آثار الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض والآليات ذات الصلة: مراجعة في مجلة علم الفيروسات

أصبحت العدوى الفيروسية المسببة للأمراض مشكلة صحية عامة رئيسية في جميع أنحاء العالم.يمكن للفيروسات أن تصيب جميع الكائنات الخلوية وتسبب درجات متفاوتة من الإصابات والأضرار ، مما يؤدي إلى المرض وحتى الموت.مع انتشار الفيروسات شديدة الإمراض مثل فيروس كورونا 2 المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS-CoV-2) ، هناك حاجة ملحة لتطوير طرق فعالة وآمنة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.الطرق التقليدية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض عملية ولكن لها بعض القيود.مع خصائص قوة الاختراق العالية والرنين الفيزيائي وعدم وجود تلوث ، أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية استراتيجية محتملة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض وتجذب اهتمامًا متزايدًا.تقدم هذه المقالة نظرة عامة على المنشورات الحديثة حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها ، فضلاً عن آفاق استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض ، فضلاً عن الأفكار والطرق الجديدة لمثل هذا التعطيل.
تنتشر العديد من الفيروسات بسرعة ، وتستمر لفترة طويلة ، وهي شديدة الإمراض ويمكن أن تسبب أوبئة عالمية ومخاطر صحية خطيرة.تعتبر الوقاية والكشف والاختبار والقضاء والعلاج خطوات أساسية لوقف انتشار الفيروس.يشمل القضاء السريع والفعال على الفيروسات المسببة للأمراض الوقاية ، والحماية ، والتخلص من المصدر.يعد إبطال نشاط الفيروسات المسببة للأمراض عن طريق التدمير الفسيولوجي لتقليل قدرتها على العدوى والإمراضية والقدرة على التكاثر طريقة فعالة للتخلص منها.يمكن للطرق التقليدية ، بما في ذلك ارتفاع درجة الحرارة والمواد الكيميائية والإشعاع المؤين ، أن تعطل بشكل فعال الفيروسات المسببة للأمراض.ومع ذلك ، لا تزال هناك بعض القيود على هذه الأساليب.لذلك ، لا تزال هناك حاجة ملحة لتطوير استراتيجيات مبتكرة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.
يتميز انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية بمزايا قوة الاختراق العالية ، والتسخين السريع والمنتظم ، والرنين مع الكائنات الحية الدقيقة وإطلاق البلازما ، ومن المتوقع أن تصبح طريقة عملية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض [1،2،3].تم إثبات قدرة الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض في القرن الماضي [4].في السنوات الأخيرة ، جذب استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض اهتمامًا متزايدًا.تناقش هذه المقالة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها ، والتي يمكن أن تكون بمثابة دليل مفيد للبحث الأساسي والتطبيقي.
يمكن أن تعكس الخصائص المورفولوجية للفيروسات وظائف مثل البقاء والعدوى.لقد ثبت أن الموجات الكهرومغناطيسية ، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية فائقة التردد (UHF) والموجات الكهرومغناطيسية فائقة التردد (EHF) ، يمكن أن تعطل تكوين الفيروسات.
غالبًا ما يستخدم Bacteriophage MS2 (MS2) في مجالات بحثية مختلفة مثل تقييم التطهير ، والنمذجة الحركية (المائية) ، والتوصيف البيولوجي للجزيئات الفيروسية [5 ، 6].وجد وو أن الموجات الدقيقة عند 2450 ميجاهرتز و 700 وات تسببت في تراكم وانكماش كبير في العاثيات المائية MS2 بعد دقيقة واحدة من الإشعاع المباشر [1].بعد إجراء مزيد من التحقيق ، لوحظ أيضًا حدوث كسر في سطح فجوة MS2 [7].كشف Kaczmarczyk [8] معلقات لعينات من فيروس كورونا 229E (CoV-229E) لموجات مليمترية بتردد 95 جيجاهرتز وكثافة طاقة من 70 إلى 100 وات / سم 2 لمدة 0.1 ثانية.يمكن العثور على ثقوب كبيرة في الغلاف الكروي الخشن للفيروس ، مما يؤدي إلى فقدان محتوياته.يمكن أن يكون التعرض للموجات الكهرومغناطيسية مدمرًا للأشكال الفيروسية.ومع ذلك ، فإن التغييرات في الخصائص المورفولوجية ، مثل الشكل والقطر ونعومة السطح ، بعد التعرض للفيروس بالإشعاع الكهرومغناطيسي غير معروفة.لذلك ، من المهم تحليل العلاقة بين السمات المورفولوجية والاضطرابات الوظيفية ، والتي يمكن أن توفر مؤشرات قيمة وملائمة لتقييم تعطيل الفيروس [1].
يتكون التركيب الفيروسي عادة من حمض نووي داخلي (RNA أو DNA) وقفيصة خارجية.تحدد الأحماض النووية الخصائص الجينية والتكاثرية للفيروسات.القفيصة هي الطبقة الخارجية من الوحدات الفرعية البروتينية المرتبة بانتظام ، وهي السقالات الأساسية والمكون المستضدي للجزيئات الفيروسية ، كما أنها تحمي الأحماض النووية.تحتوي معظم الفيروسات على هيكل مغلف يتكون من الدهون والبروتينات السكرية.بالإضافة إلى ذلك ، تحدد بروتينات الغلاف خصوصية المستقبلات وتعمل كمستضدات رئيسية يمكن لنظام المناعة لدى المضيف التعرف عليها.يضمن الهيكل الكامل سلامة الفيروس واستقراره الوراثي.
أظهرت الأبحاث أن الموجات الكهرومغناطيسية ، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية UHF ، يمكن أن تدمر الحمض النووي الريبي للفيروسات المسببة للأمراض.قام وو [1] بتعريض البيئة المائية لفيروس MS2 مباشرة إلى موجات ميكروويف 2450 ميجاهرتز لمدة دقيقتين ، وقام بتحليل الجينات التي ترميز البروتين A ، وبروتين القفيصة ، وبروتين الكبسولة ، وبروتين الانقسام عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام والنسخ العكسي لتفاعل البوليميراز المتسلسل.RT-PCR).تم تدمير هذه الجينات بشكل تدريجي مع زيادة كثافة الطاقة وحتى اختفت عند أعلى كثافة للطاقة.على سبيل المثال ، انخفض التعبير الجيني للبروتين A (934 نقطة أساس) بشكل ملحوظ بعد التعرض للموجات الكهرومغناطيسية بقوة 119 و 385 واط واختفى تمامًا عندما زادت كثافة الطاقة إلى 700 وات. اعتمادًا على الجرعة ، قم بتدمير بنية الأحماض النووية للفيروسات.
أظهرت الدراسات الحديثة أن تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على البروتينات الفيروسية المسببة للأمراض يعتمد بشكل أساسي على تأثيرها الحراري غير المباشر على الوسطاء وتأثيرها غير المباشر على تخليق البروتين بسبب تدمير الأحماض النووية [1 ، 3 ، 8 ، 9].ومع ذلك ، يمكن للتأثيرات الحرارية أيضًا تغيير قطبية أو بنية البروتينات الفيروسية [1 ، 10 ، 11].لا يزال التأثير المباشر للموجات الكهرومغناطيسية على البروتينات الهيكلية / غير الهيكلية الأساسية مثل بروتينات القفيصة أو بروتينات الغلاف أو البروتينات الشوكية للفيروسات المسببة للأمراض بحاجة إلى مزيد من الدراسة.تم اقتراح مؤخرًا أن دقيقتين من الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 2.45 جيجا هرتز بقوة 700 واط يمكن أن تتفاعل مع أجزاء مختلفة من شحنات البروتين من خلال تكوين النقاط الساخنة والمجالات الكهربائية المتذبذبة من خلال التأثيرات الكهرومغناطيسية البحتة [12].
يرتبط غلاف الفيروس الممرض ارتباطًا وثيقًا بقدرته على إصابة أو التسبب في المرض.أفادت العديد من الدراسات أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF والميكروويف يمكن أن تدمر قذائف الفيروسات المسببة للأمراض.كما ذكرنا سابقًا ، يمكن اكتشاف ثقوب مميزة في الغلاف الفيروسي لفيروس كورونا 229E بعد التعرض 0.1 ثانية لموجة مليمتر 95 جيجاهرتز بكثافة طاقة من 70 إلى 100 واط / سم 2 [8].يمكن أن يسبب تأثير نقل الطاقة الرنانة للموجات الكهرومغناطيسية ضغطًا كافيًا لتدمير بنية غلاف الفيروس.بالنسبة للفيروسات المغلفة ، بعد تمزق الغلاف ، عادةً ما تقل العدوى أو بعض النشاط أو تُفقد تمامًا [13 ، 14].عرّض يانغ [13] فيروس الأنفلونزا H3N2 (H3N2) وفيروس الأنفلونزا H1N1 (H1N1) لأفران ميكروويف بتردد 8.35 جيجاهرتز و 320 وات / م 2 و 7 جيجاهرتز و 308 وات / م 2 على التوالي لمدة 15 دقيقة.لمقارنة إشارات الحمض النووي الريبي للفيروسات المسببة للأمراض المعرضة للموجات الكهرومغناطيسية ونموذج مجزأ تم تجميده وتم إذابته على الفور في النيتروجين السائل لعدة دورات ، تم إجراء RT-PCR.أظهرت النتائج أن إشارات الحمض النووي الريبي للنموذجين متسقة للغاية.تشير هذه النتائج إلى تعطل التركيب المادي للفيروس وتدمير بنية الغلاف بعد التعرض لإشعاع الميكروويف.
يمكن وصف نشاط الفيروس بقدرته على العدوى والتكرار والنسخ.عادة ما يتم تقييم العدوى أو النشاط الفيروسي عن طريق قياس التتر الفيروسي باستخدام مقايسات البلاك ، أو متوسط ​​الجرعة المعدية لثقافة الأنسجة (TCID50) ، أو نشاط جين مراسل لوسيفيراز.ولكن يمكن أيضًا تقييمه مباشرةً عن طريق عزل الفيروس الحي أو عن طريق تحليل المستضد الفيروسي ، وكثافة الجسيمات الفيروسية ، وبقاء الفيروس ، وما إلى ذلك.
تم الإبلاغ عن أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF و SHF و EHF يمكن أن تعطل مباشرة الهباء الجوي الفيروسي أو الفيروسات المنقولة بالماء.قام وو [1] بتعريض الهباء الجوي من نوع MS2 الناتج عن البخاخات المخبرية إلى موجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 700 وات لمدة 1.7 دقيقة ، بينما كان معدل بقاء عاثية البكتيريا MS2 8.66٪ فقط.على غرار الهباء الجوي الفيروسي MS2 ، تم تعطيل 91.3 ٪ من MS2 المائي في غضون 1.5 دقيقة بعد التعرض لنفس جرعة الموجات الكهرومغناطيسية.بالإضافة إلى ذلك ، كانت قدرة الإشعاع الكهرومغناطيسي على تعطيل فيروس MS2 مرتبطة بشكل إيجابي بكثافة الطاقة ووقت التعرض.ومع ذلك ، عندما تصل كفاءة إلغاء التنشيط إلى أقصى قيمة لها ، لا يمكن تحسين كفاءة التعطيل عن طريق زيادة وقت التعرض أو زيادة كثافة الطاقة.على سبيل المثال ، كان لفيروس MS2 معدل بقاء أدنى من 2.65٪ إلى 4.37٪ بعد التعرض لموجات كهرومغناطيسية 2450 ميجاهرتز و 700 وات ، ولم يتم العثور على تغييرات كبيرة مع زيادة وقت التعرض.قام سيدهارتا [3] بإشعاع معلق لزراعة الخلايا يحتوي على فيروس التهاب الكبد الوبائي سي (HCV) / فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 (HIV-1) بموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 360 وات. بعد 3 دقائق من التعرض ، مما يشير إلى أن إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية فعال ضد عدوى HCV و HIV-1 ويساعد على منع انتقال الفيروس حتى عند تعرضهما معًا.عند تشعيع مستنبتات خلايا HCV ومعلقات HIV-1 بموجات كهرومغناطيسية منخفضة الطاقة بتردد 2450 ميجاهرتز أو 90 وات أو 180 وات ، لا يوجد تغيير في عيار الفيروس ، الذي يحدده نشاط مراسل لوسيفيراز ، وتغير كبير في العدوى الفيروسية لوحظت.عند 600 و 800 واط لمدة دقيقة واحدة ، لم تنخفض إصابة كلا الفيروسين بشكل ملحوظ ، والذي يُعتقد أنه مرتبط بقوة إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية ووقت التعرض لدرجة الحرارة الحرجة.
أظهر Kaczmarczyk [8] لأول مرة قدرة الموجات الكهرومغناطيسية EHF المميتة ضد الفيروسات المسببة للأمراض المنقولة بالمياه في عام 2021. وقاموا بتعريض عينات من فيروس كورونا 229E أو فيروس شلل الأطفال (PV) لموجات كهرومغناطيسية بتردد 95 جيجاهرتز وكثافة طاقة من 70 إلى 100 واط / سم 2 لمدة 2 ثانية.بلغت كفاءة تثبيط الفيروسين الممرضين 99.98٪ و 99.375٪ على التوالي.مما يشير إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية EHF لها آفاق تطبيق واسعة في مجال تعطيل الفيروس.
تم أيضًا تقييم فعالية تثبيط UHF للفيروسات في وسائط مختلفة مثل حليب الثدي وبعض المواد المستخدمة بشكل شائع في المنزل.كشف الباحثون أقنعة التخدير الملوثة بالفيروس الغدي (ADV) ، فيروس شلل الأطفال من النوع 1 (PV-1) ، فيروس الهربس 1 (HV-1) وفيروس الأنف (RHV) للإشعاع الكهرومغناطيسي على تردد 2450 ميجا هرتز وقوة 720 واط.أبلغوا أن اختبارات مستضدات ADV و PV-1 أصبحت سلبية ، وانخفض عيار HV-1 و PIV-3 و RHV إلى الصفر ، مما يشير إلى تعطيل كامل لجميع الفيروسات بعد 4 دقائق من التعرض [15 ، 16].كشف الحافي [17] بشكل مباشر عن المسحات المصابة بفيروس التهاب الشعب الهوائية المعدية للطيور (IBV) ، والالتهاب الرئوي للطيور (APV) ، وفيروس مرض نيوكاسل (NDV) ، وفيروس إنفلونزا الطيور (AIV) إلى فرن ميكروويف بقوة 2450 ميجا هرتز و 900 واط.تفقد العدوى.من بينها ، تم اكتشاف APV و IBV أيضًا في مزارع أعضاء القصبة الهوائية التي تم الحصول عليها من أجنة الدجاج من الجيل الخامس.على الرغم من أنه لا يمكن عزل الفيروس ، إلا أنه تم اكتشاف الحمض النووي الفيروسي بواسطة RT-PCR.قام بن شوشان [18] بتعريض موجات كهرومغناطيسية بقوة 2450 ميجاهرتز و 750 وات إلى 15 عينة من حليب الثدي الموجب للفيروس المضخم للخلايا (CMV) لمدة 30 ثانية.أظهر اكتشاف المستضد بواسطة Shell-Vial تعطيلًا تامًا لـ CMV.ومع ذلك ، عند 500 وات ، لم تحقق 2 من 15 عينة تعطيل كامل ، مما يشير إلى وجود علاقة إيجابية بين كفاءة التعطيل وقوة الموجات الكهرومغناطيسية.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن يانغ [13] تنبأ بتردد الرنين بين الموجات الكهرومغناطيسية والفيروسات بناءً على النماذج الفيزيائية الراسخة.تعرض معلق لجزيئات فيروس H3N2 بكثافة 7.5 × 1014 م 3 ، التي تنتجها خلايا الكلى مادين داربي الحساسة للفيروسات (MDCK) ، مباشرة للموجات الكهرومغناطيسية بتردد 8 جيجاهرتز وقوة 820 W / م² لمدة 15 دقيقة.يصل مستوى تعطيل فيروس H3N2 إلى 100٪.ومع ذلك ، عند عتبة نظرية تبلغ 82 وات / م 2 ، تم تعطيل 38 ٪ فقط من فيروس H3N2 ، مما يشير إلى أن كفاءة تعطيل الفيروس بوساطة EM ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكثافة الطاقة.بناءً على هذه الدراسة ، قام Barbora [14] بحساب نطاق تردد الرنين (8.5-20 جيجا هرتز) بين الموجات الكهرومغناطيسية و SARS-CoV-2 وخلص إلى أن 7.5 × 1014 م -3 من SARS-CoV- 2 تعرضت للموجات الكهرومغناطيسية A الموجة بتردد 10-17 جيجاهرتز وكثافة طاقة تبلغ 14.5 ± 1 وات / م 2 لحوالي 15 دقيقة سيؤدي إلى إلغاء تنشيط بنسبة 100٪.أظهرت دراسة حديثة أجراها وانغ [19] أن الترددات الرنانة لـ SARS-CoV-2 هي 4 و 7.5 جيجا هرتز ، مما يؤكد وجود ترددات طنين مستقلة عن عيار الفيروس.
في الختام ، يمكننا القول أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تؤثر على الهباء الجوي والمعلقات ، وكذلك نشاط الفيروسات على الأسطح.وجد أن فعالية التثبيط ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتكرار وقوة الموجات الكهرومغناطيسية والوسيط المستخدم لنمو الفيروس.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الترددات الكهرومغناطيسية القائمة على الرنين الفيزيائي مهمة جدًا لتعطيل الفيروس [2 ، 13].حتى الآن ، ركز تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على نشاط الفيروسات المسببة للأمراض بشكل أساسي على تغيير العدوى.بسبب الآلية المعقدة ، أبلغت العديد من الدراسات عن تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على تكرار ونسخ الفيروسات المسببة للأمراض.
ترتبط الآليات التي تعمل بها الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروسات ارتباطًا وثيقًا بنوع الفيروس ، وتواتر وقوة الموجات الكهرومغناطيسية ، وبيئة نمو الفيروس ، لكنها تظل غير مستكشفة إلى حد كبير.ركزت الأبحاث الحديثة على آليات نقل طاقة الرنين الحراري والحراري والبنيوي.
يُفهم التأثير الحراري على أنه زيادة في درجة الحرارة ناتجة عن دوران عالي السرعة وتصادم واحتكاك الجزيئات القطبية في الأنسجة تحت تأثير الموجات الكهرومغناطيسية.بسبب هذه الخاصية ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن ترفع درجة حرارة الفيروس فوق عتبة التحمل الفسيولوجي ، مما يتسبب في وفاة الفيروس.ومع ذلك ، تحتوي الفيروسات على عدد قليل من الجزيئات القطبية ، مما يشير إلى أن التأثيرات الحرارية المباشرة على الفيروسات نادرة [1].على العكس من ذلك ، هناك العديد من الجزيئات القطبية في الوسط والبيئة ، مثل جزيئات الماء ، التي تتحرك وفقًا للحقل الكهربائي المتناوب الذي تثيره الموجات الكهرومغناطيسية ، وتولد الحرارة من خلال الاحتكاك.ثم يتم نقل الحرارة إلى الفيروس لرفع درجة حرارته.عندما يتم تجاوز عتبة التحمل ، يتم تدمير الأحماض النووية والبروتينات ، مما يقلل في نهاية المطاف من العدوى وحتى تعطيل نشاط الفيروس.
ذكرت عدة مجموعات أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تقلل من عدوى الفيروسات من خلال التعرض الحراري [1 ، 3 ، 8].قام Kaczmarczyk [8] بتعريض معلقات فيروس كورونا 229E لموجات كهرومغناطيسية بتردد 95 جيجاهرتز بكثافة طاقة من 70 إلى 100 واط / سم 2 لمدة 0.2-0.7 ثانية.أظهرت النتائج أن زيادة درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية خلال هذه العملية ساهمت في تدمير مورفولوجيا الفيروس وتقليل نشاط الفيروس.يمكن تفسير هذه التأثيرات الحرارية من خلال عمل الموجات الكهرومغناطيسية على جزيئات الماء المحيطة.سيدهارتا [3] معلقات زراعة الخلايا المحتوية على HCV المشععة لأنماط وراثية مختلفة ، بما في ذلك GT1a و GT2a و GT3a و GT4a و GT5a و GT6a و GT7a ، مع موجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجا هرتز وقوة 90 واط و 180 واط ، 360 W و 600 W و 800 Tue مع زيادة درجة حرارة وسط زراعة الخلية من 26 درجة مئوية إلى 92 درجة مئوية ، قلل الإشعاع الكهرومغناطيسي من عدوى الفيروس أو عطّل الفيروس تمامًا.لكن HCV تعرض لموجات كهرومغناطيسية لفترة قصيرة بقدرة منخفضة (90 أو 180 واط ، 3 دقائق) أو أعلى (600 أو 800 واط ، دقيقة واحدة) ، بينما لم تكن هناك زيادة معنوية في درجة الحرارة وتغير كبير في درجة الحرارة. لم يلاحظ الفيروس عدوى أو نشاط.
تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية هو عامل رئيسي يؤثر على عدوى أو نشاط الفيروسات المسببة للأمراض.بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت العديد من الدراسات أن التأثير الحراري للإشعاع الكهرومغناطيسي يعطل الفيروسات المسببة للأمراض بشكل أكثر فعالية من الأشعة فوق البنفسجية - ج والتدفئة التقليدية [8 ، 20 ، 21 ، 22 ، 23 ، 24].
بالإضافة إلى التأثيرات الحرارية ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أيضًا تغيير قطبية الجزيئات مثل البروتينات الميكروبية والأحماض النووية ، مما يتسبب في دوران الجزيئات واهتزازها ، مما يؤدي إلى تقليل قابليتها للحياة أو حتى الموت [10].يُعتقد أن التبديل السريع لقطبية الموجات الكهرومغناطيسية يتسبب في استقطاب البروتين ، مما يؤدي إلى التواء وانحناء بنية البروتين ، وفي النهاية ، تمسخ البروتين [11].
لا يزال التأثير غير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية على تثبيط الفيروس مثيرًا للجدل ، لكن معظم الدراسات أظهرت نتائج إيجابية [1 ، 25].كما ذكرنا أعلاه ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تخترق بشكل مباشر بروتين غلاف فيروس MS2 وتدمر الحمض النووي للفيروس.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهباء الجوي لفيروس MS2 أكثر حساسية للموجات الكهرومغناطيسية من MS2 المائي.بسبب الجزيئات القطبية الأقل ، مثل جزيئات الماء ، في البيئة المحيطة بهباء فيروس MS2 ، قد تلعب التأثيرات الحرارية دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروس بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية [1].
تشير ظاهرة الرنين إلى ميل النظام الفيزيائي لامتصاص المزيد من الطاقة من بيئته بتردده الطبيعي وطوله الموجي.يحدث الرنين في أماكن كثيرة في الطبيعة.من المعروف أن الفيروسات لها صدى مع الموجات الدقيقة من نفس التردد في وضع ثنائي القطب الصوتي المحدود ، وهي ظاهرة صدى [2 ، 13 ، 26].تجذب أنماط التفاعل الرنانة بين الموجة الكهرومغناطيسية والفيروس المزيد والمزيد من الاهتمام.يمكن أن يؤدي تأثير النقل الفعال لطاقة الرنين الهيكلي (SRET) من الموجات الكهرومغناطيسية إلى التذبذبات الصوتية المغلقة (CAV) في الفيروسات إلى تمزق الغشاء الفيروسي بسبب معارضة الاهتزازات الأساسية للقفيصة.بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط الفعالية الإجمالية لـ SRET بطبيعة البيئة ، حيث يحدد حجم ودرجة الحموضة للجسيم الفيروسي تردد الرنين وامتصاص الطاقة ، على التوالي [2 ، 13 ، 19].
يلعب تأثير الرنين الفيزيائي للموجات الكهرومغناطيسية دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروسات المغلفة ، والتي يحيط بها غشاء ثنائي الطبقة مضمن في البروتينات الفيروسية.وجد الباحثون أن تعطيل H3N2 بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية بتردد 6 جيجا هرتز وكثافة طاقة 486 واط / متر مربع ناتج بشكل رئيسي عن التمزق المادي للقشرة بسبب تأثير الرنين [13].زادت درجة حرارة معلق H3N2 بمقدار 7 درجات مئوية فقط بعد 15 دقيقة من التعرض ، ومع ذلك ، لتعطيل فيروس H3N2 البشري بالتسخين الحراري ، يلزم درجة حرارة أعلى من 55 درجة مئوية [9].وقد لوحظت ظواهر مماثلة لفيروسات مثل SARS-CoV-2 و H3N1 [13 ، 14].بالإضافة إلى ذلك ، فإن تعطيل الفيروسات بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية لا يؤدي إلى تدهور جينومات الحمض النووي الريبي الفيروسي [1 ، 13 ، 14].وهكذا ، تم تعزيز تثبيط فيروس H3N2 بالرنين الفيزيائي بدلاً من التعرض الحراري [13].
بالمقارنة مع التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية ، فإن تعطيل الفيروسات بالرنين الفيزيائي يتطلب معايير جرعة أقل ، والتي هي أقل من معايير أمان الميكروويف التي وضعها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) [2 ، 13].يعتمد تردد الرنين وجرعة الطاقة على الخصائص الفيزيائية للفيروس ، مثل حجم الجسيمات والمرونة ، ويمكن استهداف جميع الفيروسات الموجودة في تردد الرنين بفعالية لإبطال مفعولها.نظرًا لارتفاع معدل الاختراق ، وغياب الإشعاع المؤين ، والسلامة الجيدة ، فإن تثبيط الفيروس بوساطة التأثير الحراري لـ CPET يعد واعدًا لعلاج الأمراض الخبيثة البشرية التي تسببها الفيروسات المسببة للأمراض [14 ، 26].
استنادًا إلى تنفيذ تعطيل الفيروسات في المرحلة السائلة وعلى سطح الوسائط المختلفة ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية التعامل بفاعلية مع الهباء الجوي الفيروسي [1 ، 26] ، وهو تقدم كبير وذو أهمية كبيرة للتحكم في انتقال الفيروس ومنع انتقال الفيروس في المجتمع.وباء.علاوة على ذلك ، فإن اكتشاف خصائص الرنين الفيزيائي للموجات الكهرومغناطيسية له أهمية كبيرة في هذا المجال.طالما أن تردد الرنين لفيريون معين والموجات الكهرومغناطيسية معروفين ، يمكن استهداف جميع الفيروسات الموجودة في نطاق تردد الرنين للجرح ، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام طرق تعطيل الفيروس التقليدية [13 ، 14 ، 26].يعد التثبيط الكهرومغناطيسي للفيروسات بحثًا واعدًا ذو بحث كبير وقيمة وإمكانات تطبيقية.
بالمقارنة مع تقنية قتل الفيروسات التقليدية ، تتميز الموجات الكهرومغناطيسية بخصائص الحماية البيئية البسيطة والفعالة والعملية عند قتل الفيروسات نظرًا لخصائصها الفيزيائية الفريدة [2 ، 13].ومع ذلك ، لا تزال هناك مشاكل كثيرة.أولاً ، تقتصر المعرفة الحديثة على الخصائص الفيزيائية للموجات الكهرومغناطيسية ، ولم يتم الكشف عن آلية استخدام الطاقة أثناء انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية [10 ، 27].تم استخدام الموجات الميكروية ، بما في ذلك الموجات المليمترية ، على نطاق واسع لدراسة تعطيل الفيروس وآلياته ، ومع ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن دراسات الموجات الكهرومغناطيسية على ترددات أخرى ، خاصة عند الترددات من 100 كيلو هرتز إلى 300 ميجاهرتز ومن 300 جيجاهرتز إلى 10 تيراهرتز.ثانيًا ، لم يتم توضيح آلية قتل الفيروسات المسببة للأمراض بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية ، ولم تتم دراسة سوى الفيروسات الكروية والقضبية الشكل [2].بالإضافة إلى ذلك ، جزيئات الفيروس صغيرة وخالية من الخلايا وتتحول بسهولة وتنتشر بسرعة ، مما يمكن أن يمنع تعطيل الفيروس.لا تزال تكنولوجيا الموجات الكهرومغناطيسية بحاجة إلى التحسين للتغلب على عقبة تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.أخيرًا ، يؤدي الامتصاص العالي للطاقة المشعة بواسطة الجزيئات القطبية في الوسط ، مثل جزيئات الماء ، إلى فقدان الطاقة.بالإضافة إلى ذلك ، قد تتأثر فعالية SRET بعدة آليات مجهولة في الفيروسات [28].يمكن لتأثير SRET أيضًا تعديل الفيروس للتكيف مع بيئته ، مما يؤدي إلى مقاومة الموجات الكهرومغناطيسية [29].
في المستقبل ، تحتاج تقنية تعطيل الفيروس باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية إلى مزيد من التحسين.يجب أن يهدف البحث العلمي الأساسي إلى توضيح آلية تعطيل الفيروس عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية.على سبيل المثال ، يجب توضيح آلية استخدام طاقة الفيروسات عند تعرضها للموجات الكهرومغناطيسية ، والآلية التفصيلية للعمل غير الحراري الذي يقتل الفيروسات المسببة للأمراض ، وآلية تأثير SRET بين الموجات الكهرومغناطيسية وأنواع الفيروسات المختلفة.يجب أن تركز الأبحاث التطبيقية على كيفية منع الامتصاص المفرط للطاقة الإشعاعية بواسطة الجزيئات القطبية ، ودراسة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة على مختلف الفيروسات المسببة للأمراض ، ودراسة الآثار غير الحرارية للموجات الكهرومغناطيسية في تدمير الفيروسات المسببة للأمراض.
أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية وسيلة واعدة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.تتميز تقنية الموجات الكهرومغناطيسية بمزايا التلوث المنخفض ، والتكلفة المنخفضة ، وكفاءة تعطيل فيروس الممرض العالية ، والتي يمكنها التغلب على قيود تقنية مكافحة الفيروسات التقليدية.ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد معايير تكنولوجيا الموجات الكهرومغناطيسية وتوضيح آلية تعطيل الفيروس.
يمكن لجرعة معينة من إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية أن تدمر بنية ونشاط العديد من الفيروسات المسببة للأمراض.ترتبط كفاءة تعطيل الفيروس ارتباطًا وثيقًا بالتردد وكثافة الطاقة ووقت التعرض.بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل الآليات المحتملة على تأثيرات الرنين الحرارية والحرارية والهيكلية لنقل الطاقة.بالمقارنة مع التقنيات التقليدية المضادة للفيروسات ، فإن تعطيل الفيروس المستند إلى الموجات الكهرومغناطيسية له مزايا البساطة والكفاءة العالية والتلوث المنخفض.لذلك ، أصبح تعطيل الفيروس بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية تقنية واعدة مضادة للفيروسات للتطبيقات المستقبلية.
يو يو.تأثير إشعاع الميكروويف والبلازما الباردة على نشاط الهباء الحيوي والآليات ذات الصلة.جامعة بكين.عام 2013.
Sun CK و Tsai YC و Chen Ye و Liu TM و Chen HY و Wang HC et al.اقتران ثنائي القطب من الموجات الدقيقة والتذبذبات الصوتية المحدودة في فيروسات البكتيريا.التقرير العلمي 2017 ؛7 (1): 4611.
Siddharta A و Pfaender S و Malassa A و Doerrbecker J و Anggakusuma و Engelmann M et al.تثبيط الموجات الدقيقة لفيروس التهاب الكبد الوبائي وفيروس نقص المناعة البشرية: نهج جديد لمنع انتقال الفيروس بين متعاطي المخدرات بالحقن.التقرير العلمي 2016 ؛6: 36619.
Yan SX، Wang RN، Cai YJ، Song YL، Qv HL.التحقيق والمراقبة التجريبية لتلوث وثائق المستشفى عن طريق التطهير بالموجات الدقيقة [J] المجلة الطبية الصينية.1987 ؛4: 221-2.
دراسة أولية لـ Sun Wei لآلية تعطيل وفعالية ثنائي كلورو إيزوسيانات الصوديوم ضد البكتيريا MS2.جامعة سيتشوان.2007.
دراسة أولية لـ Yang Li لتأثير تعطيل وآلية عمل o-phthalaldehyde على العاثية MS2.جامعة سيتشوان.2007.
وو يي ، السيدة ياو.إبطال مفعول الفيروس المحمول جواً في الموقع بواسطة إشعاع الميكروويف.نشرة العلوم الصينية.2014 ؛ 59 (13): 1438-45.
كاشمارشيك إل إس ، مارساي كانساس ، شيفتشينكو إس ، بيلوسوف إم ، ليفي إن ، إينات إم وآخرون.فيروسات كورونا وفيروسات شلل الأطفال حساسة للنبضات القصيرة من إشعاع السيكلوترون ذو النطاق W.رسالة في الكيمياء البيئية.2021 ؛ 19 (6): 3967-72.
Yonges M و Liu VM و van der Vries E و Jacobi R و Pronk I و Boog S et al.تثبيط فيروس الأنفلونزا لدراسات الأنتيجين ومقايسات المقاومة لمثبطات النيورامينيداز المظهرية.مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية.2010 ؛ 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi و Zhang Lijia و Liu Yujia و Li Yu و Zhang Jia و Lin Fujia وآخرون.نظرة عامة على التعقيم بالميكروويف.علم المغذيات الدقيقة في قوانغدونغ.2013 ؛ 20 (6): 67-70.
لي جيجي.التأثيرات البيولوجية غير الحرارية للأفران الميكروية على الكائنات الدقيقة الغذائية وتكنولوجيا التعقيم بالميكروويف [JJ Southwestern Nationalities University (طبعة العلوم الطبيعية).2006 ؛6: 1219-1222.
Afagi P ، Lapolla MA ، Gandhi K. SARS-CoV-2 spike تمسخ البروتين عند تشعيع الميكروويف الحراري.التقرير العلمي 2021 ؛11 (1): 23373.
يانغ إس سي ، لين إتش سي ، ليو تي إم ، لو جيه تي ، هونغ دبليو تي ، هوانغ إي آر ، إت آل.كفاءة نقل الطاقة الرنانة الهيكلية من الموجات الدقيقة إلى التذبذبات الصوتية المحدودة في الفيروسات.التقرير العلمي 2015 ؛5: 18030.
Barbora A، Minnes R. العلاج المستهدف المضاد للفيروسات باستخدام العلاج الإشعاعي غير المؤين لـ SARS-CoV-2 والتحضير للجائحة الفيروسية: الأساليب والطرق وملاحظات الممارسة للتطبيق السريري.بلوس واحد.2021 ؛ 16 (5): e0251780.
يانغ هويمينغ.التعقيم بالميكروويف والعوامل المؤثرة فيه.المجلة الطبية الصينية.1993 ؛ (04): 246-51.
Page WJ ، Martin WG بقاء الميكروبات في أفران الميكروويف.يمكنك J الكائنات الدقيقة.1978 ؛ 24 (11): 1431-3.
علاج Elhafi G. ، Naylor SJ ، Savage KE ، Jones RS بالميكروويف أو الأوتوكلاف يدمر عدوى فيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي وفيروس الالتهاب الرئوي للطيور ، ولكنه يسمح باكتشافها باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي.مرض الدواجن.2004 ؛ 33 (3): 303-6.
بن شوشان م ، ماندل د ، لوبزكي ر ، دولبيرج س ، ميموني إف بي استئصال الميكروويف للفيروس المضخم للخلايا من لبن الأم: دراسة تجريبية.طب الرضاعة الطبيعية.2016 ؛ 11: 186-7.
Wang PJ و Pang YH و Huang SY و Fang JT و Chang SY و Shih SR وآخرون.امتصاص الرنين بالميكروويف لفيروس SARS-CoV-2.التقرير العلمي 2022 ؛12 (1): 12596.
Sabino CP ، Sellera FP ، Sales-Medina DF ، Machado RRG ، Durigon EL ، Freitas-Junior LH ، إلخ. جرعة مميتة من UV-C (254 نانومتر) من SARS-CoV-2.تشخيصات الضوء Photodyne Ther.2020 ؛ 32: 101995.
Storm N ، McKay LGA ، Downs SN ، Johnson RI ، Birru D ، de Samber M ، إلخ. التعطيل السريع والكامل لـ SARS-CoV-2 بواسطة UV-C.التقرير العلمي 2020 ؛10 (1): 22421.