中文网站
Patogeensetest viirusinfektsioonidest on saanud kogu maailmas suur rahvatervise probleem. Viirused võivad nakatada kõiki rakulisi organisme ning põhjustada erineva raskusastmega vigastusi ja kahjustusi, põhjustades haigusi ja isegi surma. Kõrge patogeensusega 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 meetodid patogeensete viiruste inaktiveerimiseks on praktilised, kuid neil on mõned piirangud. Tänu suurele läbitungimisvõimele, füüsilisele resonantsile ja saaste puudumisele on elektromagnetlained muutunud potentsiaalseks strateegiaks patogeensete viiruste inaktiveerimiseks ja äratavad üha enam 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 kaua, on kõrge patogeensusega ning võivad põhjustada ülemaailmseid epideemiaid ja tõsiseid terviseriske. Ennetamine, avastamine, testimine, likvideerimine ja ravi on peamised sammud viiruse leviku peatamiseks. Patogeensete viiruste kiire ja tõhus kõrvaldamine hõlmab profülaktilist, kaitsvat ja allika kõrvaldamist. Patogeensete viiruste inaktiveerimine füsioloogilise hävitamise teel nende nakkavuse, patogeensuse ja paljunemisvõime vähendamiseks on tõhus meetod nende kõrvaldamiseks. Traditsioonilised meetodid, sealhulgas kõrge temperatuur, kemikaalid ja ioniseeriv kiirgus, võivad tõhusalt inaktiveerida patogeenseid viiruseid. Nendel meetoditel on siiski mõned piirangud. Seetõttu on endiselt tungiv vajadus töötada välja uuenduslikud strateegiad patogeensete viiruste inaktiveerimiseks.
Elektromagnetlainete emissiooni eelisteks on suur läbitungimisvõime, kiire ja ühtlane kuumutamine, resonants mikroorganismidega ja plasma vabanemine ning sellest loodetakse saada praktiline meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks [1,2,3]. Elektromagnetlainete võimet inaktiveerida patogeenseid viirusi demonstreeriti eelmisel sajandil [4]. Viimastel aastatel on üha enam tähelepanu äratanud elektromagnetlainete kasutamine patogeensete viiruste inaktiveerimiseks. Selles artiklis käsitletakse elektromagnetlainete mõju patogeensetele viirustele ja nende mehhanismidele, mis võivad olla kasulikud alus- ja rakendusuuringute juhised.
Viiruste morfoloogilised omadused võivad kajastada selliseid funktsioone nagu ellujäämine ja nakkavus. On tõestatud, et elektromagnetlained, eriti ülikõrgsageduslikud (UHF) ja ülikõrgsageduslikud (EHF) elektromagnetlained, võivad häirida viiruste morfoloogiat.
Bakteriofaagi MS2 (MS2) kasutatakse sageli erinevates uurimisvaldkondades, nagu desinfitseerimise hindamine, kineetiline modelleerimine (vesipõhine) ja viirusmolekulide bioloogiline iseloomustamine [5, 6]. Wu leidis, et mikrolained sagedustel 2450 MHz ja 700 W põhjustasid MS2 veefaagide agregatsiooni ja märkimisväärse kokkutõmbumise pärast 1-minutilist otsest kiiritamist [1]. Pärast täiendavat uurimist täheldati ka MS2 faagi pinna katkemist [7]. Kaczmarczyk [8] eksponeeris koroonaviiruse 229E (CoV-229E) proovide suspensioone 0,1 sekundi jooksul millimeeterlainetega sagedusega 95 GHz ja võimsustihedusega 70–100 W/cm2. Viiruse karedas sfäärilises kestas võib leida suuri auke, mis viib selle sisu kadumiseni. Kokkupuude elektromagnetlainetega võib viiruslikke vorme hävitada. Morfoloogiliste omaduste, näiteks kuju, läbimõõdu ja pinna sileduse muutused pärast elektromagnetkiirgusega kokkupuudet viirusega pole aga teada. Seetõttu on oluline analüüsida morfoloogiliste tunnuste ja funktsionaalsete häirete vahelist seost, mis võib anda väärtuslikke ja mugavaid näitajaid viiruse inaktivatsiooni hindamiseks [1].
Viiruse struktuur koosneb tavaliselt sisemisest nukleiinhappest (RNA või DNA) ja välisest kapsiidist. Nukleiinhapped määravad viiruste geneetilised ja replikatsiooniomadused. Kapsiid on korrapäraselt paigutatud valgu subühikute välimine kiht, viiruseosakeste põhiline karkass ja antigeenne komponent ning kaitseb ka nukleiinhappeid. Enamikul viirustest on ümbrisstruktuur, mis koosneb lipiididest ja glükoproteiinidest. Lisaks määravad ümbrisvalgud retseptorite spetsiifilisuse ja toimivad peamiste antigeenidena, mida peremeesorganismi immuunsüsteem suudab ära tunda. Täielik struktuur tagab viiruse terviklikkuse ja geneetilise stabiilsuse.
Uuringud on näidanud, et elektromagnetlained, eriti UHF elektromagnetlained, võivad kahjustada haigusi põhjustavate viiruste RNA-d. Wu [1] eksponeeris MS2 viiruse vesikeskkonda 2 minuti jooksul 2450 MHz mikrolainetega ja analüüsis geelelektroforeesi ja pöördtranskriptsiooni polümeraasi ahelreaktsiooni abil A-valku, kapsiidivalku, replikaasi valku ja lõhustamisvalku kodeerivaid geene. RT-PCR). Need geenid hävisid järk-järgult võimsustiheduse suurenemisega ja kadusid isegi suurima võimsustiheduse korral. Näiteks valgu A geeni (934 bp) ekspressioon vähenes oluliselt pärast kokkupuudet elektromagnetlainetega võimsusega 119 ja 385 W ja kadus täielikult, kui võimsustihedust tõsteti 700 W-ni. Need andmed näitavad, et elektromagnetlained võivad sõltuvalt annusest hävitada viiruste nukleiinhapete struktuuri.
Hiljutised uuringud on näidanud, et elektromagnetlainete mõju patogeensetele viirusvalkudele põhineb peamiselt nende kaudsel termilisel mõjul vahendajatele ja kaudsel mõjul valgusünteesile nukleiinhapete hävimise tõttu [1, 3, 8, 9]. Atermilised mõjud võivad aga muuta ka viirusvalkude polaarsust või struktuuri [1, 10, 11]. Elektromagnetlainete otsene mõju põhilistele struktuursetele / mittestruktuursetele valkudele, nagu kapsiidvalgud, ümbrisvalgud või patogeensete viiruste naastvalgud, vajab endiselt täiendavat uurimist. Hiljuti on väidetud, et 2-minutiline elektromagnetkiirgus sagedusel 2,45 GHz võimsusega 700 W võib reageerida erinevate valgulaengute fraktsioonidega kuumade täppide ja võnkuvate elektriväljade tekke kaudu puhtalt elektromagnetiliste mõjude kaudu [12].
Patogeense viiruse ümbris on tihedalt seotud selle võimega nakatada või haigusi põhjustada. Mitmed uuringud on teatanud, et UHF ja mikrolaine elektromagnetlained võivad hävitada haigusi põhjustavate viiruste kestad. Nagu ülalpool mainitud, saab koroonaviiruse 229E viiruse ümbrises tuvastada erinevaid auke pärast 0,1 sekundilist kokkupuudet 95 GHz millimeeterlainega võimsustihedusega 70–100 W/cm2 [8]. Elektromagnetlainete resonantsenergia ülekande mõju võib põhjustada piisavalt stressi, et hävitada viiruse ümbrise struktuur. Ümbrisega viiruste puhul nakatavus või mõni aktiivsus tavaliselt väheneb või kaob täielikult pärast ümbrise purunemist [13, 14]. Yang [13] eksponeeris H3N2 (H3N2) gripiviiruse ja H1N1 (H1N1) gripiviiruse mikrolainetega vastavalt 8,35 GHz, 320 W/m² ja 7 GHz, 308 W/m² 15 minuti jooksul. Elektromagnetlainetega kokku puutunud patogeensete viiruste RNA signaalide ja mitme tsükli jooksul vedelas lämmastikus külmutatud ja kohe sulatatud killustatud mudeli võrdlemiseks viidi läbi RT-PCR. Tulemused näitasid, et kahe mudeli RNA signaalid on väga järjepidevad. Need tulemused näitavad, et pärast mikrolainekiirgusega kokkupuudet on viiruse füüsiline struktuur häiritud ja ümbrisestruktuur hävib.
Viiruse aktiivsust saab iseloomustada selle võime järgi nakatada, paljuneda ja transkribeerida. Viiruse nakkavust või aktiivsust hinnatakse tavaliselt viiruse tiitrite mõõtmisega, kasutades naastude teste, koekultuuri mediaaninfektiivset annust (TCID50) või lutsiferaasi reportergeeni aktiivsust. Kuid seda saab hinnata ka otse, eraldades elusviiruse või analüüsides viiruse antigeeni, viiruse osakeste tihedust, viiruse ellujäämist jne.
On teatatud, et UHF, SHF ja EHF elektromagnetlained võivad otseselt inaktiveerida viiruslikke aerosoole või vee kaudu levivaid viirusi. Wu [1] eksponeeris labori nebulisaatori poolt genereeritud MS2 bakteriofaagi aerosooli elektromagnetlainetega sagedusega 2450 MHz ja võimsusega 700 W 1,7 minuti jooksul, samas kui MS2 bakteriofaagide ellujäämise määr oli vaid 8,66%. Sarnaselt MS2 viirusliku aerosooliga inaktiveeriti 91,3% MS2 vesilahusest 1,5 minuti jooksul pärast kokkupuudet sama annuse elektromagnetlainetega. Lisaks oli elektromagnetilise kiirguse võime MS2 viirust inaktiveerida positiivses korrelatsioonis võimsustiheduse ja kokkupuuteajaga. Kui aga deaktiveerimise efektiivsus saavutab oma maksimaalse väärtuse, ei saa desaktiveerimise efektiivsust parandada kokkupuuteaja suurendamise või võimsustiheduse suurendamisega. Näiteks MS2 viiruse minimaalne elulemus oli pärast 2450 MHz ja 700 W elektromagnetlainetega kokkupuudet 2,65–4,37% ning kokkupuuteaja pikenemisega olulisi muutusi ei leitud. Siddharta [3] kiiritas C-hepatiidi viirust (HCV)/inimese immuunpuudulikkuse viiruse tüüp 1 (HIV-1) sisaldavat rakukultuuri suspensiooni elektromagnetlainetega sagedusel 2450 MHz ja võimsusega 360 W. Nad leidsid, et viiruse tiitrid langesid pärast 3-minutilist kokkupuudet märkimisväärselt, mis näitab, et HCV ja HIV-nakkuse elektromagnetlainete kiirgus väldib tõhusalt. viirus isegi koos kokkupuutel. HCV rakukultuuride ja HIV-1 suspensioonide kiiritamisel väikese võimsusega elektromagnetlainetega sagedusega 2450 MHz, 90 W või 180 W ei täheldatud lutsiferaasi reporteri aktiivsuse järgi määratud viiruse tiitri muutust ja olulist muutust viiruse nakkavuses. 600 ja 800 W juures 1 minuti jooksul ei langenud kummagi viiruse nakkavus oluliselt, mis arvatakse olevat seotud elektromagnetlaine kiirguse võimsuse ja kriitilise temperatuuriga kokkupuute ajaga.
Kaczmarczyk [8] demonstreeris esimest korda EHF elektromagnetlainete surmavust vees levivate patogeensete viiruste suhtes 2021. aastal. Nad paljastasid koroonaviiruse 229E või polioviiruse (PV) proovid elektromagnetlainetega sagedusega 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 elektromagnetlainetel on viiruste inaktiveerimise valdkonnas laialdased kasutusvõimalused.
Viiruste UHF-i inaktiveerimise tõhusust on hinnatud ka erinevates meediumites, nagu rinnapiim ja mõned kodus tavaliselt kasutatavad materjalid. Teadlased avaldasid adenoviirusega (ADV), 1. tüüpi polioviiruse (PV-1), herpesviirusega 1 (HV-1) ja rinoviirusega (RHV) saastunud anesteesiaskid elektromagnetkiirgusele sagedusega 2450 MHz ja võimsusega 720 vatti. Nad teatasid, et ADV ja PV-1 antigeenide testid muutusid negatiivseks ning HV-1, PIV-3 ja RHV tiitrid langesid nullini, mis näitab kõigi viiruste täielikku inaktiveerumist pärast 4-minutilist kokkupuudet [15, 16]. Elhafi [17] eksponeeris lindude infektsioosse bronhiidi viirusega (IBV), lindude pneumoviirusega (APV), Newcastle'i haiguse viirusega (NDV) ja lindude gripiviirusega (AIV) nakatunud tampoonid 2450 MHz, 900 W mikrolaineahjus. kaotavad oma nakkavuse. Nende hulgas tuvastati APV ja IBV lisaks hingetoru elundite kultuurides, mis saadi 5. põlvkonna tibude embrüotest. Kuigi viirust ei saanud isoleerida, tuvastati viiruse nukleiinhape siiski RT-PCR abil. Ben-Shoshan [18] eksponeeris 2450 MHz, 750 W elektromagnetlaineid otse 15 tsütomegaloviiruse (CMV) positiivse rinnapiimaprooviga 30 sekundiks. Antigeeni tuvastamine Shell-Vialiga näitas CMV täielikku inaktiveerimist. Kuid 500 W juures ei saavutanud 2 proovi 15-st täielikku inaktiveerimist, mis näitab positiivset korrelatsiooni inaktiveerimise efektiivsuse ja elektromagnetlainete võimsuse vahel.
Samuti väärib märkimist, et Yang [13] ennustas väljakujunenud füüsiliste mudelite põhjal elektromagnetlainete ja viiruste vahelist resonantssagedust. Viirustundlike Madin Darby koera neerurakkude (MDCK) poolt toodetud H3N2 viiruseosakeste suspensioon tihedusega 7,5 × 1014 m-3 puutus otse kokku elektromagnetlainetega sagedusega 8 GHz ja võimsusega 820 W/m² 15 minuti jooksul. H3N2 viiruse inaktiveerimise tase ulatub 100% -ni. Kuid teoreetilise künnise 82 W/m2 juures inaktiveeriti vaid 38% H3N2 viirusest, mis viitab sellele, et EM-vahendatud viiruse inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud võimsustihedusega. Selle uuringu põhjal arvutas Barbora [14] elektromagnetlainete ja SARS-CoV-2 vahelise resonantssagedusvahemiku (8,5–20 GHz) ning jõudis järeldusele, et 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 on avatud elektromagnetlainetele. 15 minuti pärast deaktiveeritakse 100%. Wangi hiljutine uuring [19] näitas, et SARS-CoV-2 resonantssagedused on 4 ja 7,5 GHz, mis kinnitab viiruse tiitrist sõltumatute resonantssageduste olemasolu.
Kokkuvõtteks võib öelda, et elektromagnetlained võivad mõjutada nii aerosoole ja suspensioone kui ka viiruste aktiivsust pindadel. Leiti, et inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud elektromagnetlainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvuks kasutatava söötmega. Lisaks on viiruse inaktiveerimiseks väga olulised füüsikalistel resonantsidel põhinevad elektromagnetilised sagedused [2, 13]. Seni on elektromagnetlainete mõju patogeensete viiruste aktiivsusele keskendunud peamiselt nakkavuse muutumisele. Keerulise mehhanismi tõttu on mitmed uuringud teatanud elektromagnetlainete mõjust patogeensete viiruste replikatsioonile ja transkriptsioonile.
Mehhanismid, mille abil elektromagnetlained inaktiveerivad viiruseid, on tihedalt seotud viiruse tüübi, elektromagnetlainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvukeskkonnaga, kuid jäävad suures osas uurimata. Hiljutised uuringud on keskendunud termilise, atermaalse ja struktuurse resonantsenergia ülekande mehhanismidele.
Soojusefekti 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 ja keskkonnas on palju polaarsemaid molekule, näiteks veemolekule, mis liiguvad vastavalt elektromagnetlainete poolt ergastavale vahelduvale elektriväljale, tekitades hõõrdumise kaudu soojust. Seejärel kantakse soojus üle viirusele, et tõsta selle temperatuuri. Kui taluvuslävi on ületatud, hävivad nukleiinhapped ja valgud, mis lõppkokkuvõttes vähendab nakkavust ja isegi inaktiveerib viiruse.
Mitmed rühmad on teatanud, et elektromagnetlained võivad termilise kokkupuute kaudu vähendada viiruste nakkavust [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] eksponeeris koroonaviiruse 229E suspensioone 95 GHz sagedusega elektromagnetlainetega 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 soojusefekte 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 võimsusega 90 W ja 180 W, an600 W, an8 rakukultuurisöötme temperatuuri tõus 26°C-lt 92°C-ni, elektromagnetkiirgus vähendas viiruse nakkavust või inaktiveeris viiruse täielikult. Kuid HCV puutus lühiajaliselt kokku väikese võimsusega (90 või 180 W, 3 minutit) või suurema võimsusega (600 või 800 W, 1 minut) elektromagnetlainetega, samal ajal kui temperatuur ei tõusnud oluliselt ja viiruse nakkavust ega aktiivsust ei täheldatud.
Ülaltoodud tulemused näitavad, et elektromagnetlainete termiline mõju on võtmetegur, mis mõjutab patogeensete viiruste nakkavust või aktiivsust. Lisaks on arvukad uuringud näidanud, et elektromagnetkiirguse termiline efekt inaktiveerib patogeensed viirused tõhusamalt kui UV-C ja tavaline kuumutamine [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Lisaks termilisele mõjule võivad elektromagnetlained muuta ka molekulide, näiteks mikroobsete valkude ja nukleiinhapete polaarsust, põhjustades molekulide pöörlemist ja vibratsiooni, mille tulemuseks on elujõulisuse vähenemine või isegi surm [10]. Arvatakse, et elektromagnetlainete polaarsuse kiire ümberlülitumine põhjustab valkude polariseerumist, mis põhjustab valgu struktuuri keerdumist ja kumerust ning lõpuks valgu denatureerumist [11].
Elektromagnetlainete mittetermiline mõju viiruse inaktiveerimisele on endiselt vastuoluline, kuid enamik uuringuid on näidanud positiivseid tulemusi [1, 25]. Nagu me eespool mainisime, võivad elektromagnetlained otse tungida läbi MS2 viiruse ümbrisvalgu ja hävitada viiruse nukleiinhappe. Lisaks on MS2 viiruse aerosoolid elektromagnetlainete suhtes palju tundlikumad kui MS2 vesilahused. Kuna MS2 viiruse aerosoole ümbritsevas keskkonnas on vähem polaarseid molekule, nagu veemolekulid, võivad atermilised efektid mängida võtmerolli elektromagnetlainete poolt vahendatud viiruse inaktiveerimisel [1].
Resonantsi nähtus viitab füüsilise süsteemi kalduvusele absorbeerida oma keskkonnast rohkem energiat oma loomuliku sageduse ja lainepikkuse juures. Looduses esineb resonantsi paljudes kohtades. On teada, et viirused resoneerivad sama sagedusega mikrolainetega piiratud akustilises dipoolrežiimis, mis on resonantsnähtus [2, 13, 26]. Elektromagnetlaine ja viiruse vahelise interaktsiooni resonantsviisid tõmbavad üha enam tähelepanu. Tõhusa struktuurse resonantsenergia ülekande (SRET) mõju elektromagnetlainetelt suletud akustilistesse võnkumistesse (CAV) viirustes võib põhjustada viiruse membraani rebenemist vastandlike tuuma-kapsiidi vibratsioonide tõttu. Lisaks on SRETi üldine efektiivsus seotud keskkonna olemusega, kus viiruseosakese suurus ja pH määravad vastavalt resonantssageduse ja energia neeldumise [2, 13, 19].
Elektromagnetlainete füüsikaline resonantsefekt mängib võtmerolli ümbrisega viiruste inaktiveerimisel, mis on ümbritsetud viirusvalkudesse põimitud kahekihilise membraaniga. Uurijad leidsid, et H3N2 deaktiveerimine elektromagnetlainete poolt sagedusega 6 GHz ja võimsustihedusega 486 W/m² oli peamiselt põhjustatud kesta füüsilisest rebenemisest resonantsefekti tõttu [13]. H3N2 suspensiooni temperatuur tõusis pärast 15-minutilist kokkupuudet vaid 7 °C, kuid inimese H3N2 viiruse inaktiveerimiseks termilise kuumutamisega on vajalik temperatuur üle 55 °C [9]. Sarnaseid nähtusi on täheldatud ka selliste viiruste puhul nagu SARS-CoV-2 ja H3N1 [13, 14]. Lisaks ei too viiruste inaktiveerimine elektromagnetlainete toimel kaasa 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 füüsilise resonantsi abil väiksemaid doosi parameetreid, mis jäävad alla Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituudi (IEEE) kehtestatud mikrolaine ohutusstandarditele [2, 13]. Resonantssagedus ja võimsuse annus sõltuvad viiruse füüsikalistest omadustest, nagu osakeste suurus ja elastsus, ning kõiki resonantssageduses olevaid viirusi saab tõhusalt inaktiveerida. Tänu suurele läbitungimiskiirusele, ioniseeriva kiirguse puudumisele ja heale ohutusele on CPET-i atermilise toimega vahendatud viiruse inaktiveerimine paljulubav patogeensete viiruste põhjustatud inimese pahaloomuliste haiguste ravis [14, 26].
Lähtudes viiruste inaktiveerimise teostamisest vedelas faasis ja erinevate kandjate pinnal, suudavad elektromagnetlained tõhusalt toime tulla viirusaerosoolidega [1, 26], mis on läbimurre ning omab suurt tähtsust viiruse edasikandumise ohjeldamisel ja viiruse edasikandumise tõkestamisel ühiskonnas. epideemia. Veelgi enam, elektromagnetlainete füüsikaliste resonantsiomaduste avastamine on selles valdkonnas väga oluline. Kuni on teada konkreetse virioni ja elektromagnetlainete resonantssagedus, saab sihikule võtta kõik haava resonantssagedusvahemikus olevad viirused, mida ei ole võimalik saavutada traditsiooniliste viiruse inaktiveerimismeetoditega [13,14,26]. Viiruste elektromagnetiline inaktiveerimine on paljutõotav uurimistöö, millel on suur teaduslik ja rakenduslik väärtus ja potentsiaal.
Võrreldes traditsioonilise viirusetõrjetehnoloogiaga on elektromagnetlainetel oma ainulaadsete füüsikaliste omaduste tõttu viiruste tapmisel lihtsa, tõhusa ja praktilise keskkonnakaitse omadused [2, 13]. Siiski jääb palju probleeme. Esiteks piirduvad kaasaegsed teadmised elektromagnetlainete füüsikaliste omadustega ning elektromagnetlainete emissiooni ajal energia kasutamise mehhanismi ei ole avalikustatud [10, 27]. Mikrolaineid, sealhulgas millimeeterlaineid, on laialdaselt kasutatud viiruse inaktiveerimise ja selle mehhanismide uurimiseks, kuid elektromagnetlainete uuringuid muudel sagedustel, eriti sagedustel 100 kHz kuni 300 MHz ja 300 GHz kuni 10 THz, ei ole teatatud. Teiseks ei ole välja selgitatud patogeensete viiruste elektromagnetlainete abil hävitamise mehhanismi ning uuritud on ainult sfäärilisi ja pulgakujulisi viiruseid [2]. Lisaks on viiruseosakesed väikesed, rakuvabad, kergesti muteeruvad ja levivad kiiresti, mis võib takistada viiruse inaktiveerimist. Elektromagnetlainete tehnoloogiat tuleb veel täiustada, et ületada patogeensete viiruste inaktiveerimise takistus. Lõpuks põhjustab kiirgusenergia suur neeldumine keskkonnas olevate polaarsete molekulide, näiteks veemolekulide poolt, energiakadu. Lisaks võivad SRET-i tõhusust mõjutada mitmed viiruste tuvastamata mehhanismid [28]. SRET-efekt võib samuti muuta viirust oma keskkonnaga kohanemiseks, mille tulemuseks on vastupidavus elektromagnetlainetele [29].
Tulevikus tuleb elektromagnetlainete abil viiruste inaktiveerimise tehnoloogiat veelgi täiustada. Fundamentaalsed teadusuuringud peaksid olema suunatud viiruse elektromagnetlainete poolt inaktiveerimise mehhanismi selgitamisele. Näiteks tuleks süstemaatiliselt selgitada viiruste energia kasutamise mehhanismi elektromagnetlainetega kokkupuutel, patogeenseid viiruseid hävitava mittetermilise toime üksikasjalikku mehhanismi ning elektromagnetlainete ja erinevat tüüpi viiruste vahelise SRET-efekti mehhanismi. Rakendusuuringutes tuleks keskenduda sellele, kuidas vältida kiirgusenergia liigset neeldumist polaarsete molekulide poolt, uurida erineva sagedusega elektromagnetlainete mõju erinevatele patogeensetele viirustele ning uurida elektromagnetlainete mittetermilist mõju patogeensete viiruste hävitamisel.
Elektromagnetlainetest on saanud paljulubav meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks. Elektromagnetlainetehnoloogia eelisteks on madal saaste, madal hind ja kõrge patogeeniviiruse inaktiveerimise tõhusus, mis võib ületada traditsioonilise viirusetõrjetehnoloogia piirangud. Elektromagnetlainete tehnoloogia parameetrite määramiseks ja viiruse inaktiveerimise mehhanismi selgitamiseks on aga vaja täiendavaid uuringuid.
Teatud doos elektromagnetlainete kiirgust võib hävitada paljude patogeensete viiruste struktuuri ja aktiivsuse. Viiruse inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud sageduse, võimsustiheduse ja kokkupuuteajaga. Lisaks hõlmavad potentsiaalsed mehhanismid energiaülekande termilist, atermaalset ja struktuurset resonantsi. Võrreldes traditsiooniliste viirusevastaste tehnoloogiatega on elektromagnetlainetel põhineva viiruse inaktiveerimise eelisteks lihtsus, kõrge efektiivsus ja madal saastesisaldus. Seetõttu on elektromagnetlainete vahendatud viiruse inaktiveerimine muutunud tulevaste rakenduste jaoks paljulubavaks viirusevastaseks tehnikaks.
U Yu. Mikrolainekiirguse ja külma plasma mõju bioaerosooli aktiivsusele ja sellega seotud mehhanismidele. Pekingi ülikool. aasta 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC jt. Mikrolainete resonantsdipoolside ja piiratud akustilised võnked bakuloviirustes. Teaduslik aruanne 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M jt. HCV ja HIV inaktiveerimine mikrolaineahjus: uus lähenemisviis viiruse edasikandumise ärahoidmiseks süstivate narkomaanide seas. Teaduslik aruanne 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Mikrolaineahjus desinfitseerimisega haigladokumentide saastumise uurimine ja eksperimentaalne jälgimine [J] Hiina meditsiiniajakiri. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Naatriumdikloroisotsüanaadi inaktiveerimismehhanismi ja efektiivsuse eeluuring bakteriofaagi MS2 vastu. Sichuani ülikool. 2007.
Yang Li o-ftaaldehüüdi inaktiveeriva toime ja toimemehhanismi esialgne uuring bakteriofaagil MS2. Sichuani ülikool. 2007.
Wu Ye, pr Yao. Õhus leviva viiruse inaktiveerimine in situ mikrolainekiirgusega. 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 tsüklotronikiirguse 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 suhtes resistentsuse testideks. 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. Mikrolainete mittetermiline bioloogiline mõju toidu mikroorganismidele ja mikrolainete steriliseerimise tehnoloogiale [JJ Southwestern Nationalities University (loodusteaduste väljaanne). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 spike-valgu denaturatsioon atermilisel mikrolainekiirgusel. Teaduslik aruanne 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR jt. Tõhus struktuurne resonantsenergia ülekanne mikrolainetest viiruste piiratud akustiliste võnkumiste juurde. Teaduslik aruanne 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Suunatud viirusevastane ravi, kasutades SARS-CoV-2 mitteioniseerivat kiiritusravi ja ettevalmistust viiruspandeemiaks: meetodid, meetodid ja praktilised märkused kliiniliseks kasutamiseks. PLOS Üks. 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 Mikroorganismid. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrolaine- või autoklaavravi hävitab nakkusliku bronhiidi viiruse ja lindude pneumoviiruse nakkavuse, kuid võimaldab neid tuvastada pöördtranskriptaasi polümeraasi ahelreaktsiooni abil. kodulindude haigus. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Tsütomegaloviiruse eemaldamine rinnapiimast mikrolaineahjus: pilootuuring. rinnaga toitmise ravim. 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 jne. SARS-CoV-2 UV-C (254 nm) surmav doos. Valgusdiagnostika Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M jne. SARS-CoV-2 kiire ja täielik inaktiveerimine UV-C poolt. Teaduslik aruanne 2020; 10(1):22421.
Postitusaeg: 21.10.2022
Privaatsusseaded