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

A patogén vírusfertőzések világszerte jelentős népegészségügyi problémává váltak. A vírusok minden sejtes szervezetet megfertőzhetnek, és különböző fokú sérüléseket és károsodásokat okozhatnak, ami betegségekhez, sőt halálhoz is vezethet. A magas patogenitású vírusok, például a súlyos akut légúti szindróma koronavírus 2 (SARS-CoV-2) elterjedtsége miatt sürgősen szükség van hatékony és biztonságos módszerek kidolgozására a patogén vírusok inaktiválására. A patogén vírusok inaktiválására szolgáló hagyományos módszerek praktikusak, de vannak korlátai. A nagy áthatolóképesség, a fizikai rezonancia és a szennyezésmentesség jellemzői miatt az elektromágneses hullámok potenciális stratégiává váltak a patogén vírusok inaktiválására, és egyre nagyobb figyelmet vonzanak. Ez a cikk áttekintést nyújt az elektromágneses hullámok patogén vírusokra gyakorolt ​​hatásáról és mechanizmusairól, valamint az elektromágneses hullámok patogén vírusok inaktiválására való felhasználásának lehetőségeiről, valamint az ilyen inaktiválás új ötleteiről és módszereiről.
Sok vírus gyorsan terjed, hosszú ideig fennmarad, erősen patogén, globális járványokat és súlyos egészségügyi kockázatokat okozhat. A megelőzés, a kimutatás, a tesztelés, a felszámolás és a kezelés kulcsfontosságú lépések a vírus terjedésének megállításában. A patogén vírusok gyors és hatékony eliminációja magában foglalja a profilaktikus, védő és forrás eliminációt. A kórokozó vírusok fiziológiás megsemmisítéssel történő inaktiválása fertőzőképességük, patogenitásuk és szaporodási képességük csökkentése érdekében hatékony módszer az eliminációjukra. A hagyományos módszerek, beleértve a magas hőmérsékletet, a vegyszereket és az ionizáló sugárzást, hatékonyan inaktiválhatják a patogén vírusokat. Ezeknek a módszereknek azonban még vannak korlátai. Ezért továbbra is sürgősen szükség van innovatív stratégiák kidolgozására a patogén vírusok inaktiválására.
Az elektromágneses hullámok kibocsátásának előnye a nagy áthatolóerő, a gyors és egyenletes melegítés, a mikroorganizmusokkal való rezonancia és a plazmakibocsátás, és várhatóan praktikus módszerré válik a patogén vírusok inaktiválására [1,2,3]. Az elektromágneses hullámok patogén vírusok inaktiválására való képességét a múlt században mutatták be [4]. Az elmúlt években egyre nagyobb figyelmet kapott az elektromágneses hullámok használata a patogén vírusok inaktiválására. Ez a cikk az elektromágneses hullámok patogén vírusokra gyakorolt ​​hatását és azok mechanizmusait tárgyalja, amelyek hasznos útmutatóként szolgálhatnak az alap- és alkalmazott kutatásokhoz.
A vírusok morfológiai jellemzői olyan funkciókat tükrözhetnek, mint a túlélés és a fertőzőképesség. Bebizonyosodott, hogy az elektromágneses hullámok, különösen az ultramagas frekvenciájú (UHF) és az ultra magas frekvenciájú (EHF) elektromágneses hullámok, megzavarhatják a vírusok morfológiáját.
Az MS2 bakteriofágot (MS2) gyakran használják különféle kutatási területeken, mint például a fertőtlenítés értékelése, a kinetikai modellezés (vizes) és a vírusmolekulák biológiai jellemzése [5, 6]. Wu azt találta, hogy a 2450 MHz-es és 700 W-os mikrohullámok aggregációt és jelentős zsugorodást okoztak az MS2 vízi fágokban 1 perces közvetlen besugárzás után [1]. További vizsgálatok után az MS2 fág felszínén is törést figyeltek meg [7]. Kaczmarczyk [8] a koronavírus 229E (CoV-229E) mintáinak szuszpenzióit 95 GHz-es frekvenciájú és 70-100 W/cm2 teljesítménysűrűségű milliméteres hullámoknak tette ki 0,1 másodpercig. A vírus durva gömbhéjában nagy lyukak találhatók, ami a vírus tartalmának elvesztéséhez vezet. Az elektromágneses hullámoknak való kitettség pusztító hatással lehet a vírusos formákra. A morfológiai tulajdonságokban, például az alakban, az átmérőben és a felület simaságában bekövetkezett változások azonban nem ismertek a vírusnak elektromágneses sugárzással való érintkezést követően. Ezért fontos elemezni a morfológiai jellemzők és a funkcionális rendellenességek közötti kapcsolatot, amely értékes és kényelmes indikátorokat jelenthet a vírus inaktivációjának felméréséhez [1].
A vírus szerkezete általában egy belső nukleinsavból (RNS vagy DNS) és egy külső kapszidból áll. A nukleinsavak meghatározzák a vírusok genetikai és replikációs tulajdonságait. A kapszid a szabályosan elrendezett fehérje alegységek külső rétege, a vírusrészecskék alapvető váza és antigén komponense, valamint védi a nukleinsavakat. A legtöbb vírus burokszerkezete lipidekből és glikoproteinekből áll. Ezenkívül a burokfehérjék meghatározzák a receptorok specifitását, és fő antigénekként szolgálnak, amelyeket a gazdaszervezet 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-ét. Wu [1] közvetlenül az MS2 vírus vizes környezetét 2450 MHz-es mikrohullámoknak tette ki 2 percig, és gélelektroforézissel és reverz transzkripciós polimeráz láncreakcióval elemezte a protein A-t, kapszidfehérjét, replikáz fehérjét és hasítási fehérjét kódoló géneket. RT-PCR). Ezek a gének a teljesítménysűrűség növekedésével fokozatosan elpusztultak, és a legnagyobb teljesítménysűrűségnél el is tűntek. Például a protein A gén (934 bp) expressziója jelentősen csökkent 119 és 385 W teljesítményű elektromágneses hullámok hatására, és teljesen eltűnt, amikor a teljesítménysűrűséget 700 W-ra növelték. Ezek az adatok azt mutatják, hogy az elektromágneses hullámok dózistól függően tönkreteszi a vírusok nukleinsavainak szerkezetét.
A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy az elektromágneses hullámok patogén vírusfehérjékre gyakorolt ​​hatása főként a mediátorokra kifejtett közvetett termikus hatásukon, illetve a nukleinsavak pusztulása következtében a fehérjeszintézisre gyakorolt ​​közvetett hatásukon alapul [1, 3, 8, 9]. Az atermikus hatások azonban megváltoztathatják a vírusfehérjék polaritását vagy szerkezetét is [1, 10, 11]. Az elektromágneses hullámok közvetlen hatása alapvető szerkezeti/nem szerkezeti fehérjékre, például kapszidfehérjékre, burokfehérjékre vagy patogén vírusok tüskefehérjére még további vizsgálatokat igényel. A közelmúltban felmerült, hogy 2 percnyi elektromágneses sugárzás 2,45 GHz-es frekvencián, 700 W teljesítménnyel kölcsönhatásba léphet a fehérjetöltések különböző frakcióival forró pontok és oszcilláló elektromos mezők kialakítása révén, tisztán elektromágneses hatások révén [12].
A patogén vírus buroka szorosan összefügg azzal a képességével, hogy képes megfertőzni vagy betegséget okozni. Számos tanulmány beszámolt arról, hogy az UHF és a mikrohullámú elektromágneses hullámok elpusztíthatják a betegséget okozó vírusok héját. Mint fentebb említettük, a 70-100 W/cm2 teljesítménysűrűségű 95 GHz-es milliméteres hullám 0,1 másodperces expozíciója után különálló lyukak észlelhetők a 229E koronavírus vírusburján [8]. Az elektromágneses hullámok rezonáns energiaátvitelének hatása elegendő feszültséget okozhat a vírusburok szerkezetének tönkretételéhez. Burkolt vírusok esetében a burok felszakadása után a fertőzőképesség vagy valamilyen aktivitás általában csökken, vagy teljesen megszűnik [13, 14]. Yang [13] a H3N2 (H3N2) influenzavírust és a H1N1 (H1N1) influenzavírust 8,35 GHz-es, 320 W/m²-es, illetve 7 GHz-es, 308 W/m²-es mikrohullámoknak tette ki 15 percig. Az elektromágneses hullámoknak kitett patogén vírusok RNS-jeleinek összehasonlítására egy töredezett, több cikluson át folyékony nitrogénben fagyasztott és azonnal felolvasztott modellel RT-PCR-t végeztünk. Az eredmények azt mutatták, hogy a két modell RNS jelei nagyon konzisztensek. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a vírus fizikai szerkezete megbomlik, és a burok szerkezete megsemmisül a mikrohullámú sugárzás hatására.
A vírus aktivitását a fertőzés, a replikáció és az átírás képessége jellemezheti. A vírus fertőzőképességét vagy aktivitását általában a vírustiterek plakkvizsgálatok, a szövettenyészet medián fertőző dózisának (TCID50) vagy a luciferáz riportergén aktivitásának használatával történő mérésével értékelik. De közvetlenül is értékelhető élő vírus izolálásával vagy vírusantigén, vírusrészecske-sűrűség, vírus túlélés stb. elemzésével.
Beszámoltak arról, hogy az UHF, SHF és EHF elektromágneses hullámok közvetlenül inaktiválhatják a vírusos aeroszolokat vagy a vízben terjedő vírusokat. Wu [1] a laboratóriumi porlasztó által generált MS2 bakteriofág aeroszolt 2450 MHz frekvenciájú és 700 W teljesítményű elektromágneses hullámoknak tette ki 1,7 percig, míg az MS2 bakteriofág túlélési aránya csak 8,66% volt. Az MS2 vírusaeroszolhoz hasonlóan a vizes MS2 91,3%-a inaktiválódott 1,5 percen belül az azonos dózisú elektromágneses hullámok expozíciója után. Ezenkívül az elektromágneses sugárzás azon képessége, hogy inaktiválja az MS2 vírust, pozitívan korrelált a teljesítménysűrűséggel és az expozíciós idővel. Amikor azonban a deaktiválási hatásfok eléri a maximális értéket, a deaktiválási hatásfok nem javítható az expozíciós idő növelésével vagy a teljesítménysűrűség növelésével. Például az MS2 vírus minimális túlélési aránya 2,65% és 4,37% között volt a 2450 MHz-es és 700 W-os elektromágneses hullámok expozíciója után, és nem találtak jelentős változásokat az expozíciós idő növekedésével. Siddharta [3] egy hepatitis C vírust (HCV)/1-es típusú humán immunhiány vírust (HIV-1) tartalmazó sejttenyészet szuszpenziót sugárzott be elektromágneses hullámokkal 2450 MHz frekvencián és 360 W teljesítménnyel. Azt találták, hogy a vírustiterek jelentősen csökkentek. 3 perc expozíció után, ami azt jelzi, hogy az elektromágneses hullámsugárzás hatékony a HCV és a HIV-1 fertőzőképesség ellen, és segít megelőzni a fertőzés terjedését. vírus még akkor is, ha együtt vannak kitéve. HCV sejttenyészetek és HIV-1 szuszpenziók kis teljesítményű, 2450 MHz, 90 W vagy 180 W frekvenciájú elektromágneses hullámokkal történő besugárzásakor a luciferáz riporter aktivitása által meghatározott vírustiter nem változik, és jelentős változás a vírus fertőzőképességében megfigyelték. 600 és 800 W-on 1 percig mindkét vírus fertőzőképessége nem csökkent szignifikánsan, ami feltehetően összefügg az elektromágneses hullámsugárzás erejével és a kritikus hőmérsékleti expozíció idejével.
Kaczmarczyk [8] először 2021-ben mutatta be az EHF elektromágneses hullámok letalitását a vízben terjedő patogén vírusokkal szemben. A koronavírus 229E vagy poliovírus (PV) mintáit 95 GHz frekvenciájú, 70-100 W/cm2 teljesítménysűrűségű elektromágneses hullámoknak tették ki. 2 másodpercig. A két patogén vírus inaktivációs hatékonysága 99,98%, illetve 99,375% volt. ami azt jelzi, hogy az EHF elektromágneses hullámok széles körben alkalmazhatók a vírusinaktiválás területén.
A vírusok UHF-inaktiválásának hatékonyságát különféle közegekben is értékelték, például az anyatejben és néhány, az otthonokban általánosan használt anyagban. A kutatók az adenovírussal (ADV), az 1-es típusú poliovírussal (PV-1), a herpeszvírussal (HV-1) és a rhinovírussal (RHV) szennyezett érzéstelenítő maszkokat 2450 MHz frekvenciájú, 720 watt teljesítményű elektromágneses sugárzásnak tették ki. Beszámoltak arról, hogy az ADV és PV-1 antigének tesztjei negatívak lettek, és a HV-1, PIV-3 és RHV titerek nullára csökkentek, ami az összes vírus teljes inaktiválódását jelzi 4 perces expozíció után [15, 16]. Elhafi [17] a madárfertőző bronchitis vírusával (IBV), a madárpneumovírussal (APV), a Newcastle-betegség vírusával (NDV) és a madárinfluenza vírussal (AIV) fertőzött tamponokat közvetlenül tette ki egy 2450 MHz-es, 900 W-os mikrohullámú sütőnek. elveszítik fertőzőképességüket. Közülük az APV-t és az IBV-t az 5. generációs csirkeembriókból nyert légcsőszerv-tenyészetekben is kimutatták. Bár a vírust nem tudták izolálni, a vírus nukleinsavat mégis kimutatták RT-PCR-rel. Ben-Shoshan [18] közvetlenül 2450 MHz-es, 750 W-os elektromágneses hullámokat tett ki 15 citomegalovírus (CMV) pozitív anyatejmintának 30 másodpercig. A Shell-Vial antigén-detektálása a CMV teljes inaktivációját mutatta. 500 W-on azonban 15 mintából 2 nem ért el teljes inaktivációt, ami pozitív korrelációt jelez az inaktiválás hatékonysága és az elektromágneses hullámok ereje között.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy Yang [13] megjósolta az elektromágneses hullámok és a vírusok közötti rezonanciafrekvenciát a kialakult fizikai modellek alapján. A vírusérzékeny Madin Darby kutyavesesejtek (MDCK) által előállított, 7,5 × 1014 m-3 sűrűségű H3N2 vírusrészecskék szuszpenzióját közvetlenül 8 GHz frekvenciájú és 820 teljesítményű elektromágneses hullámoknak tették ki. W/m² 15 percig. A H3N2 vírus inaktiváltsági szintje eléri a 100%-ot. 82 W/m2 elméleti küszöb mellett azonban a H3N2 vírusnak csak 38%-a inaktiválódott, ami arra utal, hogy az EM által közvetített vírusinaktiváció hatékonysága szorosan összefügg a teljesítménysűrűséggel. E tanulmány alapján Barbora [14] kiszámította az elektromágneses hullámok és a SARS-CoV-2 közötti rezonancia frekvencia tartományt (8,5–20 GHz), és arra a következtetésre jutott, hogy 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 van kitéve elektromágneses hullámoknak A hullám 10-17 GHz-es frekvenciával és 14,5 ± 1 W/m2 teljesítménysűrűséggel kb. 15 perc 100%-os deaktiválást eredményez. Wang legújabb tanulmánya [19] kimutatta, hogy a SARS-CoV-2 rezonanciafrekvenciája 4 és 7,5 GHz, ami megerősíti a vírustitertől független rezonanciafrekvenciák létezését.
Összegzésként elmondhatjuk, hogy az elektromágneses hullámok hatással lehetnek az aeroszolokra és szuszpenziókra, valamint a vírusok felületi aktivitására. Azt találták, hogy az inaktiválás hatékonysága szorosan összefügg az elektromágneses hullámok frekvenciájával és erejével, valamint a vírus szaporodásához használt közeggel. Ezenkívül a fizikai rezonanciákon alapuló elektromágneses frekvenciák nagyon fontosak a vírusok inaktiválásához [2, 13]. Az elektromágneses hullámoknak a patogén vírusok aktivitására gyakorolt ​​hatása eddig elsősorban a fertőzőképesség megváltoztatására irányult. A bonyolult mechanizmus miatt több tanulmány is beszámolt az elektromágneses hullámok hatásáról a patogén vírusok replikációjára és transzkripciójára.
Azok a mechanizmusok, amelyekkel az elektromágneses hullámok inaktiválják a vírusokat, szorosan összefüggenek a vírus típusával, az elektromágneses hullámok gyakoriságával és erejével, valamint a vírus növekedési környezetével, de nagyrészt feltáratlanok maradnak. A legújabb kutatások a termikus, atermális és szerkezeti rezonáns energiaátvitel mechanizmusaira összpontosítottak.
A termikus hatás alatt a hőmérséklet növekedését értjük, amelyet a poláris molekulák nagy sebességű forgása, ütközése és súrlódása okoz a szövetekben elektromágneses hullámok hatására. Ennek a tulajdonságának köszönhetően az elektromágneses hullámok a vírus hőmérsékletét a fiziológiai tolerancia küszöbe fölé emelhetik, 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, a közegben és a környezetben sokkal több poláris molekula található, például vízmolekulák, amelyek az elektromágneses hullámok által gerjesztett váltakozó elektromos térnek megfelelően mozognak, és súrlódás révén hőt termelnek. Ezután a hőt átadják a vírusnak, hogy megemelje a hőmérsékletét. A toleranciaküszöb túllépése esetén a nukleinsavak és a fehérjék elpusztulnak, ami végső soron csökkenti a fertőzőképességet, sőt inaktiválja a vírust.
Számos csoport beszámolt arról, hogy az elektromágneses hullámok csökkenthetik a vírusok fertőzőképességét a termikus expozíció révén [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] a 229E koronavírus szuszpenzióit 95 GHz-es elektromágneses hullámoknak tette ki 70-100 W/cm² teljesítménysűrűséggel 0,2-0,7 másodpercig. Az eredmények azt mutatták, hogy a folyamat során a 100°C-os hőmérséklet-emelkedés hozzájárult a vírus morfológiájának tönkretételéhez és a vírus aktivitásának csökkenéséhez. Ezek a hőhatások a környező vízmolekulákra gyakorolt ​​elektromágneses hullámok hatásával magyarázhatók. Siddharta [3] különböző genotípusú, köztük GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a és GT7a HCV-tartalmú sejttenyészet szuszpenziókat sugárzott be 2450 MHz frekvenciájú, 90 W és 360 W teljesítményű elektromágneses hullámokkal, W, 600 W és 800 K Egy a sejttenyésztő tápközeg hőmérsékletének 26°C-ról 92°C-ra emelése, az elektromágneses sugárzás csökkentette a vírus fertőzőképességét, vagy teljesen inaktiválta a vírust. A HCV azonban rövid ideig volt kitéve elektromágneses hullámoknak kis teljesítményen (90 vagy 180 W, 3 perc) vagy nagyobb teljesítményen (600 vagy 800 W, 1 perc), miközben nem volt jelentős hőmérséklet-emelkedés és jelentős változás vírus fertőzőképességét vagy aktivitását nem figyelték meg.
A fenti eredmények azt mutatják, hogy az elektromágneses hullámok hőhatása kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a patogén vírusok fertőzőképességét vagy aktivitását. Emellett 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 a molekulák, például a mikrobiális fehérjék és a nukleinsavak polaritását is megváltoztathatják, ami a molekulák forgását és rezgését idézheti elő, ami csökkent életképességet vagy akár halált is okozhat [10]. Úgy gondolják, hogy az elektromágneses hullámok polaritásának gyors átváltása fehérje polarizációt okoz, ami a fehérje szerkezetének csavarodásához és görbületéhez, végül pedig a fehérje denaturálásához vezet [11].
Az elektromágneses hullámok nem termikus hatása a vírus inaktiválására továbbra is vitatott, de a legtöbb tanulmány pozitív eredményeket mutatott [1, 25]. Ahogy fentebb említettük, az elektromágneses hullámok közvetlenül behatolhatnak az MS2 vírus burokfehérjéjébe, és elpusztíthatják a vírus nukleinsavát. Ráadásul az MS2 vírus aeroszolok sokkal érzékenyebbek az elektromágneses hullámokra, mint a vizes MS2. Az MS2 vírus aeroszoljait körülvevő környezetben lévő kevésbé poláris molekulák, például vízmolekulák miatt az atermikus hatások kulcsszerepet játszhatnak az elektromágneses hullámok által közvetített vírusok inaktiválásában [1].
A rezonancia jelensége egy fizikai rendszer azon hajlamára utal, hogy több energiát nyel el a környezetéből a természetes frekvencián és hullámhosszon. A természetben sok helyen előfordul rezonancia. Ismeretes, hogy a vírusok azonos frekvenciájú mikrohullámokkal rezonálnak korlátozott akusztikus dipólus módban, ami rezonancia jelenség [2, 13, 26]. Az elektromágneses hullám és a vírus közötti kölcsönhatás rezonáns módjai egyre több figyelmet vonzanak. A hatékony szerkezeti rezonancia energiatranszfer (SRET) az elektromágneses hullámoktól a zárt akusztikus oszcillációkig (CAV) vírusokban a vírus membránjának megrepedéséhez vezethet az ellentétes mag-kapszid rezgések miatt. Ezenkívül a SRET általános hatékonysága összefügg a környezet természetével, ahol a vírusrészecske mérete és pH-értéke határozza meg a rezonanciafrekvenciát, illetve az energiaelnyelést [2, 13, 19].
Az elektromágneses hullámok fizikai rezonancia hatása kulcsszerepet játszik a burokkal rendelkező vírusok inaktiválásában, amelyeket vírusfehérjékbe ágyazott kétrétegű membrán vesz körül. A kutatók azt találták, hogy a H3N2 6 GHz-es frekvenciájú és 486 W/m² teljesítménysűrűségű elektromágneses hullámok általi deaktiválását főként a héj rezonanciahatás miatti fizikai szakadása okozta [13]. A H3N2 szuszpenzió hőmérséklete mindössze 7°C-kal nőtt 15 perces expozíció után, azonban a humán H3N2 vírus hőmelegítéssel történő inaktiválásához 55°C feletti hőmérséklet szükséges [9]. Hasonló jelenségeket figyeltek meg olyan vírusok esetében, mint a SARS-CoV-2 és a H3N1 [13, 14]. Ezenkívül a vírusok elektromágneses hullámokkal történő inaktiválása nem vezet a vírus RNS genomjainak lebomlásához [1,13,14]. Így a H3N2 vírus inaktivációját inkább a fizikai rezonancia, mint a termikus expozíció segítette elő [13].
Az elektromágneses hullámok termikus hatásához képest a vírusok fizikai rezonanciával történő inaktiválása alacsonyabb dózisparamétereket igényel, amelyek az Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) által meghatározott mikrohullámú biztonsági szabványok alatt maradnak [2, 13]. A rezonanciafrekvencia és a teljesítménydózis a vírus fizikai tulajdonságaitól függ, mint például a részecskemérettől és a rugalmasságtól, és a rezonanciafrekvencián belüli összes vírust hatékonyan meg lehet inaktiválni. A magas penetrációs ráta, az ionizáló sugárzás hiánya és a jó biztonság miatt a CPET atermikus hatása által közvetített vírusinaktiválás ígéretes a patogén vírusok által okozott humán rosszindulatú betegségek kezelésében [14, 26].
A vírusok folyadékfázisban és különböző közegek felületén történő inaktiválásának megvalósítása alapján az elektromágneses hullámok hatékonyan képesek megbirkózni a vírusaeroszolokkal [1, 26], ami áttörést jelent, és nagy jelentőséggel bír a vírus terjedésének szabályozásában. vírus terjedésének megakadályozása és a vírus társadalomban való terjedésének megakadályozása. járvány. Ezenkívül az elektromágneses hullámok fizikai rezonancia tulajdonságainak felfedezése nagy jelentőséggel bír ezen a területen. Amíg egy adott virion rezonanciafrekvenciája és elektromágneses hullámai ismertek, a seb rezonanciafrekvencia-tartományán belül minden vírus célba vehető, ami hagyományos vírusinaktivációs módszerekkel nem érhető el [13,14,26]. A vírusok elektromágneses inaktiválása ígéretes kutatás, nagy kutatási és alkalmazott értékkel és potenciállal.
A hagyományos vírusirtó technológiához képest az elektromágneses hullámok egyedi fizikai tulajdonságaik miatt egyszerű, hatékony és praktikus környezetvédelem jellemzői a vírusok elpusztítása során [2, 13]. Sok probléma azonban továbbra is fennáll. Először is, a modern ismeretek az elektromágneses hullámok fizikai tulajdonságaira korlátozódnak, és az elektromágneses hullámok kibocsátása során az energiafelhasználás mechanizmusát nem tárták fel [10, 27]. A mikrohullámokat, beleértve a milliméteres hullámokat is, széles körben használták a vírus inaktivációjának és mechanizmusainak tanulmányozására, azonban más frekvenciákon, különösen 100 kHz-től 300 MHz-ig és 300 GHz-től 10 THz-ig terjedő frekvenciákon végzett elektromágneses hullámok vizsgálatáról nem számoltak be. Másodszor, a patogén vírusok elektromágneses hullámok általi elpusztításának mechanizmusa nem tisztázott, és csak a gömb- és rúd alakú vírusokat tanulmányozták [2]. Ezenkívül a vírusrészecskék kicsik, sejtmentesek, könnyen mutálódnak és gyorsan terjednek, ami megakadályozhatja a vírus inaktivációját. Az elektromágneses hullámtechnológiát még mindig fejleszteni kell, hogy leküzdjük a kórokozó vírusok inaktiválásának akadályát. Végül, a közegben lévő poláris molekulák, például vízmolekulák sugárzási energiájának nagy elnyelése energiaveszteséget eredményez. Ezenkívül a SRET hatékonyságát számos, azonosítatlan mechanizmus is befolyásolhatja a vírusokban [28]. A SRET-effektus módosíthatja a vírust is, hogy alkalmazkodjon a környezetéhez, ami ellenállást eredményez az elektromágneses hullámokkal szemben [29].
A jövőben az elektromágneses hullámokkal történő vírusinaktiválás technológiáját tovább kell fejleszteni. A tudományos alapkutatásoknak a vírus elektromágneses hullámok általi inaktiválásának mechanizmusának tisztázására kell irányulniuk. Például szisztematikusan tisztázni kell az elektromágneses hullámoknak kitett vírusok energiájának felhasználásának mechanizmusát, a nem termikus hatás részletes mechanizmusát, amely elpusztítja a patogén vírusokat, valamint az elektromágneses hullámok és a különböző típusú vírusok közötti SRET hatás mechanizmusát. Az alkalmazott kutatásoknak arra kell összpontosítaniuk, hogyan lehet megakadályozni a sugárzási energia túlzott elnyelését a poláris molekulákban, tanulmányozni kell a különböző frekvenciájú elektromágneses hullámok hatását a különböző patogén vírusokra, valamint az elektromágneses hullámok nem termikus hatásait a kórokozó vírusok elpusztításában.
Az elektromágneses hullámok ígéretes módszerré váltak a patogén vírusok inaktiválására. Az elektromágneses hullámtechnológia előnye az alacsony szennyezés, az alacsony költség és a magas patogén vírusinaktiválási hatékonyság, ami leküzdheti a hagyományos vírusellenes technológia korlátait. Az elektromágneses hullámtechnika paramétereinek meghatározásához és a vírusinaktiváció mechanizmusának tisztázásához azonban további kutatások szükségesek.
Egy bizonyos dózisú elektromágneses hullám sugárzás tönkreteheti számos kórokozó vírus szerkezetét és aktivitását. A vírusinaktiválás hatékonysága szorosan összefügg a frekvenciával, a teljesítménysűrűséggel és az expozíciós idővel. Ezen túlmenően a lehetséges mechanizmusok közé tartoznak az energiaátvitel termikus, atermális és szerkezeti rezonancia hatásai. A hagyományos vírusellenes technológiákhoz képest az elektromágneses hullám alapú vírusinaktiválás előnye az egyszerűség, a nagy hatékonyság és az alacsony szennyezés. Ezért az elektromágneses hullám által közvetített vírusinaktiválás ígéretes vírusellenes technikává vált a jövőbeni alkalmazások számára.
U Yu. A mikrohullámú sugárzás és a hidegplazma hatása a bioaeroszol aktivitásra és a kapcsolódó mechanizmusokra. Pekingi Egyetem. 2013-as év.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Mikrohullámok rezonáns dipóluscsatolása és korlátozott akusztikus rezgések bakulovírusokban. Tudományos jelentés 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M és munkatársai. A HCV és a HIV mikrohullámú inaktiválása: új megközelítés az intravénás kábítószer-használók körében a vírus terjedésének megelőzésére. Tudományos jelentés 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Kórházi dokumentumok mikrohullámú fertőtlenítéssel történő szennyeződésének vizsgálata és kísérleti megfigyelése [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei A nátrium-diklór-izocianát inaktivációs mechanizmusának és hatékonyságának előzetes vizsgálata az MS2 bakteriofággal szemben. Szecsuán Egyetem. 2007.
Yang Li Az o-ftálaldehid inaktiváló hatásának és hatásmechanizmusának előzetes vizsgálata az MS2 bakteriofágon. Szecsuán Egyetem. 2007.
Wu Ye, Ms. Yao. A levegőben terjedő vírus in situ inaktiválása mikrohullámú sugárzással. Kínai Tudományos Bulletin. 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-sávú ciklotron sugárzás rövid impulzusaira. Levél a környezetkémiáról. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S és mások. Az influenzavírus inaktiválása antigenitási vizsgálatokhoz és fenotípusos neuraminidáz inhibitorokkal szembeni rezisztencia vizsgálatokhoz. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia és mások. A mikrohullámú sterilizálás áttekintése. Guangdong mikrotápanyag-tudomány. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Nonthermal Biological Effects of Microwaves on Food Microorgans and Microwave Sterilization Technology [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 spike protein denaturation upon athermic microwave besugárzás. Tudományos jelentés 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR és mások. Hatékony szerkezeti rezonáns energiaátvitel a mikrohullámoktól a vírusok korlátozott akusztikus oszcillációjáig. Tudományos jelentés 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Célzott vírusellenes terápia a SARS-CoV-2 nem ionizáló sugárterápiájával és a vírusos világjárványra való felkészülés: módszerek, módszerek és gyakorlati megjegyzések klinikai alkalmazáshoz. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrohullámú sterilizálás és az azt befolyásoló tényezők. Kínai Orvosi Lap. 1993;(04):246-51.
Oldal WJ, Martin WG Mikrobák túlélése mikrohullámú sütőben. Tudod J Mikroorganizmusok. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS A mikrohullámú vagy autokláv kezelés elpusztítja a fertőző bronchitis vírus és a madár pneumovírus fertőzőképességét, de lehetővé teszi azok kimutatását reverz transzkriptáz polimeráz láncreakcióval. baromfi betegség. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB A citomegalovírus mikrohullámú felszámolása az anyatejből: kísérleti tanulmány. szoptatási gyógyszer. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR és mások. A SARS-CoV-2 vírus mikrohullámú rezonancia-abszorpciója. Tudományos jelentés, 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH stb. UV-C (254 nm) halálos SARS-CoV-2 dózis. Fénydiagnosztika Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M stb. A SARS-CoV-2 gyors és teljes inaktiválása UV-C által. Tudományos jelentés 2020; 10(1):22421.