arī par jaunām idejām un metodēm šādai inaktivācijai.
Daudzi vīrusi ātri izplatās, saglabājas ilgu laiku, ir ļoti patogēni un var izraisīt globālas epidēmijas un nopietnus veselības apdraudējumus. Profilakse, atklāšana, pārbaude, izskaušana un ārstēšana ir galvenie soļi, lai apturētu vīrusa izplatību. Ātra un efektīva patogēno vīrusu likvidēšana ietver profilaktisko, aizsargājošo un avotu likvidēšanu. Patogēno vīrusu inaktivācija ar fizioloģisku iznīcināšanu, lai samazinātu to inficētspēju, patogenitāti un reproduktīvo spēju, ir efektīva to likvidēšanas metode. Tradicionālās metodes, tostarp augsta temperatūra, ķīmiskās vielas un jonizējošs starojums, var efektīvi inaktivēt patogēnos vīrusus. Tomēr šīm metodēm joprojām ir daži ierobežojumi. Tāpēc joprojām ir steidzami jāizstrādā novatoriskas stratēģijas patogēnu vīrusu inaktivācijai.
Elektromagnētisko viļņu emisijas priekšrocības ir liela iespiešanās jauda, ​​ātra un vienmērīga karsēšana, rezonanse ar mikroorganismiem un plazmas izdalīšanās, un ir paredzams, ka tā kļūs par praktisku metodi patogēnu vīrusu inaktivēšanai [1, 2, 3]. Elektromagnētisko viļņu spēja inaktivēt patogēnos vīrusus tika pierādīta pagājušajā gadsimtā [4]. Pēdējos gados arvien lielāku uzmanību ir piesaistījusi elektromagnētisko viļņu izmantošana patogēnu vīrusu inaktivācijai. Šajā rakstā aplūkota elektromagnētisko viļņu ietekme uz patogēniem vīrusiem un to mehānismiem, kas var kalpot kā noderīgs ceļvedis fundamentālajiem un lietišķajiem pētījumiem.
Vīrusu morfoloģiskās īpašības var atspoguļot tādas funkcijas kā izdzīvošana un infekciozitāte. Ir pierādīts, ka elektromagnētiskie viļņi, īpaši īpaši augstas frekvences (UHF) un īpaši augstas frekvences (EHF) elektromagnētiskie viļņi, var izjaukt vīrusu morfoloģiju.
Bakteriofāgs MS2 (MS2) bieži tiek izmantots dažādās pētniecības jomās, piemēram, dezinfekcijas novērtēšanā, kinētiskajā modelēšanā (ūdens) un vīrusu molekulu bioloģiskajā raksturošanā [5, 6]. Vu atklāja, ka mikroviļņi pie 2450 MHz un 700 W izraisīja MS2 ūdens fāgu agregāciju un ievērojamu saraušanos pēc 1 minūtes tiešas apstarošanas [1]. Pēc tālākas izpētes tika novērots arī MS2 fāga virsmas lūzums [7]. Kaczmarczyk [8] 0,1 s pakļāva koronavīrusa 229E (CoV-229E) paraugu suspensijas milimetru viļņiem ar frekvenci 95 GHz un jaudas blīvumu no 70 līdz 100 W/cm2. Vīrusa raupjā sfēriskajā apvalkā var atrast lielus caurumus, kas noved pie tā satura zuduma. Elektromagnētisko viļņu iedarbība var būt destruktīva vīrusu formām. Tomēr morfoloģisko īpašību, piemēram, formas, diametra un virsmas gluduma izmaiņas pēc vīrusa iedarbības ar elektromagnētisko starojumu nav zināmas. Tāpēc ir svarīgi analizēt saistību starp morfoloģiskajām pazīmēm un funkcionāliem traucējumiem, kas var sniegt vērtīgus un ērtus rādītājus vīrusa inaktivācijas novērtēšanai [1].
Vīrusa struktūra parasti sastāv no iekšējās nukleīnskābes (RNS vai DNS) un ārējās kapsīdas. Nukleīnskābes nosaka vīrusu ģenētiskās un replikācijas īpašības. Kapsīds ir regulāri sakārtotu olbaltumvielu apakšvienību ārējais slānis, vīrusu daļiņu pamata sastatnes un antigēna sastāvdaļa, kā arī aizsargā nukleīnskābes. Lielākajai daļai vīrusu ir apvalka struktūra, kas sastāv no lipīdiem un glikoproteīniem. Turklāt apvalka proteīni nosaka receptoru specifiku un kalpo kā galvenie antigēni, ko saimnieka imūnsistēma var atpazīt. Pilnīga struktūra nodrošina vīrusa integritāti un ģenētisko stabilitāti.
Pētījumi liecina, ka elektromagnētiskie viļņi, īpaši UHF elektromagnētiskie viļņi, var bojāt slimību izraisošo vīrusu RNS. Wu [1] 2 minūtes tieši pakļāva MS2 vīrusa ūdens vidi 2450 MHz mikroviļņu iedarbībai un analizēja gēnus, kas kodē proteīnu A, kapsīda proteīnu, replikāzes proteīnu un šķelšanās proteīnu, izmantojot gēla elektroforēzi un reversās transkripcijas polimerāzes ķēdes reakciju. RT-PCR). Šie gēni tika pakāpeniski iznīcināti, palielinoties jaudas blīvumam, un pat pazuda pie augstākā jaudas blīvuma. Piemēram, proteīna A gēna (934 bp) ekspresija ievērojami samazinājās pēc elektromagnētisko viļņu iedarbības ar jaudu 119 un 385 W un pilnībā izzuda, kad jaudas blīvums tika palielināts līdz 700 W. Šie dati liecina, ka elektromagnētiskie viļņi var atkarībā no devas, iznīcināt vīrusu nukleīnskābju struktūru.
Jaunākie pētījumi liecina, ka elektromagnētisko viļņu ietekme uz patogēniem vīrusu proteīniem galvenokārt balstās uz to netiešo termisko ietekmi uz mediatoriem un netiešo ietekmi uz proteīnu sintēzi nukleīnskābju iznīcināšanas dēļ [1, 3, 8, 9]. Tomēr atermiski efekti var mainīt arī vīrusu proteīnu polaritāti vai struktūru [1, 10, 11]. Joprojām ir jāturpina pētīt elektromagnētisko viļņu tiešo ietekmi uz fundamentāliem strukturāliem / nestrukturāliem proteīniem, piemēram, kapsīdu proteīniem, apvalka proteīniem vai patogēno vīrusu smaiļu proteīniem. Nesen tika ierosināts, ka 2 minūtes elektromagnētiskā starojuma ar frekvenci 2,45 GHz ar jaudu 700 W var mijiedarboties ar dažādām olbaltumvielu lādiņu daļām, veidojot karstos punktus un svārstīgus elektriskos laukus, izmantojot tīri elektromagnētiskus efektus [12].
Patogēna vīrusa apvalks ir cieši saistīts ar tā spēju inficēt vai izraisīt slimības. Vairāki pētījumi liecina, ka UHF un mikroviļņu elektromagnētiskie viļņi var iznīcināt slimību izraisošo vīrusu čaulas. Kā minēts iepriekš, koronavīrusa 229E vīrusa apvalkā var atklāt atšķirīgus caurumus pēc 0,1 sekundes pakļaušanas 95 GHz milimetru viļņam ar jaudas blīvumu no 70 līdz 100 W/cm2 [8]. Elektromagnētisko viļņu rezonanses enerģijas pārneses ietekme var radīt pietiekami daudz stresa, lai iznīcinātu vīrusa apvalka struktūru. Apvalku saturošiem vīrusiem pēc apvalka plīsuma parasti samazinās vai pilnībā zūd infekciozitāte vai kāda aktivitāte [13, 14]. Jans [13] pakļāva H3N2 (H3N2) gripas vīrusu un H1N1 (H1N1) gripas vīrusu mikroviļņiem attiecīgi 8,35 GHz, 320 W/m² un 7 GHz, 308 W/m² 15 minūtes. Lai salīdzinātu patogēno vīrusu RNS signālus, kas pakļauti elektromagnētiskajiem viļņiem, un sadrumstalotu modeli, kas sasaldēts un nekavējoties atkausēts šķidrā slāpeklī vairākus ciklus, tika veikta RT-PCR. Rezultāti parādīja, ka abu modeļu RNS signāli ir ļoti konsekventi. Šie rezultāti liecina, ka pēc mikroviļņu starojuma iedarbības vīrusa fiziskā struktūra ir izjaukta un apvalka struktūra tiek iznīcināta.
Vīrusa aktivitāti var raksturot ar tā spēju inficēt, replicēties un transkribēt. Vīrusu infekciozitāti vai aktivitāti parasti novērtē, mērot vīrusu titrus, izmantojot aplikuma testus, audu kultūras vidējo infekciozo devu (TCID50) vai luciferāzes reportiera gēna aktivitāti. Bet to var arī novērtēt tieši, izolējot dzīvu vīrusu vai analizējot vīrusa antigēnu, vīrusa daļiņu blīvumu, vīrusa izdzīvošanu utt.
Ir ziņots, ka UHF, SHF un EHF elektromagnētiskie viļņi var tieši inaktivēt vīrusu aerosolus vai ūdens pārnēsājamos vīrusus. Wu [1] 1,7 minūtes pakļāva MS2 bakteriofāgu aerosolu, ko radīja laboratorijas smidzinātājs, elektromagnētiskajiem viļņiem ar frekvenci 2450 MHz un jaudu 700 W 1,7 minūtes, savukārt MS2 bakteriofāgu izdzīvošanas rādītājs bija tikai 8,66%. Līdzīgi kā MS2 vīrusu aerosols, 91,3% ūdens MS2 tika inaktivēti 1,5 minūšu laikā pēc tādas pašas elektromagnētisko viļņu devas iedarbības. Turklāt elektromagnētiskā starojuma spēja inaktivēt MS2 vīrusu bija pozitīvi korelēta ar jaudas blīvumu un ekspozīcijas laiku. Tomēr, kad deaktivizēšanas efektivitāte sasniedz maksimālo vērtību, deaktivizēšanas efektivitāti nevar uzlabot, palielinot ekspozīcijas laiku vai palielinot jaudas blīvumu. Piemēram, MS2 vīrusa minimālais izdzīvošanas rādītājs pēc 2450 MHz un 700 W elektromagnētisko viļņu iedarbības bija no 2,65% līdz 4,37%, un, palielinoties ekspozīcijas laikam, būtiskas izmaiņas netika konstatētas. Siddharta [3] apstaroja šūnu kultūras suspensiju, kas satur C hepatīta vīrusu (HCV)/cilvēka imūndeficīta vīrusa 1. tipu (HIV-1) ar elektromagnētiskiem viļņiem ar frekvenci 2450 MHz un jaudu 360 W. Viņi atklāja, ka vīrusu titri ievērojami samazinājās. pēc 3 minūšu iedarbības, norādot, ka elektromagnētisko viļņu starojums ir efektīvs pret HCV un HIV-1 inficēšanos un palīdz novērst infekcijas pārnešanu. vīruss pat tad, ja tie tiek pakļauti kopā. Apstarojot HCV šūnu kultūras un HIV-1 suspensijas ar mazjaudas elektromagnētiskajiem viļņiem ar frekvenci 2450 MHz, 90 W vai 180 W, vīrusa titrs nemainās, ko nosaka luciferāzes reportiera aktivitāte, un būtiskas vīrusu inficētspējas izmaiņas. tika novēroti. pie 600 un 800 W 1 minūti abu vīrusu inficētspēja būtiski nesamazinājās, kas, domājams, ir saistīts ar elektromagnētiskā viļņa starojuma jaudu un kritiskās temperatūras iedarbības laiku.
Kaczmarczyk [8] pirmo reizi demonstrēja EHF elektromagnētisko viļņu letalitāti pret ūdens pārnēsātiem patogēniem vīrusiem. Viņi pakļāva koronavīrusa 229E vai poliovīrusa (PV) paraugus elektromagnētiskiem viļņiem ar frekvenci 95 GHz un jaudas blīvumu no 70 līdz 100 W/cm2. uz 2 sekundēm. Abu patogēno vīrusu inaktivācijas efektivitāte bija attiecīgi 99,98% un 99,375%. kas norāda, ka EHF elektromagnētiskajiem viļņiem ir plašas pielietošanas iespējas vīrusu inaktivācijas jomā.
Vīrusu UHF inaktivācijas efektivitāte ir novērtēta arī dažādos līdzekļos, piemēram, mātes pienā un dažos mājās parasti izmantotajos materiālos. Pētnieki pakļāva anestēzijas maskas, kas bija piesārņotas ar adenovīrusu (ADV), 1. tipa poliovīrusu (PV-1), herpesvīrusu 1 (HV-1) un rinovīrusu (RHV), elektromagnētiskajam starojumam ar frekvenci 2450 MHz un jaudu 720 vati. Viņi ziņoja, ka ADV un PV-1 antigēnu testi kļuva negatīvi, un HV-1, PIV-3 un RHV titri nokritās līdz nullei, kas liecina par visu vīrusu pilnīgu inaktivāciju pēc 4 minūšu iedarbības [15, 16]. Elhafi [17] ar putnu infekciozā bronhīta vīrusu (IBV), putnu pneimovīrusu (APV), Ņūkāslas slimības vīrusu (NDV) un putnu gripas vīrusu (AIV) inficētos uztriepes tieši pakļāva 2450 MHz, 900 W mikroviļņu krāsnī. zaudē savu infekciozitāti. Tostarp APV un IBV tika papildus konstatēti trahejas orgānu kultūrās, kas iegūtas no 5. paaudzes cāļu embrijiem. Lai gan vīrusu nevarēja izolēt, vīrusa nukleīnskābi joprojām konstatēja ar RT-PCR. Ben-Shoshan [18] 30 sekundes tieši pakļāva 2450 MHz, 750 W elektromagnētiskos viļņus 15 citomegalovīrusa (CMV) pozitīviem mātes piena paraugiem. Antigēna noteikšana ar Shell-Vial liecināja par pilnīgu CMV inaktivāciju. Tomēr pie 500 W 2 no 15 paraugiem nepanāca pilnīgu inaktivāciju, kas norāda uz pozitīvu korelāciju starp inaktivācijas efektivitāti un elektromagnētisko viļņu jaudu.
Ir arī vērts atzīmēt, ka Yang [13] paredzēja rezonanses frekvenci starp elektromagnētiskajiem viļņiem un vīrusiem, pamatojoties uz izveidotajiem fiziskiem modeļiem. H3N2 vīrusa daļiņu suspensija ar blīvumu 7,5 × 1014 m-3, ko ražoja pret vīrusiem jutīgās Madin Darby suņu nieru šūnas (MDCK), tika tieši pakļauta elektromagnētiskajiem viļņiem ar frekvenci 8 GHz un jaudu 820 W/m² 15 minūtes. H3N2 vīrusa inaktivācijas līmenis sasniedz 100%. Tomēr pie teorētiskā sliekšņa 82 W/m2 tika inaktivēti tikai 38% H3N2 vīrusa, kas liecina, ka EM-mediētās vīrusa inaktivācijas efektivitāte ir cieši saistīta ar jaudas blīvumu. Pamatojoties uz šo pētījumu, Barbora [14] aprēķināja rezonanses frekvenču diapazonu (8,5–20 GHz) starp elektromagnētiskajiem viļņiem un SARS-CoV-2 un secināja, ka 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 ir pakļauti elektromagnētiskajiem viļņiem A vilnis. ar frekvenci 10-17 GHz un jaudas blīvumu 14,5 ± 1 W/m2 aptuveni 15 minūtes izraisīs 100% deaktivizēšanu. Nesenais Wang pētījums [19] parādīja, ka SARS-CoV-2 rezonanses frekvences ir 4 un 7,5 GHz, apstiprinot no vīrusa titra neatkarīgu rezonanses frekvenču esamību.
Noslēgumā varam teikt, ka elektromagnētiskie viļņi var ietekmēt aerosolus un suspensijas, kā arī vīrusu aktivitāti uz virsmām. Tika konstatēts, ka inaktivācijas efektivitāte ir cieši saistīta ar elektromagnētisko viļņu biežumu un jaudu un vīrusa augšanai izmantoto vidi. Turklāt uz fizisko rezonansi balstītās elektromagnētiskās frekvences ir ļoti svarīgas vīrusu inaktivācijai [2, 13]. Līdz šim elektromagnētisko viļņu ietekme uz patogēno vīrusu aktivitāti galvenokārt bija vērsta uz infekciozitātes maiņu. Sarežģītā mehānisma dēļ vairāki pētījumi ir ziņojuši par elektromagnētisko viļņu ietekmi uz patogēno vīrusu replikāciju un transkripciju.
Mehānismi, ar kuriem elektromagnētiskie viļņi inaktivē vīrusus, ir cieši saistīti ar vīrusa veidu, elektromagnētisko viļņu biežumu un jaudu, kā arī vīrusa augšanas vidi, taču lielākoties joprojām nav izpētīti. Jaunākie pētījumi ir vērsti uz termiskās, atermālās un strukturālās rezonanses enerģijas pārneses mehānismiem.
Ar termisko efektu saprot temperatūras paaugstināšanos, ko izraisa liela ātruma rotācija, polāro molekulu sadursme un berze audos elektromagnētisko viļņu ietekmē. Šīs īpašības dēļ elektromagnētiskie viļņi var paaugstināt vīrusa temperatūru virs fizioloģiskās tolerances sliekšņa, izraisot vīrusa nāvi. Tomēr vīrusi satur maz polāro molekulu, kas liecina, ka tieša termiskā ietekme uz vīrusiem ir reti sastopama [1]. Gluži pretēji, vidē un vidē ir daudz vairāk polāru molekulu, piemēram, ūdens molekulas, kas pārvietojas saskaņā ar mainīgu elektrisko lauku, ko ierosina elektromagnētiskie viļņi, radot siltumu berzes rezultātā. Pēc tam siltums tiek pārnests uz vīrusu, lai paaugstinātu tā temperatūru. Pārsniedzot tolerances slieksni, nukleīnskābes un olbaltumvielas tiek iznīcinātas, kas galu galā samazina inficētspēju un pat inaktivē vīrusu.
Vairākas grupas ir ziņojušas, ka elektromagnētiskie viļņi var samazināt vīrusu inficētspēju, izmantojot termisko iedarbību [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] pakļāva koronavīrusa 229E suspensijas elektromagnētiskiem viļņiem ar frekvenci 95 GHz ar jaudas blīvumu no 70 līdz 100 W/cm² 0,2–0,7 sekundes. Rezultāti parādīja, ka temperatūras paaugstināšanās par 100°C šī procesa laikā veicināja vīrusa morfoloģijas iznīcināšanu un samazināja vīrusa aktivitāti. Šos termiskos efektus var izskaidrot ar elektromagnētisko viļņu iedarbību uz apkārtējām ūdens molekulām. Siddharta [3] apstaroja dažādu genotipu, tostarp GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a un GT7a, HCV saturošas šūnu kultūru suspensijas ar elektromagnētiskajiem viļņiem ar frekvenci 2450 MHz un jaudu 90 W un 360 W, W, 600 W un 800 Ot Ar an šūnu barotnes temperatūras paaugstināšanās no 26°C līdz 92°C, elektromagnētiskais starojums samazināja vīrusa inficētspēju vai pilnībā inaktivēja vīrusu. Bet HCV īslaicīgi tika pakļauts elektromagnētiskiem viļņiem ar mazu jaudu (90 vai 180 W, 3 minūtes) vai lielāku jaudu (600 vai 800 W, 1 minūte), kamēr nebija būtiskas temperatūras paaugstināšanās un būtiskas izmaiņas vīrusa infekciozitāte vai aktivitāte netika novērota.
Iepriekš minētie rezultāti liecina, ka elektromagnētisko viļņu termiskais efekts ir galvenais faktors, kas ietekmē patogēno vīrusu inficētspēju vai aktivitāti. Turklāt daudzi pētījumi ir parādījuši, ka elektromagnētiskā starojuma termiskais efekts patogēnos vīrusus inaktivē daudz efektīvāk nekā UV-C un parastā karsēšana [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Papildus termiskajam efektam elektromagnētiskie viļņi var mainīt arī tādu molekulu kā mikrobu proteīnu un nukleīnskābju polaritāti, izraisot molekulu rotāciju un vibrāciju, izraisot samazinātu dzīvotspēju vai pat nāvi [10]. Tiek uzskatīts, ka strauja elektromagnētisko viļņu polaritātes maiņa izraisa proteīnu polarizāciju, kas izraisa proteīna struktūras sagriešanos un izliekumu un galu galā proteīna denaturāciju [11].
Elektromagnētisko viļņu netermiskā ietekme uz vīrusu inaktivāciju joprojām ir pretrunīga, taču lielākā daļa pētījumu ir uzrādījuši pozitīvus rezultātus [1, 25]. Kā minēts iepriekš, elektromagnētiskie viļņi var tieši iekļūt MS2 vīrusa apvalka proteīnā un iznīcināt vīrusa nukleīnskābi. Turklāt MS2 vīrusu aerosoli ir daudz jutīgāki pret elektromagnētiskajiem viļņiem nekā ūdens MS2. Tā kā vidē, kas ieskauj MS2 vīrusa aerosolus, ir mazāk polāras molekulas, piemēram, ūdens molekulas, atermiskiem efektiem var būt galvenā loma elektromagnētisko viļņu izraisītā vīrusa inaktivācijā [1].
Rezonanses fenomens attiecas uz fiziskas sistēmas tendenci absorbēt vairāk enerģijas no vides tās dabiskajā frekvencē un viļņa garumā. Dabā rezonanse notiek daudzās vietās. Ir zināms, ka vīrusi rezonē ar tādas pašas frekvences mikroviļņiem ierobežotā akustiskā dipola režīmā, rezonanses parādība [2, 13, 26]. Arvien vairāk uzmanības pievērš elektromagnētiskā viļņa un vīrusa mijiedarbības rezonanses veidi. Efektīvas strukturālās rezonanses enerģijas pārneses (SRET) ietekme no elektromagnētiskajiem viļņiem uz slēgtām akustiskām svārstībām (CAV) vīrusos var izraisīt vīrusa membrānas plīsumu pretējo kodola-kapsīdu vibrāciju dēļ. Turklāt SRET kopējā efektivitāte ir saistīta ar vides raksturu, kur vīrusa daļiņas izmērs un pH nosaka attiecīgi rezonanses frekvenci un enerģijas absorbciju [2, 13, 19].
Elektromagnētisko viļņu fiziskās rezonanses efektam ir galvenā loma apvalkoto vīrusu inaktivācijā, kurus ieskauj vīrusu proteīnos iestrādāta divslāņu membrāna. Pētnieki atklāja, ka H3N2 dezaktivāciju ar elektromagnētiskiem viļņiem ar frekvenci 6 GHz un jaudas blīvumu 486 W/m² galvenokārt izraisīja čaulas fiziskais plīsums rezonanses efekta dēļ [13]. H3N2 suspensijas temperatūra pēc 15 minūšu iedarbības paaugstinājās tikai par 7°C, tomēr cilvēka H3N2 vīrusa inaktivācijai ar termisko karsēšanu nepieciešama temperatūra virs 55°C [9]. Līdzīgas parādības ir novērotas arī tādiem vīrusiem kā SARS-CoV-2 un H3N1 [13, 14]. Turklāt vīrusu inaktivācija ar elektromagnētiskajiem viļņiem neizraisa vīrusu RNS genomu degradāciju [1,13,14]. Tādējādi H3N2 vīrusa inaktivāciju veicināja fiziskā rezonanse, nevis termiskā iedarbība [13].
Salīdzinot ar elektromagnētisko viļņu termisko efektu, vīrusu inaktivācijai ar fizikālo rezonansi ir nepieciešami mazāki devas parametri, kas ir zemāki par Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūta (IEEE) noteiktajiem mikroviļņu drošības standartiem [2, 13]. Rezonanses frekvence un jaudas deva ir atkarīga no vīrusa fiziskajām īpašībām, piemēram, daļiņu izmēra un elastības, un visus vīrusus rezonanses frekvencē var efektīvi mērķēt uz inaktivāciju. Pateicoties augstajam iespiešanās ātrumam, jonizējošā starojuma trūkumam un labajai drošībai, vīrusu inaktivācija, ko izraisa CPET atermiskā iedarbība, ir daudzsološa cilvēka ļaundabīgo slimību ārstēšanā, ko izraisa patogēni vīrusi [14, 26].
Pamatojoties uz vīrusu inaktivāciju šķidrā fāzē un uz dažādu nesēju virsmas, elektromagnētiskie viļņi var efektīvi tikt galā ar vīrusu aerosoliem [1, 26], kas ir izrāviens un ir ļoti svarīgi, lai kontrolētu vīrusu pārnešanu. vīrusu un vīrusa pārnešanas novēršanu sabiedrībā. epidēmija. Turklāt šajā jomā liela nozīme ir elektromagnētisko viļņu fizikālās rezonanses īpašību atklāšanai. Kamēr ir zināma konkrēta viriona rezonanses frekvence un elektromagnētiskie viļņi, var mērķēt uz visiem vīrusiem, kas atrodas brūces rezonanses frekvenču diapazonā, ko nevar panākt ar tradicionālajām vīrusu inaktivācijas metodēm [13,14,26]. Vīrusu elektromagnētiskā inaktivācija ir daudzsološs pētījums ar lielu pētniecības un lietišķo vērtību un potenciālu.
Salīdzinot ar tradicionālajām vīrusu iznīcināšanas tehnoloģijām, elektromagnētiskajiem viļņiem piemīt vienkāršas, efektīvas un praktiskas vides aizsardzības īpašības, iznīcinot vīrusus, pateicoties to unikālajām fizikālajām īpašībām [2, 13]. Tomēr daudzas problēmas joprojām pastāv. Pirmkārt, mūsdienu zināšanas aprobežojas ar elektromagnētisko viļņu fizikālajām īpašībām, un enerģijas izmantošanas mehānisms elektromagnētisko viļņu emisijas laikā nav atklāts [10, 27]. Mikroviļņi, tostarp milimetru viļņi, plaši izmantoti vīrusu inaktivācijas un tās mehānismu pētīšanai, tomēr par elektromagnētisko viļņu pētījumiem citās frekvencēs, īpaši frekvencēs no 100 kHz līdz 300 MHz un no 300 GHz līdz 10 THz, nav ziņots. Otrkārt, nav noskaidrots patogēno vīrusu iznīcināšanas mehānisms ar elektromagnētiskajiem viļņiem, un ir pētīti tikai sfēriski un stieņveida vīrusi [2]. Turklāt vīrusa daļiņas ir mazas, bez šūnām, viegli mutē un ātri izplatās, kas var novērst vīrusa inaktivāciju. Elektromagnētisko viļņu tehnoloģija joprojām ir jāuzlabo, lai pārvarētu šķērsli patogēno vīrusu inaktivēšanai. Visbeidzot, liela starojuma enerģijas absorbcija, ko veic vidē esošās polārās molekulas, piemēram, ūdens molekulas, rada enerģijas zudumus. Turklāt SRET efektivitāti var ietekmēt vairāki neidentificēti mehānismi vīrusos [28]. SRET efekts var arī modificēt vīrusu, lai tas pielāgotos tā videi, izraisot izturību pret elektromagnētiskajiem viļņiem [29].
Nākotnē vīrusu inaktivācijas tehnoloģija, izmantojot elektromagnētiskos viļņus, ir jāturpina uzlabot. Fundamentāliem zinātniskiem pētījumiem jābūt vērstiem uz vīrusu inaktivācijas mehānismu ar elektromagnētiskajiem viļņiem. Piemēram, būtu sistemātiski jāizskaidro vīrusu enerģijas izmantošanas mehānisms, pakļaujot to elektromagnētiskajiem viļņiem, detalizēts ne-termiskās iedarbības mehānisms, kas nogalina patogēnos vīrusus, un SRET efekta mehānisms starp elektromagnētiskajiem viļņiem un dažāda veida vīrusiem. Lietišķajos pētījumos jākoncentrējas uz to, kā novērst polāro molekulu pārmērīgu starojuma enerģijas absorbciju, jāpēta dažādu frekvenču elektromagnētisko viļņu ietekme uz dažādiem patogēniem vīrusiem, kā arī jāpēta elektromagnētisko viļņu netermiskā ietekme patogēno vīrusu iznīcināšanā.
Elektromagnētiskie viļņi ir kļuvuši par daudzsološu metodi patogēnu vīrusu inaktivācijai. Elektromagnētisko viļņu tehnoloģijai ir zems piesārņojums, zemas izmaksas un augsta patogēnu vīrusu inaktivācijas efektivitāte, kas var pārvarēt tradicionālās pretvīrusu tehnoloģijas ierobežojumus. Tomēr ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noteiktu elektromagnētisko viļņu tehnoloģijas parametrus un noskaidrotu vīrusu inaktivācijas mehānismu.
Noteikta elektromagnētisko viļņu starojuma deva var iznīcināt daudzu patogēno vīrusu struktūru un aktivitāti. Vīrusu inaktivācijas efektivitāte ir cieši saistīta ar frekvenci, jaudas blīvumu un ekspozīcijas laiku. Turklāt potenciālie mehānismi ietver enerģijas pārneses termisko, atermālo un strukturālo rezonanses efektu. Salīdzinājumā ar tradicionālajām pretvīrusu tehnoloģijām, elektromagnētisko viļņu vīrusu inaktivācijai ir vienkāršības, augstas efektivitātes un zema piesārņojuma priekšrocības. Tāpēc elektromagnētisko viļņu izraisīta vīrusu inaktivācija ir kļuvusi par daudzsološu pretvīrusu paņēmienu turpmākiem lietojumiem.
U Yu. Mikroviļņu starojuma un aukstās plazmas ietekme uz bioaerosola aktivitāti un ar to saistītajiem mehānismiem. Pekinas universitāte. 2013. gads.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC u.c. Mikroviļņu rezonanses dipola savienojums un ierobežotas akustiskās svārstības bakulovīrusos. Zinātniskais ziņojums 2017; 7(1):4611.
Sidharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M u.c. HCV un HIV mikroviļņu inaktivācija: jauna pieeja, lai novērstu vīrusa pārnešanu injicējamo narkotiku lietotāju vidū. Zinātniskais ziņojums 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Slimnīcu dokumentu piesārņojuma izmeklēšana un eksperimentālā novērošana ar mikroviļņu dezinfekciju [J] Ķīniešu medicīnas žurnāls. 1987. gads; 4:221-2.
Sun Wei Sākotnējais pētījums par nātrija dihlorizocianāta inaktivācijas mehānismu un efektivitāti pret bakteriofāgu MS2. Sičuaņas universitāte. 2007. gads.
Yang Li Sākotnējais pētījums par o-ftalaldehīda inaktivācijas efektu un darbības mehānismu uz bakteriofāgu MS2. Sičuaņas universitāte. 2007. gads.
Wu Ye, Jao jaunkundze. Gaisā pārnēsāta vīrusa in situ inaktivācija ar mikroviļņu starojumu. Ķīniešu zinātnes biļetens. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Koronavīrusi un poliovīrusi ir jutīgi pret īsiem W-joslas ciklotrona starojuma impulsiem. Vēstule par vides ķīmiju. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S u.c. Gripas vīrusa inaktivācija antigenitātes pētījumiem un rezistences testiem pret fenotipiskiem neiraminidāzes inhibitoriem. Klīniskās mikrobioloģijas žurnāls. 2010;48(3):928-40.
Zou Sjiņdži, Džan Lidzja, Liu Judzja, Li Ju, Džan Dzja, Lins Fudzja u.c. Pārskats par sterilizāciju mikroviļņu krāsnī. Guandunas mikroelementu zinātne. 2013;20(6):67-70.
Li Džidži. Mikroviļņu netermiskā bioloģiskā ietekme uz pārtikas mikroorganismiem un mikroviļņu sterilizācijas tehnoloģiju [JJ Southwestern Nationalities University (Dabas zinātņu izdevums). 2006. gads; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 smaile proteīna denaturācija pēc termiskās mikroviļņu apstarošanas. Zinātniskais ziņojums 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR u.c. Efektīva strukturālas rezonanses enerģijas pārnešana no mikroviļņiem uz ierobežotām akustiskām svārstībām vīrusos. Zinātniskais ziņojums 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Mērķtiecīga pretvīrusu terapija, izmantojot nejonizējošo staru terapiju SARS-CoV-2 ārstēšanai un sagatavošanās vīrusu pandēmijai: metodes, metodes un prakses piezīmes klīniskai lietošanai. PLOS Viens. 2021;16(5):e0251780.
Jans Huimings. Sterilizācija mikroviļņu krāsnī un to ietekmējošie faktori. Ķīniešu medicīnas žurnāls. 1993;(04):246-51.
Lapa WJ, Martin WG Mikrobu izdzīvošana mikroviļņu krāsnīs. Jūs varat J Mikroorganismi. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikroviļņu vai autoklāva apstrāde iznīcina infekciozā bronhīta vīrusa un putnu pneimovīrusa infekciozitāti, bet ļauj tos noteikt, izmantojot reversās transkriptāzes polimerāzes ķēdes reakciju. mājputnu slimība. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Citomegalovīrusa mikroviļņu izskaušana no mātes piena: izmēģinājuma pētījums. zīdīšanas zāles. 2016;11:186-7.
Van PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR u.c. SARS-CoV-2 vīrusa mikroviļņu rezonanses absorbcija. Zinātniskais ziņojums 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH uc UV-C (254 nm) letālā SARS-CoV-2 deva. Gaismas diagnostika Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M utt. Ātra un pilnīga SARS-CoV-2 inaktivācija ar UV-C. Zinātniskais ziņojums 2020; 10(1):22421.