中文网站
Patogeensetest viirusnakkustest on saanud kogu maailmas suur rahvatervise probleem. Viirused võivad nakatada kõiki rakulisi organisme ja põhjustada erineval määral vigastusi ja kahjustusi, mis viivad haigusteni ja isegi surmani. Selliste väga patogeensete viiruste nagu raske ägeda respiratoorse sündroomi koroonaviirus 2 (SARS-CoV-2) levimuse tõttu on tungiv vajadus töötada välja tõhusad ja ohutud meetodid patogeensete viiruste inaktiveerimiseks. Traditsioonilised patogeensete viiruste inaktiveerimise meetodid on praktilised, kuid neil on teatud piirangud. Tänu suurele läbitungimisvõimele, füüsikalisele resonantsile ja saaste puudumisele on elektromagnetlained muutunud potentsiaalseks strateegiaks patogeensete viiruste inaktiveerimiseks ja neile pööratakse üha suuremat tähelepanu. See artikkel annab ülevaate hiljutistest publikatsioonidest elektromagnetlainete mõju kohta patogeensetele viirustele ja nende mehhanismidele, samuti elektromagnetlainete kasutamise väljavaadetest patogeensete viiruste inaktiveerimiseks, samuti uutest ideedest ja meetoditest selliseks inaktiveerimiseks.
Paljud viirused levivad kiiresti, püsivad pikka aega, on väga patogeensed ja võivad põhjustada globaalseid epideemiaid ning tõsiseid terviseriske. Ennetamine, avastamine, testimine, likvideerimine ja ravi on viiruse leviku peatamise võtmemeetmed. Patogeensete viiruste kiire ja tõhus likvideerimine hõlmab profülaktilist, kaitsvat ja allika likvideerimist. Patogeensete viiruste inaktiveerimine füsioloogilise hävitamise teel, et vähendada nende nakkavust, patogeensust ja paljunemisvõimet, on nende likvideerimise tõhus meetod. Traditsioonilised meetodid, sealhulgas kõrge temperatuur, kemikaalid ja ioniseeriv kiirgus, võivad patogeenseid viirusi tõhusalt inaktiveerida. Neil meetoditel on aga endiselt mõned piirangud. Seetõttu on endiselt pakiline vajadus töötada välja uuenduslikke strateegiaid patogeensete viiruste inaktiveerimiseks.
Elektromagnetlainete kiirguse eelised on suur läbitungimisvõime, kiire ja ühtlane kuumenemine, resonants mikroorganismidega ja plasma vabanemine ning sellest eeldatavasti saab praktiline meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks [1,2,3]. Elektromagnetlainete võimet inaktiveerida patogeenseid viirusi demonstreeriti eelmisel sajandil [4]. Viimastel aastatel on elektromagnetlainete kasutamine patogeensete viiruste inaktiveerimiseks pälvinud üha suuremat tähelepanu. See artikkel käsitleb elektromagnetlainete mõju patogeensetele viirustele ja nende mehhanismidele, mis võib olla kasulikuks juhiseks nii põhi- kui ka rakendusuuringutele.
Viiruste morfoloogilised omadused võivad peegeldada selliseid funktsioone nagu ellujäämine ja nakkavus. On tõestatud, et elektromagnetlained, eriti ülikõrgsageduslikud (UHF) ja ülikõrgsageduslikud (EHF) elektromagnetlained, võivad viiruste morfoloogiat häirida.
Bakteriofaagi MS2 (MS2) kasutatakse sageli erinevates uurimisvaldkondades, näiteks desinfitseerimise hindamisel, kineetilisel modelleerimisel (vesikeskkonnas) ja viirusmolekulide bioloogilisel iseloomustamisel [5, 6]. Wu leidis, et 2450 MHz ja 700 W mikrolained põhjustasid MS2 veefaagide agregatsiooni ja märkimisväärset kokkutõmbumist pärast 1-minutilist otsest kiiritamist [1]. Pärast edasist uurimist täheldati ka MS2 faagi pinnal purunemist [7]. Kaczmarczyk [8] allutas koroonaviirus 229E (CoV-229E) proovide suspensioone millimeetrilainetele sagedusega 95 GHz ja võimsustihedusega 70–100 W/cm2 0,1 sekundi jooksul. Viiruse kareda sfäärilise kesta sisse võib leida suuri auke, mis viivad selle sisu kadumiseni. Kokkupuude elektromagnetlainetega võib viirusvormidele hävitavalt mõjuda. Morfoloogiliste omaduste, näiteks kuju, läbimõõdu ja pinna sileduse muutused pärast kokkupuudet viirusega elektromagnetkiirgusega ei ole aga teada. Seetõttu on oluline analüüsida morfoloogiliste tunnuste ja funktsionaalsete häirete vahelist seost, mis võib pakkuda väärtuslikke ja mugavaid näitajaid viiruste inaktiveerimise hindamiseks [1].
Viiruse struktuur koosneb tavaliselt sisemisest nukleiinhappest (RNA või DNA) ja välisest kapsiidist. Nukleiinhapped määravad viiruste geneetilised ja replikatsiooniomadused. Kapsiid on regulaarselt paiknevate valgu subühikute välimine kiht, viirusosakeste põhiline karkass ja antigeenne komponent ning kaitseb ka nukleiinhappeid. Enamikul viirustel on ümbrise struktuur, mis koosneb lipiididest ja glükoproteiinidest. Lisaks määravad ümbrise valgud retseptorite spetsiifilisuse ja on peamised antigeenid, mida peremeesorganismi immuunsüsteem suudab ära tunda. Täielik struktuur tagab viiruse terviklikkuse ja geneetilise stabiilsuse.
Uuringud on näidanud, et elektromagnetlained, eriti UHF-i elektromagnetlained, võivad kahjustada haigusi põhjustavate viiruste RNA-d. Wu [1] hoidis MS2 viiruse vesikeskkonda otse 2 minuti jooksul 2450 MHz mikrolainetega ja analüüsis geelelektroforeesi ja pöördtranskriptsiooni polümeraasi ahelreaktsiooni (RT-PCR) abil valku A, kapsiidvalku, replikaasi valku ja lõhustumisvalku kodeerivaid geene. Need geenid hävisid järk-järgult võimsustiheduse suurenemisega ja kadusid isegi suurima võimsustiheduse juures. Näiteks valgu A geeni (934 bp) ekspressioon vähenes oluliselt pärast kokkupuudet elektromagnetlainetega võimsusega 119 ja 385 W ning kadus täielikult, kui võimsustihedust suurendati 700 W-ni. Need andmed näitavad, et elektromagnetlained võivad doosist olenevalt hävitada viiruste nukleiinhapete struktuuri.
Hiljutised uuringud on näidanud, et elektromagnetlainete mõju patogeensetele viirusvalkudele põhineb peamiselt nende kaudsel termilisel mõjul mediaatoritele ja kaudsel mõjul valgusünteesile nukleiinhapete hävimise tõttu [1, 3, 8, 9]. Atermilised efektid võivad aga muuta ka viirusvalkude polaarsust või struktuuri [1, 10, 11]. Elektromagnetlainete otsene mõju patogeensete viiruste fundamentaalsetele struktuursetele/mittestruktuurilistele valkudele, nagu kapsiidvalgud, ümbrisvalgud või ogavalgud, vajab veel täiendavaid uuringuid. Hiljuti on oletatud, et 2 minutit elektromagnetilist kiirgust sagedusel 2,45 GHz võimsusega 700 W võib suhelda valgulaengute erinevate fraktsioonidega, moodustades kuumi kohti ja võnkuvaid elektrivälju puhtalt elektromagnetiliste efektide kaudu [12].
Patogeense viiruse kest on tihedalt seotud selle võimega nakatada või haigusi põhjustada. Mitmed uuringud on teatanud, et UHF-i ja mikrolaine elektromagnetlained võivad hävitada haigusi põhjustavate viiruste kestad. Nagu eespool mainitud, on koroonaviirus 229E viiruskesta sees pärast 0,1-sekundilist kokkupuudet 95 GHz millimeetrilainega võimsustihedusega 70–100 W/cm2 [8] võimalik tuvastada selgeid auke. Elektromagnetlainete resonantse energiaülekande mõju võib põhjustada piisavalt pinget, et hävitada viiruse ümbrise struktuur. Ümbrisega viiruste puhul väheneb pärast ümbrise purunemist nakkavus või osa aktiivsusest tavaliselt või kaob täielikult [13, 14]. Yang [13] puutus H3N2 (H3N2) gripiviiruse ja H1N1 (H1N1) gripiviiruse mikrolainetega vastavalt 8,35 GHz, 320 W/m² ja 7 GHz, 308 W/m² 15 minuti jooksul kokku. Elektromagnetlainetega kokkupuutunud patogeensete viiruste RNA-signaalide ja mitme tsükli jooksul vedelas lämmastikus külmutatud ning koheselt sulatatud fragmenteeritud mudeli RNA-signaalide võrdlemiseks viidi läbi RT-PCR. Tulemused näitasid, et kahe mudeli RNA-signaalid on väga sarnased. Need tulemused näitavad, et viiruse füüsiline struktuur on pärast mikrolainekiirgusega kokkupuudet häiritud ja ümbrise struktuur hävinud.
Viiruse aktiivsust saab iseloomustada selle võime järgi nakatada, paljuneda ja transkribeerida. Viiruse nakkavust või aktiivsust hinnatakse tavaliselt viiruse tiitrite mõõtmisega naastuanalüüside, koekultuuri keskmise nakkava doosi (TCID50) või lutsiferaasi reportergeeni aktiivsuse abil. Kuid seda saab hinnata ka otse elusviiruse eraldamise või viiruse antigeeni, viirusosakeste tiheduse, viiruse ellujäämise jms analüüsimise teel.
On teatatud, et UHF-, SHF- ja EHF-sagedusega elektromagnetlained võivad viirusaerosoole või vees levivaid viiruseid otseselt inaktiveerida. Wu [1] allutas laborinebulisaatori poolt tekitatud MS2 bakteriofaagi aerosooli elektromagnetlainetele sagedusega 2450 MHz ja võimsusega 700 W 1,7 minuti jooksul, samas kui MS2 bakteriofaagi ellujäämismäär oli vaid 8,66%. Sarnaselt MS2 viirusaerosooliga inaktiveeriti 91,3% MS2 vesilahusest 1,5 minuti jooksul pärast sama doosi elektromagnetlainetega kokkupuudet. Lisaks oli elektromagnetkiirguse võime MS2 viirust inaktiveerida positiivses korrelatsioonis võimsustiheduse ja kokkupuuteajaga. Kui deaktiveerimise efektiivsus saavutab aga maksimaalse väärtuse, ei saa deaktiveerimise efektiivsust parandada kokkupuuteaja ega võimsustiheduse suurendamisega. Näiteks oli MS2 viiruse minimaalne ellujäämismäär pärast kokkupuudet 2450 MHz ja 700 W elektromagnetlainetega 2,65–4,37% ning kokkupuuteaja pikenemisega ei leitud olulisi muutusi. Siddharta [3] kiiritas C-hepatiidi viirust (HCV)/inimese immuunpuudulikkuse viirust tüüp 1 (HIV-1) sisaldavat rakukultuuri suspensiooni elektromagnetlainetega sagedusel 2450 MHz ja võimsusel 360 W. Nad leidsid, et viiruse tiitrid langesid märkimisväärselt pärast 3-minutilist kiiritamist, mis näitab, et elektromagnetlainete kiirgus on efektiivne HCV ja HIV-1 nakkavuse vastu ning aitab vältida viiruse edasikandumist isegi koos kokkupuutel. HCV rakukultuuride ja HIV-1 suspensioonide kiiritamisel väikese võimsusega elektromagnetlainetega sagedusel 2450 MHz, 90 W või 180 W ei täheldatud lutsiferaasi reporteraktiivsuse abil määratud viiruse tiitri muutust ja viirusnakkuses täheldati olulist muutust. 600 ja 800 W juures 1 minuti jooksul ei vähenenud kummagi viiruse nakkavus oluliselt, mis arvatakse olevat seotud elektromagnetlainete kiirguse võimsuse ja kriitilise temperatuuriga kokkupuute ajaga.
Kaczmarczyk [8] demonstreeris esmakordselt EHF-i elektromagnetlainete surmavust vees levivate patogeensete viiruste vastu 2021. aastal. Nad allutasid koroonaviiruse 229E või polioviiruse (PV) proove elektromagnetlainetele sagedusel 95 GHz ja võimsustihedusega 70–100 W/cm2 2 sekundi jooksul. Kahe patogeense viiruse inaktiveerimise efektiivsus oli vastavalt 99,98% ja 99,375%. Mis näitab, et EHF-i elektromagnetlainetel on laialdased rakendusvõimalused viiruste inaktiveerimise valdkonnas.
Viiruste UHF-inaktiveerimise efektiivsust on hinnatud ka erinevates keskkondades, näiteks rinnapiima ja mõnede kodus tavaliselt kasutatavate materjalide puhul. Teadlased allutasid adenoviiruse (ADV), polioviiruse 1. tüübi (PV-1), herpesviiruse 1 (HV-1) ja rinoviirusega (RHV) saastunud anesteesiamaske elektromagnetkiirgusele sagedusel 2450 MHz ja võimsusel 720 vatti. Nad teatasid, et ADV ja PV-1 antigeenide testid muutusid negatiivseks ning HV-1, PIV-3 ja RHV tiitrid langesid nulli, mis näitab kõigi viiruste täielikku inaktiveerimist pärast 4-minutilist kokkupuudet [15, 16]. Elhafi [17] allutas lindude nakkava bronhiidi viirusega (IBV), lindude pneumoviirusega (APV), Newcastle'i haiguse viirusega (NDV) ja lindude gripi viirusega (AIV) nakatatud tampoonid otse 2450 MHz, 900 W mikrolaineahju. Nende hulgas tuvastati APV ja IBV lisaks 5. põlvkonna tibuembrüote hingetoru organite kultuurides. Kuigi viirust ei õnnestunud isoleerida, tuvastati viiruse nukleiinhape siiski RT-PCR abil. Ben-Shoshan [18] allutas 15 tsütomegaloviiruse (CMV) suhtes positiivse rinnapiimaproovi 30 sekundi jooksul otse 2450 MHz ja 750 W elektromagnetlaineid. Shell-Viali abil antigeeni tuvastamine näitas CMV täielikku inaktiveerimist. 500 W juures ei saavutanud aga 15-st proovist 2 täielikku inaktiveerimist, mis näitab positiivset korrelatsiooni inaktiveerimise efektiivsuse ja elektromagnetlainete võimsuse vahel.
Samuti väärib märkimist, et Yang [13] ennustas elektromagnetlainete ja viiruste vahelist resonantssagedust väljakujunenud füüsikaliste mudelite põhjal. Viiruse suhtes tundlike Madin Darby koera neerurakkude (MDCK) toodetud H3N2 viiruseosakeste suspensiooni tihedusega 7,5 × 1014 m-3 töödeldi 15 minuti jooksul otse elektromagnetlainetega sagedusel 8 GHz ja võimsusega 820 W/m². H3N2 viiruse inaktiveerimise tase ulatub 100%-ni. Teoreetilise läve 82 W/m2 juures inaktiveeriti aga ainult 38% H3N2 viirusest, mis viitab sellele, et elektromagnetlainete vahendatud viiruse inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud võimsustihedusega. Selle uuringu põhjal arvutas Barbora [14] elektromagnetlainete ja SARS-CoV-2 vahelise resonantssageduste vahemiku (8,5–20 GHz) ning jõudis järeldusele, et 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 kokkupuude elektromagnetlainetega. Laine sagedusega 10–17 GHz ja võimsustihedusega 14,5 ± 1 W/m2 umbes 15 minuti jooksul põhjustab 100% deaktiveerimise. Wangi [19] hiljutine uuring näitas, et SARS-CoV-2 resonantssagedused on 4 ja 7,5 GHz, mis kinnitab viiruse tiitrist sõltumatute resonantssageduste olemasolu.
Kokkuvõtteks võime öelda, et elektromagnetlained võivad mõjutada aerosoole ja suspensioone, samuti viiruste aktiivsust pindadel. Leiti, et inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud elektromagnetlainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvukeskkonnaga. Lisaks on füüsikalistel resonantsidel põhinevad elektromagnetsagedused viiruste inaktiveerimisel väga olulised [2, 13]. Seni on elektromagnetlainete mõju patogeensete viiruste aktiivsusele keskendunud peamiselt nakkavuse muutmisele. Keerulise mehhanismi tõttu on mitmed uuringud teatanud elektromagnetlainete mõjust patogeensete viiruste replikatsioonile ja transkriptsioonile.
Mehhanismid, mille abil elektromagnetlained viirusi inaktiveerivad, on tihedalt seotud viiruse tüübi, elektromagnetlainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvukeskkonnaga, kuid on suures osas uurimata. Hiljutised uuringud on keskendunud termilise, atermilise ja struktuurilise resonantse energiaülekande mehhanismidele.
Termilise efekti all mõistetakse temperatuuri tõusu, mis on põhjustatud polaarsete molekulide kiirest pöörlemisest, kokkupõrkest ja hõõrdumisest kudedes elektromagnetlainete mõjul. Selle omaduse tõttu võivad elektromagnetlained tõsta viiruse temperatuuri üle füsioloogilise taluvuse läve, põhjustades viiruse surma. Viirused sisaldavad aga vähe polaarseid molekule, mis viitab sellele, et otsene termiline mõju viirustele on haruldane [1]. Vastupidi, keskkonnas on palju rohkem polaarseid molekule, näiteks veemolekule, mis liiguvad vastavalt elektromagnetlainete ergastatud vahelduvale elektriväljale, tekitades hõõrdumise kaudu soojust. Seejärel kandub soojus viirusele, mille temperatuur tõuseb. Kui taluvuse lävi ületatakse, hävivad nukleiinhapped ja valgud, mis lõppkokkuvõttes vähendab viiruse nakkavust ja isegi inaktiveerib selle.
Mitmed rühmad on teatanud, et elektromagnetlained võivad termilise kokkupuute kaudu vähendada viiruste nakkavust [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] allutas koroonaviiruse 229E suspensioone elektromagnetlainetele sagedusel 95 GHz võimsustihedusega 70–100 W/cm² 0,2–0,7 sekundi jooksul. Tulemused näitasid, et temperatuuri tõus 100 °C võrra selle protsessi käigus aitas kaasa viiruse morfoloogia hävimisele ja viiruse aktiivsuse vähenemisele. Neid termilisi efekte saab seletada elektromagnetlainete toimega ümbritsevatele veemolekulidele. Siddharta [3] kiiritas erinevate genotüüpide (sh GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a ja GT7a) HCV-d sisaldavaid rakukultuuri suspensioone elektromagnetlainetega sagedusel 2450 MHz ja võimsustel 90 W ning 180 W, 360 W, 600 W ja 800 W. Rakukultuuri söötme temperatuuri tõustes 26 °C-lt 92 °C-ni vähendas elektromagnetkiirgus viiruse nakkavust või inaktiveeris viiruse täielikult. Kuid HCV-d kiiritati elektromagnetlainetega lühikest aega madalal võimsusel (90 või 180 W, 3 minutit) või suuremal võimsusel (600 või 800 W, 1 minut), samal ajal kui temperatuuri olulist tõusu ei täheldatud ja viiruse nakkavuses ega aktiivsuses olulist muutust ei täheldatud.
Ülaltoodud tulemused näitavad, et elektromagnetlainete termiline efekt on peamine tegur, mis mõjutab patogeensete viiruste nakkavust või aktiivsust. Lisaks on arvukad uuringud näidanud, et elektromagnetkiirguse termiline efekt inaktiveerib patogeenseid viiruseid tõhusamalt kui UV-C ja tavapärane kuumutamine [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Lisaks termilistele efektidele võivad elektromagnetlained muuta ka selliste molekulide nagu mikroobsete valkude ja nukleiinhapete polaarsust, pannes molekulid pöörlema ja vibreerima, mille tulemuseks on elujõulisuse vähenemine või isegi surm [10]. Arvatakse, et elektromagnetlainete polaarsuse kiire vahetamine põhjustab valkude polariseerumist, mis omakorda viib valgu struktuuri keerdumise ja kõverdumiseni ning lõpuks valgu denatureerumiseni [11].
Elektromagnetlainete mittetermiline mõju viiruste inaktiveerimisele on endiselt vastuoluline, kuid enamik uuringuid on näidanud positiivseid tulemusi [1, 25]. Nagu eespool mainitud, võivad elektromagnetlained otse tungida MS2 viiruse ümbrise valku ja hävitada viiruse nukleiinhappe. Lisaks on MS2 viiruse aerosoolid elektromagnetlainete suhtes palju tundlikumad kui MS2 vesilahus. Kuna MS2 viiruse aerosoole ümbritsevas keskkonnas on vähem polaarseid molekule, näiteks veemolekule, võivad atermilised efektid mängida elektromagnetlainete vahendatud viiruste inaktiveerimisel võtmerolli [1].
Resonantsi fenomen viitab füüsikalise süsteemi kalduvusele neelata oma keskkonnast rohkem energiat oma loomulikul sagedusel ja lainepikkusel. Resonantsi esineb looduses paljudes kohtades. On teada, et viirused resoneeruvad sama sagedusega mikrolainetega piiratud akustilises dipoolrežiimis, mis on resonantsinähtus [2, 13, 26]. Elektromagnetlaine ja viiruse vahelised resonantsed interaktsiooniviisid on üha enam tähelepanu pälvinud. Tõhusa struktuurse resonantsi energiaülekande (SRET) mõju elektromagnetlainetest suletud akustilistele võnkumistele (CAV) viirustes võib viia viirusmembraani purunemiseni vastandlike südamiku-kapsiidi vibratsioonide tõttu. Lisaks on SRET-i üldine efektiivsus seotud keskkonna olemusega, kus viirusosakese suurus ja pH määravad vastavalt resonantssageduse ja energia neeldumise [2, 13, 19].
Elektromagnetlainete füüsikaline resonantsiefekt mängib võtmerolli ümbrisega viiruste inaktiveerimisel, mis on ümbritsetud viirusvalkudesse kinnistunud kaksikkihilise membraaniga. Teadlased leidsid, et H3N2 deaktiveerimine elektromagnetlainetega sagedusega 6 GHz ja võimsustihedusega 486 W/m² oli peamiselt põhjustatud kesta füüsilisest purunemisest resonantsiefekti tõttu [13]. H3N2 suspensiooni temperatuur tõusis 15 minuti pärast vaid 7 °C võrra, kuid inimese H3N2 viiruse inaktiveerimiseks termilise kuumutamise teel on vaja temperatuuri üle 55 °C [9]. Sarnaseid nähtusi on täheldatud selliste viiruste puhul nagu SARS-CoV-2 ja H3N1 [13, 14]. Lisaks ei põhjusta viiruste inaktiveerimine elektromagnetlainete abil viiruse RNA genoomide lagunemist [1,13,14]. Seega soodustas H3N2 viiruse inaktiveerimist pigem füüsiline resonants kui termiline kokkupuude [13].
Võrreldes elektromagnetlainete termilise efektiga nõuab viiruste inaktiveerimine füüsikalise resonantsi abil madalamaid doosiparameetreid, mis jäävad alla Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituudi (IEEE) kehtestatud mikrolaineohutusstandardite [2, 13]. Resonantssagedus ja võimsusdoos sõltuvad viiruse füüsikalistest omadustest, nagu osakeste suurus ja elastsus, ning kõiki resonantssageduse piires olevaid viirusi saab tõhusalt inaktiveerida. Tänu kõrgele läbitungimiskiirusele, ioniseeriva kiirguse puudumisele ja heale ohutusele on CPET-i atermilise efekti vahendatud viiruste inaktiveerimine paljulubav patogeensete viiruste põhjustatud inimeste pahaloomuliste haiguste ravis [14, 26].
Viiruste inaktiveerimise rakendamisele vedelfaasis ja erinevate keskkondade pinnal tuginedes suudavad elektromagnetlained tõhusalt toime tulla viiruslike aerosoolidega [1, 26], mis on läbimurre ja millel on suur tähtsus viiruse leviku kontrollimisel ja viiruse leviku ennetamisel ühiskonnas. Lisaks on elektromagnetlainete füüsikaliste resonantsomaduste avastamine selles valdkonnas väga oluline. Niikaua kui konkreetse virioni resonantssagedus ja elektromagnetlained on teada, saab sihtida kõiki haava resonantssageduse vahemikus olevaid viirusi, mida traditsiooniliste viiruste inaktiveerimise meetoditega saavutada ei saa [13, 14, 26]. Viiruste elektromagnetiline inaktiveerimine on paljutõotav uurimistöö, millel on suur uurimis- ja rakendusväärtus ning potentsiaal.
Võrreldes traditsioonilise viiruste hävitamise tehnoloogiaga on elektromagnetlainetel tänu oma ainulaadsetele füüsikalistele omadustele viiruste hävitamisel lihtsa, tõhusa ja praktilise keskkonnakaitse omadused [2, 13]. Siiski jääb palju probleeme. Esiteks piirduvad tänapäevased teadmised elektromagnetlainete füüsikaliste omadustega ning elektromagnetlainete kiirguse ajal toimuva energia kasutamise mehhanismi pole avalikustatud [10, 27]. Mikrolaineid, sealhulgas millimeeterlaineid, on laialdaselt kasutatud viiruste inaktiveerimise ja selle mehhanismide uurimiseks, kuid elektromagnetlainete uuringuid teistel sagedustel, eriti sagedustel 100 kHz kuni 300 MHz ja 300 GHz kuni 10 THz, pole avaldatud. Teiseks ei ole patogeensete viiruste hävitamise mehhanismi elektromagnetlainete abil selgitatud ning uuritud on ainult sfäärilisi ja vardakujulisi viiruseid [2]. Lisaks on viirusosakesed väikesed, rakkudevabad, muteeruvad kergesti ja levivad kiiresti, mis võib takistada viiruste inaktiveerimist. Elektromagnetlainete tehnoloogiat tuleb veel täiustada, et ületada patogeensete viiruste inaktiveerimise takistus. Lõpuks põhjustab keskkonnas olevate polaarsete molekulide, näiteks veemolekulide, kiirgusenergia kõrge neeldumine energiakadu. Lisaks võivad SRET-i efektiivsust viirustes mõjutada mitmed tundmatud mehhanismid [28]. SRET-efekt võib muuta ka viirust oma keskkonnaga kohanemiseks, mille tulemuseks on resistentsus elektromagnetlainete suhtes [29].
Tulevikus tuleb elektromagnetlainete abil viiruste inaktiveerimise tehnoloogiat veelgi täiustada. Fundamentaalsed teadusuuringud peaksid olema suunatud viiruste inaktiveerimise mehhanismi väljaselgitamisele elektromagnetlainete abil. Näiteks tuleks süstemaatiliselt selgitada viiruste energia kasutamise mehhanismi elektromagnetlainetega kokkupuutel, patogeenseid viirusi hävitava mittesoojusliku toime üksikasjalikku mehhanismi ning elektromagnetlainete ja erinevat tüüpi viiruste vahelise SRET-efekti mehhanismi. Rakendusuuringud peaksid keskenduma sellele, kuidas vältida kiirgusenergia liigset neeldumist polaarsete molekulide poolt, uurima erineva sagedusega elektromagnetlainete mõju erinevatele patogeensetele viirustele ning uurima elektromagnetlainete mittesoojuslikku mõju patogeensete viiruste hävitamisel.
Elektromagnetlainetest on saanud paljulubav meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks. Elektromagnetlainete tehnoloogia eelised on madal saaste, madal hind ja patogeensete viiruste inaktiveerimise kõrge efektiivsus, mis aitab ületada traditsioonilise viirusetõrje tehnoloogia piiranguid. Elektromagnetlainete tehnoloogia parameetrite kindlaksmääramiseks ja viiruste inaktiveerimise mehhanismi selgitamiseks on aga vaja täiendavaid uuringuid.
Teatud elektromagnetlainete kiirgusdoos võib hävitada paljude patogeensete viiruste struktuuri ja aktiivsuse. Viiruste inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud sageduse, võimsustiheduse ja kokkupuuteajaga. Lisaks hõlmavad potentsiaalsed mehhanismid energiaülekande termilisi, atermilisi ja struktuurilisi resonantsiefekte. Võrreldes traditsiooniliste viirusevastaste tehnoloogiatega on elektromagnetlainetel põhineval viiruste inaktiveerimisel eelised lihtsus, kõrge efektiivsus ja madal saaste. Seetõttu on elektromagnetlainete vahendatud viiruste inaktiveerimine muutunud paljulubavaks viirusevastaseks tehnikaks tulevaste rakenduste jaoks.
U Yu. Mikrolainekiirguse ja külma plasma mõju bioaerosooli aktiivsusele ja sellega seotud mehhanismidele. Pekingi Ülikool. 2013. aasta.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC jt. Mikrolainete resonantne dipoolsidestus ja piiratud akustilised võnkumised bakuloviirustes. Teaduslik aruanne 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M jt. HCV ja HIV mikrolaineahju inaktiveerimine: uus lähenemisviis viiruse leviku tõkestamiseks süstivate narkomaanide seas. Teaduslik aruanne 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Haigla dokumentide saastumise uurimine ja eksperimentaalne vaatlus mikrolaineahjus desinfitseerimise teel [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei. Naatriumdikloroisotsüanaadi inaktiveerimismehhanismi ja efektiivsuse esialgne uuring bakteriofaag MS2 vastu. Sichuani Ülikool. 2007.
Yang Li. Esialgne uuring o-ftalaldehüüdi inaktiveeriva efekti ja toimemehhanismi kohta bakteriofaagil MS2. Sichuani Ülikool. 2007.
Wu Ye, pr Yao. Õhus leviva viiruse inaktiveerimine kohapeal mikrolainekiirguse abil. Hiina teadusbülletään. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. jt. Koronaviirused ja polioviirused on tundlikud W-riba tsüklotronkiirguse lühikeste impulsside suhtes. Kiri keskkonnakeemiast. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S jt. Gripiviiruse inaktiveerimine antigeensusuuringuteks ja fenotüüpiliste neuraminidaasi inhibiitorite resistentsustestideks. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia jt. Mikrolaineahjus steriliseerimise ülevaade. Guangdongi mikrotoitainete teadus. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Mikrolaineahjude mittetermiline bioloogiline mõju toidu mikroorganismidele ja mikrolaineahjude steriliseerimise tehnoloogia [JJ Southwesterni Rahvuste Ülikool (loodusteaduste väljaanne). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 ogavalgu denaturatsioon atermilise mikrolainekiirguse toimel. Teaduslik aruanne 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR jt. Tõhus struktuurne resonantsenergia ülekanne mikrolainetest piiratud akustiliste võnkumiste tekkeni viirustes. Teaduslik aruanne 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Sihipärane viirusevastane ravi mitteioniseeriva kiiritusraviga SARS-CoV-2 raviks ja viiruspandeemiaks valmistumine: meetodid, meetodid ja praktilised märkmed kliiniliseks kasutamiseks. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrolaineahjus steriliseerimine ja seda mõjutavad tegurid. Hiina meditsiiniajakiri. 1993;(04):246-51.
Lehekülg WJ, Martin WG Mikroobide ellujäämine mikrolaineahjus. Saate J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrolaine- või autoklaavitöötlus hävitab nakkusliku bronhiidi viiruse ja lindude pneumoviiruse nakkavuse, kuid võimaldab neid tuvastada pöördtranskriptaasi polümeraas-ahelreaktsiooni abil. Poultry disease. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB. Tsütomegaloviiruse mikrolaineahju abil hävitamine rinnapiimast: pilootuuring. imetamise meditsiin. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR jt. SARS-CoV-2 viiruse mikrolaine resonantsneeldumine. Teaduslik aruanne 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH jt. SARS-CoV-2 surmav annus UV-C (254 nm) abil. Valgusdiagnostika Photodyne Ther. 2020;32:10 – 1995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M jt. SARS-CoV-2 kiire ja täielik inaktiveerimine UV-C abil. Teaduslik aruanne 2020; 10(1):22421.
Postituse aeg: 21. okt 2022
Privaatsusseaded