Elektromagnetiliste lainete mõju patogeensetele viirustele ja sellega seotud mehhanismidele: ülevaade ajakirjas Virology

Patogeensed viirusnakkused on muutunud kogu maailmas peamiseks rahvatervise probleemiks. Viirused võivad nakatada kõiki rakuorganisme ning põhjustada erinevat vigastuste ja kahjustuste määra, põhjustades haigusi ja isegi surma. Selliste väga patogeensete viiruste, näiteks raske ägeda hingamisteede sündroomi koronaviiruse 2 (SARS-COV-2) levimusega on patogeensete viiruste inaktiveerimiseks kiireloomuline vajadus välja töötada tõhusad ja ohutud meetodid. Traditsioonilised patogeensete viiruste inaktiveerimise meetodid on praktilised, kuid neil on mõned piirangud. Kõrge läbitungiva jõu, füüsilise resonantsi ja reostuseta omadustega on elektromagnetilised lained muutunud patogeensete viiruste inaktiveerimise potentsiaalseks strateegiaks ja meelitavad kasvavat tähelepanu. See artikkel annab ülevaate hiljutistest väljaannetest elektromagnetiliste lainete mõju kohta patogeensetele viirustele ja nende mehhanismidele, samuti elektromagnetiliste lainete kasutamise väljavaadetest patogeensete viiruste inaktiveerimiseks, samuti uute ideede ja meetodite kasutamiseks selliseks inaktiveerimiseks.
Paljud viirused levivad kiiresti, püsivad pikka aega, on väga patogeensed ja võivad põhjustada globaalseid epideemiaid ja tõsiseid terviseriske. Viiruse leviku peamiste sammude ennetamine, avastamine, testimine, likvideerimine ja ravi on peamised sammud. Patogeensete viiruste kiire ja tõhus elimineerimine hõlmab profülaktilisi, kaitse- ja allikate kõrvaldamist. Patogeensete viiruste inaktiveerimine füsioloogilise hävitamise teel, et vähendada nende nakkavust, patogeensust ja paljunemisvõimet, on tõhus meetod nende kõrvaldamiseks. Traditsioonilised meetodid, sealhulgas kõrge temperatuur, kemikaalid ja ioniseeriv kiirgus, võivad patogeenseid viirusi tõhusalt inaktiveerida. Nendel meetoditel on siiski mõned piirangud. Seetõttu on endiselt patogeensete viiruste inaktiveerimise uuenduslike strateegiate väljatöötamine kiireloomuline.
Elektromagnetiliste lainete emissioonil on kõrge läbitungimisvõimsuse, kiire ja ühtlase kuumutamise eelised, resonants mikroorganismide ja plasma vabanemisega ning eeldatakse, et sellest saab praktiline meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks [1,2,3]. Elektromagnetiliste lainete võimet inaktiveerida patogeenseid viirusi eelmisel sajandil [4]. Viimastel aastatel on elektromagnetiliste lainete kasutamine patogeensete viiruste inaktiveerimiseks suurendavat tähelepanu. Selles artiklis käsitletakse elektromagnetiliste lainete mõju patogeensetele viirustele ja nende mehhanismidele, mis võivad olla kasulik juhend põhi- ja rakendusuuringute jaoks.
Viiruste morfoloogilised omadused võivad kajastada selliseid funktsioone nagu ellujäämine ja nakkavus. On tõestatud, et elektromagnetilised lained, eriti ülikõrge sagedus (UHF) ja ülikõrge sagedusega (EHF) elektromagnetilised lained, võivad häirida viiruste morfoloogiat.
Bakteriofaagi MS2 (MS2) kasutatakse sageli erinevates uurimisvaldkondades, näiteks desinfitseerimise hindamine, kineetiline modelleerimine (vesilahune) ja viirusmolekulide bioloogiline iseloomustamine [5, 6]. Wu leidis, et mikrolained kiirusel 2450 MHz ja 700 W põhjustasid agregatsiooni ja MS2 vee faagide olulist kokkutõmbumist pärast 1 -minutist otsest kiiritamist [1]. Pärast edasist uurimist täheldati ka MS2 faagi pinna purunemist [7]. Kaczmarczyk [8] Koronaviiruse 229E (COV-229E) proovide paljastatud suspensioonid millimeetri laineteni sagedusega 95 GHz ja võimsustihedusega 70–100 mass/cm2 0,1 s. Suured augud leiate viiruse karedast sfäärilisest kestast, mis viib selle sisu kadumiseni. Elektromagnetiliste lainetega kokkupuude võib olla hävitav viirusvormidele. Kuid morfoloogiliste omaduste, nagu kuju, läbimõõt ja pinna siledus, muutused pärast viirusega kokkupuudet elektromagnetilise kiirgusega. Seetõttu on oluline analüüsida morfoloogiliste tunnuste ja funktsionaalsete häirete vahelist seost, mis võib pakkuda väärtuslikke ja mugavaid näitajaid viiruse inaktiveerimise hindamiseks [1].
Viiruse struktuur koosneb tavaliselt sisemisest nukleiinhappest (RNA või DNA) ja välisest kapsiidist. Nukleiinhapped määravad viiruste geneetilised ja replikatsiooniomadused. Kapsiid on regulaarselt paigutatud valgu alaühikute väliskiht, viiruseosakeste põhilised tellingud ja antigeenne komponent ning kaitseb ka nukleiinhappeid. Enamikul viirustel on lipiididest ja glükoproteiinidest koosnev ümbrise struktuur. Lisaks määravad ümbrise valgud retseptorite spetsiifilisuse ja toimivad peamiste antigeenidena, mida peremehe immuunsussüsteem tunneb ära. Täielik struktuur tagab viiruse terviklikkuse ja geneetilise stabiilsuse.
Uuringud on näidanud, et elektromagnetilised lained, eriti UHF-i elektromagnetilised lained, võivad kahjustada haigusi põhjustavate viiruste RNA-d. Wu [1] paljastas otseselt MS2 viiruse vesiskeskkonna 2450 MHz mikrolaineteni 2 minutit ja analüüsisid geene, mis kodeerivad A -d, kapsiidvalku, replikaasvalku ja lõhustumisvalku geeli elektroforeesi ja pöördtranskriptsiooni polümeraasi ahelreaktsiooni abil. RT-PCR). Need geenid hävitati järk -järgult suureneva võimsustiheduse tõttu ja kadusid isegi suurima tihedusega. Näiteks valgu A geeni (934 aluspaari) ekspressioon vähenes märkimisväärselt pärast kokkupuudet elektromagnetiliste lainetega võimsusega 119 ja 385 W ja kadus täielikult, kui võimsuse tihedust suurendati 700 W -ni. Need andmed näitavad, et elektromagnetilised lained võivad, sõltuvalt tuumahappe struktuurist, viitades.
Värsked uuringud on näidanud, et elektromagnetiliste lainete mõju patogeensetele viirusvalkudele põhineb peamiselt nende kaudsel termilisel toimel vahendajatele ja nende kaudsele mõjule valkude sünteesile, mis on tingitud nukleiinhapete hävitamisest [1, 3, 8, 9]. Kuid the -aremilised toimed võivad muuta ka viirusvalkude polaarsust või struktuuri [1, 10, 11]. Elektromagnetiliste lainete otsene mõju fundamentaalsetele/mittestruktuurilistele valkudele nagu kapsiidvalgud, ümbrisevalgud või patogeensete viiruste teravikvalgud nõuavad endiselt täiendavat uurimist. Hiljuti on tehtud ettepanek, et 2 minutit elektromagnetilist kiirgust sagedusel 2,45 GHz, võimsusega 700 W, võib kuumade laikude moodustumise ja võnkuvate elektriväljade abil suhelda erinevate valgulaengute fraktsioonidega puhtalt elektromagnetiliste mõjude kaudu [12].
Patogeense viiruse ümbrik on tihedalt seotud selle võimega nakatada või haigusi põhjustada. Mitmed uuringud on teatanud, et UHF ja mikrolaine elektromagnetilised lained võivad hävitada haigusi põhjustavate viiruste kestad. Nagu eespool mainitud, saab koronaviiruse 229E viirusümbris tuvastada erinevaid auke pärast 0,1 -sekundilist kokkupuudet 95 GHz millimeetri lainega võimsustihedusega 70 kuni 100 W/cm2 [8]. Elektromagnetiliste lainete resonantse energia ülekande mõju võib põhjustada viiruseümbrise struktuuri hävitamiseks piisavalt stressi. Ümbriseeritud viiruste puhul väheneb pärast ümbriku rebenemist nakkuslikkust või mõningast aktiivsust tavaliselt kaotatud [13, 14]. Yang [13] paljastas H3N2 (H3N2) gripiviiruse ja H1N1 (H1N1) gripiviiruse mikrolaineteni 8,35 GHz, 320 W/m² ja 7 GHz, vastavalt 15 minutit. Elektromagnetiliste lainetega kokkupuutuvate patogeensete viiruste RNA signaalide võrdlemiseks ja killustatud mudel külmutatud ja mitme tsükli jaoks koheselt vedelas lämmastikus sulatatud mudelit tehti RT-PCR. Tulemused näitasid, et kahe mudeli RNA signaalid on väga järjekindlad. Need tulemused näitavad, et viiruse füüsiline struktuur on häiritud ja ümbriku struktuur hävitatakse pärast kokkupuudet mikrolainekiirgusega.
Viiruse aktiivsust saab iseloomustada selle võimega nakatada, korrata ja transkribeerida. Viiruse nakkavust või aktiivsust hinnatakse tavaliselt viiruse tiitrite mõõtmisel, kasutades naastude testid, koekultuuri keskmine nakkuslik annus (TCID50) või lutsiferaasi reporteri geeni aktiivsust. Kuid seda saab hinnata ka otse eluviiruse isoleerimise või viiruse antigeeni, viiruse tiheduse, viiruse ellujäämise jne.
On teatatud, et UHF, SHF ja EHF elektromagnetilised lained võivad otseselt inaktiveerida viiruslikud aerosoolid või vee levitatud viirused. Wu [1] paljastatud MS2 bakteriofaagi aerosool, mis oli toodetud laboratoorse nebulisaatoriga elektromagnetiliste lainete sagedusega 2450 MHz ja võimsusega 700 W 1,7 minutit, samas kui MS2 bakteriofaagi ellujäämise määr oli ainult 8,66%. Sarnaselt MS2 viiruse aerosooliga inaktiveeriti 91,3% vesilahust MS2 1,5 minuti jooksul pärast kokkupuudet sama annusega elektromagnetiliste lainete. Lisaks oli elektromagnetilise kiirguse võime MS2 viirust inaktiveerida positiivselt korrelatsioonis võimsuse tiheduse ja kokkupuuteajaga. Kui aga desaktiveerimise efektiivsus saavutab oma maksimaalse väärtuse, ei saa desaktiveerimise efektiivsust parandada, suurendades kokkupuute aega või suurendades võimsustihedust. Näiteks oli MS2 viiruse elulemus minimaalne 2,65% kuni 4,37% pärast kokkupuudet 2450 MHz ja 700 W elektromagnetiliste lainetega ning kokkupuuteaja suurenemise korral olulisi muutusi ei leitud. Siddharta [3] kiirgas C-hepatiidi viirust (HCV)/inimese immuunpuudulikkuse viiruse 1. tüüpi (HIV-1) sisaldavat rakukultuuri suspensiooni (HIV-1) elektromagnetiliste lainetega sagedusel 2450 MHz ja võimsust 360 W. Nad leidsid, et viiruse tiitrid laskusid HCV-ga ja näitavad, et 3-minutine radiaegne radiatsioon näitas märkimisväärselt, et Electromagnet on see Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet, et Electromagnet näitas, et Electromagnet on see Electromagnet. viirusest isegi kokku puutudes. HCV rakukultuuride ja vähese energiatarbega elektromagnetiliste lainetega HCV rakukultuuride ja HIV-1 suspensioonide sagedusega 2450 MHz, 90 W või 180 W, viiruse tiitris ei muutu, mis on määratud lutsiferaasi reporteri aktiivsusega, ja viiruse nakkavuse olulist muutust. 600 ja 800 W 1 -minutise juures ei vähenenud mõlema viiruse nakkavus märkimisväärselt, mis arvatakse olevat seotud elektromagnetilise laine kiirguse võimsusega ja kriitilise temperatuuriga kokkupuute ajaga.
Kaczmarczyk [8] demonstreeris esmakordselt EHF -i elektromagnetiliste lainete letaalsust vees levivate patogeensete viiruste vastu 2021. aastal. Nad paljastasid koronaviiruse 229E või polioviiruse (PV) proovid elektromagnetiliste lainete sagedusel 95 GHz ja jõudude tihedus 70–100–100 cm2. Kahe patogeense viiruse inaktiveerimise efektiivsus oli vastavalt 99,98% ja 99,375%. mis näitab, et EHF -i elektromagnetilistel lainetel on viiruse inaktiveerimise valdkonnas laialdased rakenduse väljavaated.
Viiruste UHF -i inaktiveerimise tõhusust on hinnatud ka erinevates söötmetes, näiteks rinnapiim ja mõned kodus kasutatavad materjalid. Teadlased paljastasid adenoviiruse (ADV), 1. tüüpi (PV-1), herpesviiruse 1 (HV-1) ja rinoviiruse (RHV) saastunud anesteesiamaske elektromagnetilise kiirguse sagedusel 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 nulli, mis näitab kõigi viiruste täielikku inaktiveerimist pärast 4-minutist kokkupuudet [15, 16]. Elhafi [17] eksponeeritud otse lindude nakkusliku bronhiidi viiruse (IBV), lindude pneumoviiruse (APV), Newcastle'i haiguste viiruse (NDV) ja lindude gripiviiruse (AIV) nakatunud tampoonidega 2450 MHz -le, 900 W -ga mikrolaineahju. kaotada nakkusus. Nende hulgas tuvastati APV ja IBV lisaks 5. põlvkonna tibude embrüotest saadud hingetorude elundite kultuurides. Ehkki viirust ei olnud võimalik isoleerida, tuvastas viiruse nukleiinhape endiselt RT-PCR abil. Ben-Shoshan [18] paljastas otse 2450 MHz, 750 W elektromagnetilised lained 15 tsütomegaloviiruse (CMV) positiivsete rinnapiimaproovidega 30 sekundit. Antigeeni tuvastamine kesta-viali abil näitas CMV täielikku inaktiveerimist. Kuid 500 W juures ei saavutanud 2 15 -st proovist täielikku inaktiveerimist, mis näitab positiivset korrelatsiooni inaktiveerimise efektiivsuse ja elektromagnetiliste lainete võimsuse vahel.
Samuti väärib märkimist, et Yang [13] ennustas resonantssagedust elektromagnetiliste lainete ja viiruste vahel, mis põhinevad väljakujunenud füüsilistel mudelitel. H3N2 viiruseosakeste suspensioon tihedusega 7,5 × 1014 m-3, mida toodeti viirustundlikud Madin Darby koera rakud (MDCK), eksponeeriti otse elektromagnetiliste lainetega sagedusel 8 GHz ja võimsus 820 mass/m² 15 minutit. H3N2 viiruse inaktiveerimise tase ulatub 100%-ni. Teoreetilise lävega 82 W/m2 inaktiveeriti vaid 38% H3N2 viirusest, mis viitab sellele, et EM-vahendatud viiruse inaktiveerimise efektiivsus on tihedalt seotud võimu tihedusega. Selle uuringu põhjal arvutas Barbora [14] resonantssageduse vahemikku (8,5–20 GHz) elektromagnetiliste lainete ja SARS-COV-2 vahel ning jõudis järeldusele, et 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2, mis on eksponeeritud elektromagnetiliste lainetega, on sagedusega 10-17 GHz ja jõudude defention. Wangi [19] hiljutine uuring näitas, et SARS-COV-2 resonantssagedused on 4 ja 7,5 GHz, mis kinnitab resonantssageduste olemasolu viiruse tiitrist sõltumatute.
Kokkuvõtteks võime öelda, et elektromagnetilised lained võivad mõjutada aerosoole ja suspensioone, samuti viiruste aktiivsust pindadel. Leiti, et inaktiveerimise tõhusus on tihedalt seotud elektromagnetiliste lainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvuks kasutatava söötmega. Lisaks on füüsikalistel resonantsidel põhinevad elektromagnetilised sagedused viiruse inaktiveerimise jaoks väga olulised [2, 13]. Siiani on elektromagnetiliste lainete mõju patogeensete viiruste aktiivsusele keskendunud peamiselt nakkavuse muutumisele. Keerulise mehhanismi tõttu on mitmed uuringud teatanud elektromagnetiliste lainete mõju patogeensete viiruste replikatsioonile ja transkriptsioonile.
Mehhanismid, mille abil elektromagnetilised lained inaktiveerivad viirused, on tihedalt seotud viiruse, elektromagnetiliste lainete sageduse ja võimsusega ning viiruse kasvukeskkonnaga, kuid jäävad suuresti uurimata. Värsked uuringud on keskendunud termilise, ahermaalse ja struktuurilise resonantsi energiaülekande mehhanismidele.
Termilist toimet mõistetakse temperatuuri tõusuna, mis on põhjustatud kiire pöörlemisest, polaarsete molekulide kokkupõrkest ja hõõrdumisest kudedes elektromagnetiliste lainete mõjul. Selle omaduse tõttu võivad elektromagnetilised lained tõsta viiruse temperatuuri üle füsioloogilise tolerantsi läve, põhjustades viiruse surma. Viirused sisaldavad siiski vähe polaarmolekule, mis viitab sellele, et otsene soojusmõju viirustele on haruldane [1]. Vastupidi, keskkonnas ja keskkonnas on veel palju polaarseid molekule, näiteks veemolekulid, mis liiguvad vastavalt vahelduva elektriväljale, mis erksab elektromagnetiliste lainetega, tekitades hõõrde kaudu soojust. Seejärel kantakse soojus temperatuuri tõstmiseks viirusesse. Kui tolerantsi lävi on ületatud, hävitatakse nukleiinhapped ja valgud, mis lõpuks vähendab nakkust ja inaktiveerib isegi viirust.
Mitmed rühmad on teatanud, et elektromagnetilised lained võivad vähendada viiruste nakkavust termilise kokkupuute kaudu [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] Koronaviiruse 229E paljastatud suspensioonid elektromagnetiliste laineteni sagedusel 95 GHz, võimsustihedusega 70 kuni 100 W/cm² 0,2–0,7 s. Tulemused näitasid, et temperatuuri tõus 100 ° C aitas selle protsessi ajal kaasa viiruse morfoloogia hävitamisele ja vähenenud viiruse aktiivsusele. Neid termilisi mõjusid saab seletada elektromagnetiliste lainete toimega ümbritsevatele veemolekulidele. Siddharta [3] kiiritatud HCV sisaldavad rakukultuuri suspensioonid erinevate genotüüpide, sealhulgas GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT4A, GT5A, GT6A ja GT7A, elektromagnetiliste lainetega sagedusel 2450 MHz ja 600 W-ga, 60 W, 360 W, 360 W, 360 W, 80 W, 360 W-ga. 26 ° C kuni 92 ° C vähendas elektromagnetiline kiirgus viiruse nakkavust või inaktiveeris viirust täielikult. Kuid HCV eksponeeriti lühikese aja jooksul väikese aja jooksul (90 või 180 W, 3 minutit) või kõrgemat võimsust (600 või 800 W, 1 minut), samas kui temperatuuri märkimisväärset tõusu ja olulist muutust viiruse olulist muutust ei täheldatud.
Ülaltoodud tulemused näitavad, et elektromagnetiliste lainete termiline toime on võtmetegur, mis mõjutab patogeensete viiruste nakkavust või aktiivsust. Lisaks on arvukad uuringud näidanud, et elektromagnetilise kiirguse termiline toime inaktiveerib patogeenseid viirusi tõhusamalt kui UV-C ja tavapärane kuumutamine [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Lisaks termilistele mõjudele võivad elektromagnetilised lained muuta ka molekulide, näiteks mikroobsete valgude ja nukleiinhapete polaarsust, põhjustades molekulide pöörlemist ja vibreerimist, põhjustades vähenenud elujõulisust või isegi surma [10]. Arvatakse, et elektromagnetiliste lainete polaarsuse kiire lülitamine põhjustab valkude polarisatsiooni, mis põhjustab valgu struktuuri keerdumist ja kõverust ning lõppkokkuvõttes valkude denatureerimiseni [11].
Elektromagnetiliste lainete mittetermiline toime viiruse inaktiveerimisele on endiselt vaieldav, kuid enamik uuringuid on näidanud positiivseid tulemusi [1, 25]. Nagu me eespool mainisime, võivad elektromagnetilised lained tungida otseselt MS2 viiruse ümbrisevalku ja hävitada viiruse nukleiinhapet. Lisaks on MS2 viiruse aerosoolid elektromagnetiliste lainete suhtes palju tundlikumad kui MS2 vesilahused. Vähemate polaarsete molekulide, näiteks veemolekulide tõttu, MS2 viiruse aerosoole ümbritsevas keskkonnas võivad ahemilised mõjud mängida võtmerolli elektromagnetilise laine vahendatud viiruse inaktiveerimisel [1].
Resonantsi nähtus viitab füüsilise süsteemi kalduvusele imada keskkonnast rohkem energiat loomulikul sagedusel ja lainepikkusel. Resonants toimub paljudes kohtades looduses. On teada, et viirused resoneeruvad sama sagedusega mikrolainetega piiratud akustiliste dipoolrežiimis, resonantsi nähtuses [2, 13, 26]. Elektromagnetilise laine ja viiruse vahelise interaktsiooni resonantsrežiimid meelitavad üha enam tähelepanu. Tõhusa struktuurse resonantsi energia ülekande (SRET) mõju elektromagnetilistest lainetest suletud akustiliste võnkumiste (CAV)-i viiruste korral võib põhjustada viirusemembraani rebenemist, kuna südamiku kapsiidi vibratsioon vastas. Lisaks on SRET üldine tõhusus seotud keskkonna olemusega, kus viiruseosakese suurus ja pH määravad vastavalt resonantssageduse ja energia neeldumise [2, 13, 19].
Elektromagnetiliste lainete füüsiline resonantsiefekt mängib võtmerolli ümbritsevate viiruste inaktiveerimisel, mida ümbritseb viirusvalkudesse põimitud kahekihiline membraan. Teadlased leidsid, et H3N2 desaktiveerimine elektromagnetiliste lainetega sagedusega 6 GHz ja võimsustihedus 486 W/m² oli peamiselt põhjustatud kesta füüsilisest rebendist resonantsiefekti tõttu [13]. H3N2 suspensiooni temperatuur suurenes vaid 7 ° C võrra pärast 15 -minutist kokkupuudet, kuid inimese H3N2 viiruse inaktiveerimiseks termilise kuumutamise teel on vaja temperatuuri üle 55 ° C [9]. Sarnaseid nähtusi on täheldatud selliste viiruste nagu SARS-COV-2 ja H3N1 puhul [13, 14]. Lisaks ei põhjusta viiruste inaktiveerimine elektromagnetiliste lainete poolt viiruse RNA genoomide lagunemist [1,13,14]. Seega soodustati H3N2 viiruse inaktiveerimist füüsilise resonantsi, mitte termilise kokkupuute abil [13].
Võrreldes elektromagnetiliste lainete termilise toimega nõuab viiruste inaktiveerimine füüsilise resonantsi abil väiksemaid annuseparameetreid, mis jäävad alla mikrolainete ohutusstandardeid, mille on kehtestanud elektri- ja elektroonikainsenerid (IEEE) [2, 13]. Resonantsageduse ja võimsuse annus sõltuvad viiruse füüsikalistest omadustest, näiteks osakeste suurus ja elastsus, ning kõik resonantssageduse viirused võivad olla tõhusalt suunatud inaktiveerimiseks. Kõrge läbitungimise kiiruse, ioniseeriva kiirguse puudumise ja hea ohutuse, CEPE aherilise toime vahendatud viiruse inaktiveerimise tõttu on paljulubav inimese pahaloomuliste haiguste raviks, mis on põhjustatud patogeensetest viirustest [14, 26].
Tuginedes viiruste inaktiveerimise rakendamisele vedelas faasis ja erinevate söötmete pinnal, saavad elektromagnetilised lained tõhusalt toime tulla viiruse aerosoolidega [1, 26], mis on läbimurre ja millel on suur tähtsus viiruse ülekande kontrollimiseks ja viiruse edastamise ennetamiseks ühiskonnas. epideemia. Veelgi enam, elektromagnetiliste lainete füüsiliste resonantsiomaduste avastamine on selles valdkonnas väga oluline. Kuni konkreetse virioni ja elektromagnetiliste lainete resonantssagedus on teada, saab suunata kõik haava resonantssagedusvahemikus olevad viirused, mida ei saa saavutada traditsiooniliste viiruse inaktiveerimismeetoditega [13,14,26]. Viiruste elektromagnetiline inaktiveerimine on paljutõotav uurimistöö, millel on suured uuringud ning rakendatud väärtus ja potentsiaal.
Võrreldes traditsioonilise viiruse tapmistehnoloogiaga, on elektromagnetilistel lainetel viiruste tapmisel oma ainulaadsete füüsiliste omaduste tõttu lihtsaid, tõhusaid ja praktilisi keskkonnakaitseid [2, 13]. Siiski on endiselt palju probleeme. Esiteks on kaasaegsed teadmised piiratud elektromagnetiliste lainete füüsikaliste omadustega ja energiakasutuse mehhanismi elektromagnetiliste lainete emissiooni ajal ei ole avalikustatud [10, 27]. Mikrolaineid, sealhulgas millimeetri laineid, on laialdaselt kasutatud viiruse inaktiveerimise uurimiseks ja selle mehhanismid, kuid elektromagnetiliste lainete uuringuid muudel sagedustel, eriti sagedustel vahemikus 100 kHz kuni 300 MHz ja 300 GHz kuni 10 THz, pole teatatud. Teiseks pole patogeensete viiruste tapmise mehhanismi elektromagnetiliste lainete abil välja selgitatud ning on uuritud ainult sfäärilisi ja vardakujulisi viirusi [2]. Lisaks on viiruseosakesed väikesed, rakuvabad, muteeruvad kergesti ja levivad kiiresti, mis võib ära hoida viiruse inaktiveerimist. Elektromagnetilise laine tehnoloogiat tuleb veel parandada, et ületada inaktiveerivate patogeensete viiruste takistus. Lõpuks põhjustab söötme polaarmolekulide, näiteks veemolekulide polaarsete molekulide kõrge neeldumine, energiakadu. Lisaks võivad SRET -i tõhusust mõjutada mitmed viiruste tundmatu mehhanismi [28]. SRET -efekt võib viirust oma keskkonnaga kohaneda, põhjustades vastupidavust elektromagnetiliste lainete suhtes [29].
Tulevikus tuleb veelgi parandada viiruse inaktiveerimise tehnoloogiat elektromagnetiliste lainete abil. Põhilised teaduslikud uuringud tuleks olla suunatud viiruse inaktiveerimise mehhanismi selgitamisele elektromagnetiliste lainete abil. Näiteks tuleks süstemaatiliselt selgitada viiruste energia kasutamise mehhanism elektromagnetiliste lainetega kokkupuutel, mittetermilise toimetaseme üksikasjalikku mehhanismi ning elektromagnetiliste lainete ja erinevat tüüpi viiruste vahelise Sret-efekti mehhanismi. Rakendatud uuringud peaksid keskenduma sellele, kuidas vältida kiirguseenergia liigset imendumist polaarsete molekulide poolt, uurima erineva sagedusega elektromagnetiliste lainete mõju erinevatele patogeensetele viirustele ja uurima elektromagnetiliste lainete mittetermilisi mõjusid patogeensete viiruste hävitamisel.
Elektromagnetilistest lainetest on saanud paljutõotav meetod patogeensete viiruste inaktiveerimiseks. Elektromagnetilise laine tehnoloogia eelised on madala reostuse, madalate kulude ja kõrge patogeeniviiruse inaktiveerimise efektiivsus, mis võib ületada traditsioonilise viirusetõrje tehnoloogia piirangud. Elektromagnetilise laine tehnoloogia parameetrite määramiseks ja viiruse inaktiveerimise mehhanismi selgitamiseks on vaja täiendavaid uuringuid.
Elektromagnetilise laine kiirguse teatud annus võib hävitada paljude patogeensete viiruste struktuuri ja aktiivsuse. Viiruse inaktiveerimise tõhusus on tihedalt seotud sageduse, võimsustiheduse ja kokkupuuteajaga. Lisaks hõlmavad potentsiaalsed mehhanismid energiaülekande termilist, ahermaalset ja struktuurilise resonantsi mõju. Võrreldes traditsiooniliste viirusevastaste tehnoloogiatega on elektromagnetilisel lainepõhisel viirusel inaktiveerimisel lihtsuse, kõrge efektiivsuse ja madala reostuse eelised. Seetõttu on elektromagnetilise laine vahendatud viiruse inaktiveerimine muutunud tulevaste rakenduste jaoks paljutõotavaks 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 resonants dipooli sidumine ja piiratud akustilised võnkumised bakuloviirustes. Teaduslik aruanne 2017; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Angakusuma, Engelmann M jt. HCV ja HIV mikrolaineahju inaktiveerimine: uus lähenemisviis viiruse edastamise ennetamiseks narkomaanide süstitavate seas. Teaduslik aruanne 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. Haigladokumentide saastumise uurimine ja eksperimentaalne vaatlus mikrolainete desinfitseerimise teel [J] Hiina meditsiiniajakiri. 1987; 4: 221-2.
Sun Wei esialgne uuring naatriumdikloroisotsüanaadi inaktiveerimismehhanismi ja efektiivsuse kohta bakteriofaagi MS2 vastu. Sichuani ülikool. 2007.
Yang Li esialgne uuring o-ftalaldehüüdi inaktiveerimise toime ja toimemehhanismi kohta bakteriofaagi MS2-le. Sichuani ülikool. 2007.
Wu Ye, pr Yao. Õhus leviva viiruse inaktiveerimine in situ mikrolainekiirguse abil. Hiina teaduse bülletään. 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 tsüklotroni kiirguse lühikeste impulsside suhtes. Kiri keskkonnakeemia kohta. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yondes M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S jt. Gripiviiruse inaktiveerimine antigeensuse uuringutes ja resistentsuse testid fenotüüpse neuraminidaasi inhibiitorite suhtes. Journal of Clinical Microbiology. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia jt. Ülevaade mikrolaine steriliseerimisest. Guangdongi mikrotoitainete teadus. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. Mikrolainete mittetermilised bioloogilised mõjud toidu mikroorganismidele ja mikrolainete steriliseerimise tehnoloogiale [JJ Southwesterni rahvuste ülikool (Loodusteaduste väljaanne). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 teravikuvalgu denaturatsioon ahemilisel mikrolainekiirgusel. Teaduslik aruanne 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr jt. Tõhus konstruktsiooni resonantse energia ülekandmine mikrolainetest viiruste piiratud akustiliste võnkumisteni. Teaduslik aruanne 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. Sihtvastane viirusevastane ravi, kasutades SARS-COV-2 mitteioniseeruvat kiiritusravi ja viiruse pandeemia ettevalmistamist: meetodid, meetodid ja praktika märkused kliiniliseks kasutamiseks. Plos üks. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Mikrolaine steriliseerimine ja seda mõjutavad tegurid. Hiina meditsiiniajakiri. 1993; (04): 246-51.
Page WJ, Martin WG mikroobide ellujäämine mikrolaineahjudes. Saate mikroorganisme. 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, kasutades pöördtranskriptaasi polümeraasi ahelreaktsiooni. linnulihahaigus. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB tsütomegaloviiruse mikrolaine likvideerimine rinnapiimast: pilootuuring. Imetamismeditsiin. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR jt. SARS-COV-2 viiruse mikrolaineresonantsi neeldumine. Teaduslik aruanne 2022; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Salera FP, müügikindel DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH jne. UV-C (254 nm) SARS-COV-2 surmav annus. Valgusdiagnostika fotodün. 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 abil. Teaduslik aruanne 2020; 10 (1): 22421.