Az elektromágneses hullámok hatása a patogén vírusokra és a kapcsolódó mechanizmusokra: áttekintés a Journal of Virology -ban

A patogén vírusfertőzések világszerte jelentős közegészségügyi problémává váltak. A vírusok megfertőzhetik az összes celluláris organizmust, és eltérő mértékű sérülést és károsodást okozhatnak, ami betegséghez és akár halálhoz vezet. Az erősen patogén vírusok, például a súlyos akut légzőszervi szindróma coronavirus 2 (SARS-COV-2) prevalenciájával sürgősen szükség van hatékony és biztonságos módszerek kidolgozására a patogén vírusok inaktiválására. A patogén vírusok inaktiválására szolgáló hagyományos módszerek praktikusak, de van bizonyos korlátozásuk. A nagy behatoló teljesítmény, a fizikai rezonancia és a szennyezés hiányának jellemzőivel az elektromágneses hullámok potenciális stratégiává váltak a patogén vírusok inaktiválására, és egyre növekvő figyelmet vonzanak. Ez a cikk áttekintést nyújt a legújabb publikációkról az elektromágneses hullámok patogén vírusokra és mechanizmusaira gyakorolt ​​hatásáról, valamint az elektromágneses hullámok használatának kilátásairól a patogén vírusok inaktiválására, valamint az ilyen inaktiválás új ötleteire és módszereire.
Számos vírus gyorsan elterjedt, hosszú ideig fennmarad, nagyon patogén, és globális járványt és súlyos egészségügyi kockázatokat okozhat. A megelőzés, a kimutatás, a tesztelés, a felszámolás és a kezelés kulcsfontosságú lépés a vírus terjedésének megakadályozására. A patogén vírusok gyors és hatékony eliminációja magában foglalja a profilaktikus, védő és a forrás eliminációját. A patogén vírusok fiziológiai pusztítással történő inaktiválása fertőzőképességük, patogenitásuk és reproduktív képességük csökkentése érdekében hatékony módszer az eliminációjukra. A hagyományos módszerek, beleértve a magas hőmérsékletet, a vegyi anyagokat és az ionizáló sugárzást, hatékonyan inaktiválhatják a patogén vírusokat. Ezeknek a módszereknek azonban továbbra is vannak korlátozásai. Ezért továbbra is sürgősen szükség van innovatív stratégiák kidolgozására a patogén vírusok inaktiválására.
Az elektromágneses hullámok kibocsátásának előnyei vannak a nagy behatoló teljesítmény, a gyors és egységes fűtés, a mikroorganizmusokkal való rezonancia és a plazma felszabadulásának, és várhatóan gyakorlati módszerré válik a patogén vírusok inaktiválására [1,2,3]. A múlt században kimutatták az elektromágneses hullámok képességét a patogén vírusok inaktiválására [4]. Az utóbbi években az elektromágneses hullámok használata a patogén vírusok inaktiválására egyre nagyobb figyelmet keltett. Ez a cikk az elektromágneses hullámok hatását tárgyalja a patogén vírusokra és azok mechanizmusaira, amelyek hasznos útmutatásként szolgálhatnak az alap- és alkalmazott kutatáshoz.
A vírusok morfológiai tulajdonságai tükrözhetik a túlélést és a fertőzőképességet. Kimutatták, hogy az elektromágneses hullámok, különösen az ultra magas frekvenciájú (UHF) és az ultra magas frekvenciájú (EHF) elektromágneses hullámok megzavarhatják a vírusok morfológiáját.
Az MS2 (MS2) bakteriofágot gyakran használják különféle kutatási területeken, például fertőtlenítés -értékelés, kinetikus modellezés (vizes) és a vírusmolekulák biológiai jellemzése [5, 6]. Wu megállapította, hogy a 2450 MHz -es és 700 W -os mikrohullámú sütők az MS2 vízi fágok aggregációt és szignifikáns zsugorodást okoztak 1 perc közvetlen besugárzás után [1]. További vizsgálat után megfigyelték az MS2 fág felületének törését is [7]. A Kaczmarczyk [8] a Coronavírus 229E (COV-229E) mintáinak szuszpenzióit milliméteres hullámokkal tette ki, 95 GHz frekvenciájú és 70–100 W/cm2 teljesítmény-sűrűséggel 0,1 másodpercig. Nagy lyukak találhatók a vírus durva gömbhéjában, ami tartalmának elvesztéséhez vezet. Az elektromágneses hullámoknak való kitettség a vírusos formákhoz pusztító lehet. Ugyanakkor a morfológiai tulajdonságok, például az alak, az átmérő és a felület simaságának változásai az elektromágneses sugárzású vírusnak való kitettség után ismeretlenek. Ezért fontos elemezni a morfológiai tulajdonságok és a funkcionális rendellenességek kapcsolatát, amelyek értékes és kényelmes mutatókat nyújthatnak a vírus inaktiválásának értékeléséhez [1].
A vírusszerkezet általában belső nukleinsavból (RNS vagy DNS) és egy külső kapszidból áll. A nukleinsavak meghatározzák a vírusok genetikai és replikációs tulajdonságait. A kapszid a rendszeresen elrendezett fehérje alegységek külső rétege, a vírusrészecskék alapvető állványa és antigén komponense, valamint a nukleinsavakat is védi. A legtöbb vírus borítékszerkezete lipidekből és glikoproteinekből áll. Ezenkívül a borítékfehérjék meghatározzák a receptorok specifitását, és szolgálnak a fő antigénekként, amelyeket a gazda immunrendszere felismerhet. A teljes szerkezet biztosítja a vírus integritását és genetikai stabilitását.
A kutatások kimutatták, hogy az elektromágneses hullámok, különösen az UHF elektromágneses hullámok károsíthatják a betegséget okozó vírusok RNS-jét. A WU [1] közvetlenül az MS2 vírus vizes környezetét 2450 MHz -es mikrohullámúknak tette ki 2 percig, és elemezte az A proteint kódoló géneket, a kapszidfehérjét, a replikázfehérjét és a hasítási fehérjét gélelektroforézissel és reverz transzkripciós polimeráz lánc reakcióval. RT-PCR). Ezeket a géneket fokozatosan megsemmisítették a növekvő teljesítménysűrűséggel, és még a legnagyobb teljesítménysűrűségnél eltűntek. Például az A gén (934 bp) protein expressziója szignifikánsan csökkent az elektromágneses hullámok expozíciója után, 119 és 385 W teljesítményű, és teljesen eltűnt, amikor a teljesítménysűrűség 700 W -ra nőtt. Ezek az adatok azt mutatják, hogy az elektromágneses hullámok képesek, Az adagtól függően elpusztíthatja a vírusok nukleinsavak szerkezetét.
A legfrissebb tanulmányok kimutatták, hogy az elektromágneses hullámok patogén vírusfehérjékre gyakorolt ​​hatása elsősorban a mediátorokra gyakorolt ​​közvetett termikus hatásokon és a protein szintézisre gyakorolt ​​közvetett hatásán alapul, a nukleinsavak megsemmisítése miatt [1, 3, 8, 9]. Az athermikus hatások azonban megváltoztathatják a vírusfehérjék polaritását vagy szerkezetét is [1, 10, 11]. Az elektromágneses hullámok közvetlen hatása az alapvető szerkezeti/nem szerkezeti fehérjékre, például a kapszisfehérjékre, a borítékfehérjékre vagy a patogén vírusok tüskefehérjékére, még mindig további vizsgálatot igényel. A közelmúltban azt javasolták, hogy 2 perces elektromágneses sugárzás 2,45 GHz -es frekvencián, 700 W teljesítményű, kölcsönhatásba léphet a fehérje töltések különböző frakcióival forró foltok képződésével és az elektromos mezők oszcilláló elektromágneses hatásain keresztül [12].
A patogén vírus borítéka szorosan kapcsolódik annak képességéhez, hogy megfertőződjön vagy betegséget okozjon. Számos tanulmány jelentette, hogy az UHF és a mikrohullámú elektromágneses hullámok megsemmisíthetik a betegséget okozó vírusok héját. Mint fentebb említettük, különálló lyukakat lehet kimutatni a 229E coronavírus vírusos borítékában, miután a 95 GHz -es milliméteres hullámnak 70–100 W/cm2 teljesítmény -sűrűségű 0,1 másodperces expozíciója volt [8]. Az elektromágneses hullámok rezonáns energiaátvitelének hatása elegendő stresszt okozhat a vírus boríték szerkezetének elpusztításához. A borított vírusok esetében a boríték megszakadása után a fertőzőképesség vagy valamilyen aktivitás általában csökken vagy teljesen elveszik [13, 14]. Yang [13] a H3N2 (H3N2) influenzavírust és a H1N1 (H1N1) influenza vírust 8,35 GHz, 320 W/m² és 7 GHz, 308 W/M² -en, 15 percig fedezte fel. Az elektromágneses hullámoknak kitett patogén vírusok RNS-jeleinek összehasonlításához és egy fragmentált modellnek, amelyet fagyasztott és azonnal felolvasztott folyékony nitrogénben több ciklushoz, RT-PCR-t végeztünk. Az eredmények azt mutatták, hogy a két modell RNS -jelei nagyon következetesek. Ezek az eredmények azt jelzik, hogy a vírus fizikai szerkezete megszakad, és a boríték szerkezetét a mikrohullámú sugárzásnak való kitettség után megsemmisítik.
A vírus aktivitását jellemezheti annak képessége, hogy képes -e megfertőzni, megismételni és átírni. A vírusfertőzőképességet vagy az aktivitást általában a vírustiterek mérésére plakkvizsgálatok, szövettenyésztési medián dózis (TCID50) vagy luciferáz riporter génaktivitással történő mérésével kell meghatározni. De közvetlenül az élő vírus izolálásával vagy a vírus antigén, a vírusrészecske sűrűségének, a vírus túlélésének stb. Elemzésével is értékelhető.
Úgy tűnik, hogy az UHF, az SHF és az EHF elektromágneses hullámok közvetlenül inaktiválhatják a vírusos aeroszolokat vagy a vízben terjedő vírusokat. Wu [1] kitett MS2 bakteriofág aeroszol, amelyet laboratóriumi porlasztó által generált elektromágneses hullámok, 2450 MHz frekvenciájú és 700 W teljesítményű 1,7 percig, míg az MS2 bakteriofág túlélési aránya csak 8,66%volt. Az MS2 vírusos aeroszolhoz hasonlóan a vizes MS2 91,3% -át 1,5 percen belül inaktiváltuk, miután azonos dózisú elektromágneses hullámok voltak kitéve. Ezenkívül az elektromágneses sugárzás képessége az MS2 vírus inaktiválására pozitív korrelációban volt a teljesítmény sűrűségével és az expozíciós idővel. Amikor azonban a deaktivációs hatékonyság eléri a maximális értéket, a deaktivációs hatékonyságot nem lehet javítani az expozíciós idő növelésével vagy az energia sűrűségének növelésével. Például az MS2 vírus minimális túlélési aránya 2,65% - 4,37% volt a 2450 MHz és 700 W elektromágneses hullámok expozíciója után, és az expozíciós idő növekedésével nem találtak szignifikáns változást. Siddharta [3] besugárzott egy hepatitis C vírust (HCV)/1. típusú humán immunhiány vírust (HIV-1) tartalmazó sejttenyésztési szuszpenziót, elektromágneses hullámokkal 2450 MHz-es frekvencián és 360 W teljesítményű. Megállapították, hogy a vírusciterek jelentősen csökkentek. 3 perces expozíció után, jelezve, hogy az elektromágneses hullám sugárzása hatékony a HCV és a HIV-1 fertőzőképesség ellen, és megakadályozza a továbbítást vírus még akkor is, ha együtt vannak kitéve. A HCV sejttenyészetek és a HIV-1 szuszpenziók besugárzásakor, alacsony teljesítményű elektromágneses hullámokkal, 2450 MHz frekvenciájú, 90 W vagy 180 W frekvenciával, a vírus titerének nem változása, és a luciferáz riporter aktivitása határozza meg, és a vírusfertőzőképesség jelentős változása. megfigyelték. 600 és 800 W hőmérsékleten 1 percig, mindkét vírus fertőzőképessége nem csökkent szignifikánsan, ami feltételezhetően kapcsolódik az elektromágneses hullám sugárzásának és a kritikus hőmérséklet -expozíció idejéhez.
Kaczmarczyk [8] először bemutatta az EHF elektromágneses hullámok halálát a vízben terjedő patogén vírusok ellen 2021 -ben. 2 másodpercig. A két patogén vírus inaktivációs hatékonysága 99,98%, illetve 99,375% volt. amely azt jelzi, hogy az EHF elektromágneses hullámai széles körű alkalmazási kilátásokkal bírnak a vírus inaktiválásának területén.
A vírusok UHF inaktiválásának hatékonyságát különféle közegekben, például anyatejben és néhány otthonban használt anyagban is értékelték. A kutatók az adenovírus (ADV), az 1. típusú poliovírus (PV-1), a herpesvírus 1 (HV-1) és a rhinovírus (RHV) által szennyezett érzéstelenítési maszkokat 2450 MHz frekvencián és 720 watt teljesítményű elektromágneses sugárzással fedezték fel. Beszámoltak arról, hogy az ADV és a PV-1 antigének vizsgálata negatívvá vált, és a HV-1, a PIV-3 és az RHV titerek nullára estek, jelezve az összes vírus teljes inaktiválását 4 perc expozíció után [15, 16]. Elhafi [17] közvetlenül kitett tamponokat, amelyeket madárfertőző hörghurut vírussal (IBV), madár pneumovírussal (APV), Newcastle -kórvírussal (NDV) és madárinfluenza vírussal (AIV) fertőztek egy 2450 MHz -es, 900 W -os mikrowave kedvelőbe. elveszítik a fertőzőképességüket. Közülük az APV -t és az IBV -t emellett az 5. generáció csirkeembriókából nyert légcsőszervek kultúrájában is kimutatták. Noha a vírust nem lehetett izolálni, a vírus nukleinsavat még mindig kimutatták az RT-PCR-rel. Ben-Shoshan [18] közvetlenül a 2450 MHz-es, 750 W elektromágneses hullámok 15 citomegalovírus (CMV) pozitív anyatejmintát tettek ki 30 másodpercig. Az antigén detektálása héj-vial segítségével a CMV teljes inaktiválását mutatta. 500 W -nál azonban a 15 mintából 2 nem éri el a teljes inaktivációt, ami pozitív korrelációt jelez az inaktivációs hatékonyság és az elektromágneses hullámok teljesítménye között.
Érdemes megjegyezni, hogy Yang [13] megjósolta az elektromágneses hullámok és a vírusok közötti rezonáns gyakoriságot a bevált fizikai modellek alapján. A H3N2 vírusrészecskék szuszpenziója, 7,5 × 1014 M-3 sűrűséggel, amelyet a vírus-érzékeny Madin Darby kutya vesejtek (MDCK) termeltek, közvetlenül az elektromágneses hullámoknak tettek ki 8 GHz frekvencián és 820-as teljesítménynek, 820-as teljesítménynek. W/m² 15 percig. A H3N2 vírus inaktivációjának szintje eléri a 100%-ot. A 82 W/m2 elméleti küszöbértéknél azonban a H3N2 vírusnak csak 38% -a volt inaktiválva, ami arra utal, hogy az EM-közvetített vírus inaktiváció hatékonysága szorosan kapcsolódik az energia sűrűségéhez. E tanulmány alapján Barbora [14] kiszámította a rezonáns frekvenciatartományt (8,5–20 GHz) az elektromágneses hullámok és a SARS-COV-2 között, és arra a következtetésre jutott, hogy a SARS-COV-2 7,5 × 1014 M-3 az elektromágneses hullámoknak kitett hullámnak kitett egy hullámot. 10-17 GHz frekvenciával és 14,5 ± 1 tömeg/m2 teljesítménysűrűséggel kb. 15 percig 100% -os deaktiválást eredményez. A Wang [19] nemrégiben végzett tanulmánya kimutatta, hogy a SARS-COV-2 rezonáns frekvenciái 4 és 7,5 GHz, megerősítve a vírus titertől független rezonáns frekvenciák létezését.
Összegezve, elmondhatjuk, hogy az elektromágneses hullámok befolyásolhatják az aeroszolokat és a szuszpenziókat, valamint a vírusok felületeken történő aktivitását. Megállapítottuk, hogy az inaktiváció hatékonysága szorosan kapcsolódik az elektromágneses hullámok gyakoriságához és teljesítményéhez, valamint a vírus növekedéséhez használt tápközeghez. Ezenkívül a fizikai rezonanciákon alapuló elektromágneses frekvenciák nagyon fontosak a vírus inaktiválásához [2, 13]. Eddig az elektromágneses hullámok a patogén vírusok aktivitására gyakorolt ​​hatása elsősorban a fertőzőképesség megváltoztatására összpontosított. A komplex mechanizmus miatt számos tanulmány beszámolt az elektromágneses hullámok hatásáról a patogén vírusok replikációjára és transzkripciójára.
Azok a mechanizmusok, amelyek révén az elektromágneses hullámok inaktiválják a vírusokat, szorosan kapcsolódnak a vírus típusához, az elektromágneses hullámok frekvenciájához és erejéhez, valamint a vírus növekedési környezetéhez, de nagyrészt fel nem fedeztek. A legújabb kutatások a termikus, athermális és szerkezeti rezonancia -transzfer mechanizmusaira összpontosítottak.
A termikus hatást úgy értjük, hogy a hőmérséklet növekedése, amelyet az elektromágneses hullámok hatása alatt nagysebességű forgás, ütközés és súrlódás okoz a poláris molekulákban. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az elektromágneses hullámok növelhetik a vírus hőmérsékletét a fiziológiai tolerancia küszöbértéke fölé, ami a vírus halálát okozhatja. A vírusok azonban kevés poláris molekulát tartalmaznak, ami arra utal, hogy a vírusokra gyakorolt ​​közvetlen hőhatás ritka [1]. Éppen ellenkezőleg, sokkal több poláris molekula van a közepes és a környezetben, például a vízmolekulák, amelyek az elektromágneses hullámok által gerjesztett váltakozó elektromos mezőnek megfelelően mozognak, súrlódás révén hőt generálva. A hőt ezután a vírusra továbbítják, hogy növeljék a hőmérsékletet. Amikor a tolerancia küszöböt túllépik, a nukleinsavak és fehérjék megsemmisülnek, ami végül csökkenti a fertőzőképességet és még a vírust is inaktiválja.
Számos csoport beszámolt arról, hogy az elektromágneses hullámok csökkenthetik a vírusok fertőzőképességét termikus expozíció révén [1, 3, 8]. A Kaczmarczyk [8] a 229E coronavírus szuszpenziókat az elektromágneses hullámoknak tette ki, 95 GHz frekvencián, 70–100 W/cm² teljesítménysűrűséggel 0,2-0,7 másodpercig. Az eredmények azt mutatták, hogy a folyamat során 100 ° C hőmérséklet -növekedés hozzájárult a vírus morfológiájának megsemmisítéséhez és a vírus aktivitásának csökkentéséhez. Ezek a hőhatások magyarázhatók az elektromágneses hullámok hatására a környező vízmolekulákra. Siddharta [3] Besugárzott HCV-tartalmú sejttenyésztési szuszpenziók különböző genotípusok, beleértve a GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A és GT7A-t, elektromágneses hullámokkal 2450 MHz frekvencián, és 90 W és 180 W, 360 teljesítmény W, 600 W és 800 tedd a sejttenyésztő közeg hőmérsékletének növekedésével 26 ° C - 92 ° C, az elektromágneses sugárzás csökkentette a vírus fertőzőképességét vagy teljesen inaktiválta a vírust. De a HCV rövid ideig az elektromágneses hullámoknak volt kitéve alacsony energiával (90 vagy 180 W, 3 perc) vagy magasabb energiával (600 vagy 800 W, 1 perc), míg A vírust nem figyelték meg fertőzőképesség vagy aktivitás.
A fenti eredmények azt mutatják, hogy az elektromágneses hullámok termikus hatása kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a patogén vírusok fertőzõségét vagy aktivitását. Ezenkívül számos tanulmány kimutatta, hogy az elektromágneses sugárzás termikus hatása hatékonyabban inaktiválja a patogén vírusokat, mint az UV-C és a hagyományos melegítés [8, 20, 21, 22, 23, 24].
A termikus hatások mellett az elektromágneses hullámok megváltoztathatják a molekulák, például a mikrobiális fehérjék és a nukleinsavak polaritását is, ami a molekulák forgását és rezgését okozva, ami csökkenti az életképességet vagy akár a halált is [10]. Úgy gondolják, hogy az elektromágneses hullámok polaritásának gyors váltása protein polarizációt okoz, ami a fehérje szerkezetének csavarodásához és görbületéhez vezet, és végül a fehérje denaturációjához [11].
Az elektromágneses hullámok nem -termikus hatása a vírus inaktivációjára továbbra is ellentmondásos, de a legtöbb tanulmány pozitív eredményeket mutatott [1, 25]. Mint fentebb említettük, az elektromágneses hullámok közvetlenül behatolhatnak az MS2 vírus borítékfehérjébe és elpusztíthatják a vírus nukleinsavját. Ezenkívül az MS2 vírus aeroszolok sokkal érzékenyebbek az elektromágneses hullámokra, mint a vizes MS2. A kevésbé poláris molekulák, például a vízmolekulák miatt az MS2 vírus aeroszolokat körülvevő környezetben az athermikus hatások kulcsszerepet játszhatnak az elektromágneses hullám által közvetített vírus inaktivációjában [1].
A rezonancia jelensége arra utal, hogy egy fizikai rendszer hajlamos arra, hogy több energiát vegye fel a környezetéből természetes frekvenciáján és hullámhosszán. A rezonancia a természet sok helyén fordul elő. Ismert, hogy a vírusok ugyanolyan frekvenciájú mikrohullámúakkal rezonálnak korlátozott akusztikus dipól módban, egy rezonancia jelenségben [2, 13, 26]. Az elektromágneses hullám és a vírus közötti kölcsönhatás rezonáns módjai egyre nagyobb figyelmet vonzanak. A hatékony szerkezeti rezonancia energiaátvitel (SRET) hatása az elektromágneses hullámoktól a zárt akusztikus oszcillációkig (CAV) a vírusokban a vírusmembrán repedéséhez vezethet, mivel az ellentétes mag-kapszid rezgések. Ezenkívül az SRET általános hatékonysága a környezet természetéhez kapcsolódik, ahol a vírusrészecske mérete és pH -ja meghatározza a rezonancia gyakoriságát és az energia abszorpcióját [2, 13, 19].
Az elektromágneses hullámok fizikai rezonancia hatása kulcsszerepet játszik a borított vírusok inaktiválásában, amelyeket a vírusfehérjékbe beágyazott kettős rétegmembrán vesz körül. A kutatók azt találták, hogy a H3N2 deaktiválása 6 GHz frekvenciájú elektromágneses hullámokkal és 486 W/m² teljesítmény -sűrűséggel elsősorban a héj fizikai törése okozta a rezonancia hatás miatt [13]. A H3N2 szuszpenzió hőmérséklete mindössze 7 ° C -tal nőtt 15 perces expozíció után, azonban a humán H3N2 vírus hőmelegítéssel történő inaktiválására 55 ° C feletti hőmérséklet szükséges [9]. Hasonló jelenségeket figyeltünk meg olyan vírusok esetében, mint a SARS-COV-2 és a H3N1 [13, 14]. Ezenkívül a vírusok elektromágneses hullámok általi inaktiválása nem vezet a vírus RNS genomok lebomlásához [1,13,14]. Így a H3N2 vírus inaktiválását a fizikai rezonancia, nem pedig a termikus expozíció támogatta [13].
Az elektromágneses hullámok termikus hatásaival összehasonlítva a vírusok fizikai rezonancia általi inaktiválása alacsonyabb dózisú paraméterekre van szükség, amelyek az Elektromos és Elektronikai Mérnökök Intézetének (IEEE) által létrehozott mikrohullámú biztonsági előírások alatt vannak [2, 13]. A rezonancia gyakorisága és az energiadózis a vírus fizikai tulajdonságaitól, például a részecskeméret és a rugalmasságtól függ, és a rezonancia frekvencián belüli összes vírus hatékonyan megcélozható az inaktiválásra. A magas penetrációs sebesség, az ionizáló sugárzás hiánya és a jó biztonság miatt a CPET athermikus hatása által közvetített vírus inaktiváció ígéretes az emberi rosszindulatú betegségek kezelésére, amelyeket patogén vírusok okoznak [14, 26].
A vírusok inaktiválásának a folyadékfázisban és a különféle táptalajok felületén történő megvalósítása alapján az elektromágneses hullámok hatékonyan kezelhetik a vírus aeroszolokat [1, 26], amely áttörés és nagy jelentőséggel bír a vírus és a vírus átterjedésének megakadályozása a társadalomban. járvány. Ezenkívül az elektromágneses hullámok fizikai rezonancia tulajdonságainak felfedezése nagy jelentőséggel bír ezen a területen. Mindaddig, amíg egy adott virion és az elektromágneses hullámok rezonancia gyakorisága ismert, a seb rezonanciavezetési tartományán belüli összes vírus megcélozható, amelyet a hagyományos vírus inaktivációs módszerekkel nem lehet elérni [13,14,26]. A vírusok elektromágneses inaktiválása ígéretes kutatás, nagy kutatással és alkalmazott értékkel és potenciállal.
A hagyományos vírusgyilkossági technológiával összehasonlítva az elektromágneses hullámok az egyszerű, hatékony, gyakorlati környezetvédelem jellemzőivel rendelkeznek, amikor a vírusokat egyedülálló fizikai tulajdonságai miatt megölik [2, 13]. Sok probléma azonban továbbra is fennmarad. Először is, a modern ismeretek az elektromágneses hullámok fizikai tulajdonságaira korlátozódnak, és az energiafelhasználás mechanizmusát az elektromágneses hullámok kibocsátása során nem tették közzé [10, 27]. A mikrohullámokat, beleértve a milliméteres hullámokat, széles körben alkalmazták a vírus inaktiválásának és annak mechanizmusainak tanulmányozására, azonban az elektromágneses hullámok más frekvenciákon végzett vizsgálata, különösen a 100 kHz és 300 MHz közötti frekvenciákon, és 300 GHz -ről 10 THz -re nem számoltak be. Másodszor, a patogén vírusok elektromágneses hullámok általi elpusztításának mechanizmusát nem tisztázták, és csak gömb alakú és rúd alakú vírusokat vizsgáltak [2]. Ezenkívül a vírusrészecskék kicsi, sejtmentesek, könnyen mutálnak és gyorsan elterjednek, ami megakadályozhatja a vírus inaktiválódását. Az elektromágneses hullámtechnikát továbbra is javítani kell a patogén vírusok inaktiváló akadályának leküzdése érdekében. Végül, a sugárzó energia magas felszívódása a poláris molekulákkal, például a vízmolekulákban, energiavesztést eredményez. Ezenkívül az SRET hatékonyságát a vírusok számos azonosítatlan mechanizmusa befolyásolhatja [28]. Az SRET -effektus módosíthatja a vírust is, hogy alkalmazkodjon a környezetéhez, ami az elektromágneses hullámokkal szembeni rezisztenciát eredményez [29].
A jövőben tovább javítani kell a vírus inaktiválásának technológiáját az elektromágneses hullámok felhasználásával. Az alapvető tudományos kutatásoknak célja a vírus inaktiválásának elektromágneses hullámok általi mechanizmusának tisztázása. Például szisztematikusan tisztázni kell a vírusok elektromágneses hullámoknak, valamint a nem-termikus hullámok és a vírusok különféle típusai közötti srett hatás mechanizmusának a legfontosabb mechanizmusát, amely elpusztítja az elektromágneses hullámok között az elektromágneses hullámoknak, és a kórokozó vírusokat elpusztító nem-termikus hatás részletes mechanizmusát. Az alkalmazott kutatásoknak arra kell összpontosítaniuk, hogy miként lehet megakadályozni a sugárzási energia túlzott abszorpcióját a poláris molekulákkal, megvizsgálják a különböző frekvenciák elektromágneses hullámainak a különféle patogén vírusokra gyakorolt ​​hatását, és megvizsgálják az elektromágneses hullámok nem hermális hatásait a patogén vírusok megsemmisítésében.
Az elektromágneses hullámok ígéretes módszerré váltak a patogén vírusok inaktiválására. Az elektromágneses hullámtechnika előnyei vannak az alacsony szennyezés, az alacsony költségek és a magas kórokozó vírus inaktiválási hatékonyságának, amelyek képesek legyőzni a hagyományos vírusellenes technológia korlátait. További kutatásokra van szükség az elektromágneses hullámtechnika paramétereinek meghatározásához és a vírus inaktiváció mechanizmusának tisztázásához.
Egy bizonyos adag elektromágneses hullám sugárzás megsemmisítheti számos patogén vírus szerkezetét és aktivitását. A vírus inaktiválásának hatékonysága szorosan kapcsolódik a gyakorisághoz, az energia sűrűségéhez és az expozíciós időhöz. Ezenkívül a potenciális mechanizmusok magukban foglalják az energiaátvitel termikus, athermális és szerkezeti rezonancia hatásait. A hagyományos antivirális technológiákhoz képest az elektromágneses hullám alapú vírus inaktivációnak az egyszerűség, a nagy hatékonyság és az alacsony szennyezés előnyei vannak. Ezért az elektromágneses hullám által közvetített vírus inaktiváció ígéretes antivirális technikává vált a jövőbeli alkalmazásokhoz.
U yu. A mikrohullámú sugárzás és a hideg plazma hatása a bioaeroszol aktivitására és a kapcsolódó mechanizmusokra. Pekingi Egyetem. 2013. év.
Sun CK, Tsai YC, Chen YE, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. A mikrohullámúak és a korlátozott akusztikus oszcillációk rezonáns dipólus összekapcsolása a bakulovírusokban. 2017. évi tudományos jelentés; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. A HCV és a HIV mikrohullámú inaktiválása: új megközelítés a vírus átterjedésének megakadályozására az injektáló kábítószer -használók körében. 2016. évi tudományos jelentés; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. A kórházi dokumentumok szennyeződésének vizsgálata és kísérleti megfigyelése mikrohullámú fertőtlenítéssel [J] kínai orvosi folyóirat. 1987; 4: 221-2.
Sun Wei Az inaktivációs mechanizmus előzetes vizsgálata és a nátrium -diklór -focianát hatékonysága az MS2 bakteriofág ellen. Szecsuán Egyetem. 2007.
Yang Li előzetes vizsgálata az o-ftalaldehid inaktivációs hatásának és hatásmechanizmusának az MS2 bakteriofágra. Szecsuán Egyetem. 2007.
Wu Ye, Yao asszony. A levegőben lévő vírus inaktiválása in situ mikrohullámú sugárzással. Kínai tudományos közlemény. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. A koronavírusok és a poliovírusok érzékenyek a W-Band ciklotron sugárzás rövid impulzusára. Levél a környezeti kémiáról. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, Van der Vries E, Jacobi R, Pronk I., Boog S, et al. Influenzavírus inaktiváció az antigenitási vizsgálatokhoz és a fenotípusos neuraminidáz inhibitorokkal szembeni rezisztencia -vizsgálatokhoz. Journal of Clinical Mikrobiológia. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. A mikrohullámú sterilizáció áttekintése. Guangdong mikrotápanyag -tudomány. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. A mikrohullámúak nem -termikus biológiai hatása az élelmiszer -mikroorganizmusokra és a mikrohullámú sterilizációs technológiára [JJ Southwestern Nemzetiség Egyetem (Natural Science Edition). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 Spike fehérje denaturáció athermikus mikrohullámú besugárzáskor. 2021 tudományos jelentés; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr, et al. Hatékony szerkezeti rezonancia energiaátvitel a mikrohullámokból a vírusok korlátozott akusztikus rezgéseire. 2015. évi tudományos jelentés; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. Célzott antivirális terápia, nemionizáló sugárterápia alkalmazásával a SARS-COV-2-hez és a vírusos járvány előkészítéséhez: módszerek, módszerek és gyakorlati megjegyzések a klinikai alkalmazáshoz. PLOS One. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Mikrohullámú sterilizálás és befolyásoló tényezők. Kínai orvosi folyóirat. 1993; (04): 246-51.
WJ oldal, Martin WG A mikrohullámú sütőkben a mikrobák túlélése. Lehet, hogy j mikroorganizmusok. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS mikrohullámú vagy autokláv kezelés megsemmisíti a fertőző bronchitis vírus és a madár pneumovírus fertőzőképességét, de lehetővé teszi, hogy reverz transzkriptáz polimeráz láncreakcióval detektálhassák őket. baromfibetegség. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB A citomegalovírus mikrohullámú felszámolása az anyatejből: kísérleti tanulmány. szoptató gyógyszer. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. A SARS-COV-2 vírus mikrohullámú rezonancia abszorpciója. 2022 tudományos jelentés; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH stb. Könnyű diagnosztika fotódf. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, stb. A SARS-COV-2 gyors és teljes inaktivációja az UV-C által. 2020 -as tudományos jelentés; 10 (1): 22421.