रोगजनक वायरस और संबंधित तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव: जर्नल ऑफ़ वायरोलॉजी में एक समीक्षा

रोगजनक वायरल संक्रमण दुनिया भर में एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या बन गया है।वायरस सभी सेलुलर जीवों को संक्रमित कर सकते हैं और चोट और क्षति की अलग-अलग डिग्री का कारण बन सकते हैं, जिससे बीमारी और मृत्यु भी हो सकती है।गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोनावायरस 2 (SARS-CoV-2) जैसे अत्यधिक रोगजनक वायरस के प्रसार के साथ, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी और सुरक्षित तरीके विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है।रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के पारंपरिक तरीके व्यावहारिक हैं लेकिन उनकी कुछ सीमाएं हैं।उच्च मर्मज्ञ शक्ति, भौतिक अनुनाद और प्रदूषण न होने की विशेषताओं के साथ, विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक वायरस की निष्क्रियता के लिए एक संभावित रणनीति बन गई हैं और बढ़ते हुए ध्यान आकर्षित कर रही हैं।यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव के साथ-साथ रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग की संभावनाओं के साथ-साथ इस तरह की निष्क्रियता के लिए नए विचारों और तरीकों पर हाल के प्रकाशनों का अवलोकन प्रदान करता है।
कई वायरस तेजी से फैलते हैं, लंबे समय तक बने रहते हैं, अत्यधिक रोगजनक होते हैं और वैश्विक महामारी और गंभीर स्वास्थ्य जोखिम पैदा कर सकते हैं।वायरस के प्रसार को रोकने के लिए रोकथाम, पहचान, परीक्षण, उन्मूलन और उपचार प्रमुख कदम हैं।रोगजनक वायरस के तेजी से और कुशल उन्मूलन में रोगनिरोधी, सुरक्षात्मक और स्रोत का उन्मूलन शामिल है।उनकी संक्रामकता, रोगजनकता और प्रजनन क्षमता को कम करने के लिए शारीरिक विनाश द्वारा रोगजनक वायरस की निष्क्रियता उनके उन्मूलन का एक प्रभावी तरीका है।उच्च तापमान, रसायन और आयनीकरण विकिरण सहित पारंपरिक तरीके रोगजनक वायरस को प्रभावी ढंग से निष्क्रिय कर सकते हैं।हालाँकि, इन विधियों की अभी भी कुछ सीमाएँ हैं।इसलिए, अभी भी रोगजनक वायरस की निष्क्रियता के लिए नवीन रणनीति विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन में उच्च मर्मज्ञ शक्ति, तीव्र और समान ताप, सूक्ष्मजीवों के साथ अनुनाद और प्लाज्मा रिलीज के फायदे हैं, और रोगजनक वायरस [1,2,3] को निष्क्रिय करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका बनने की उम्मीद है।पिछली शताब्दी [4] में रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्षमता का प्रदर्शन किया गया था।हाल के वर्षों में, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग ने ध्यान आकर्षित किया है।यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर चर्चा करता है, जो बुनियादी और अनुप्रयुक्त अनुसंधान के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका के रूप में काम कर सकता है।
वायरस की रूपात्मक विशेषताएं उत्तरजीविता और संक्रामकता जैसे कार्यों को दर्शा सकती हैं।यह प्रदर्शित किया गया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से अति उच्च आवृत्ति (UHF) और अति उच्च आवृत्ति (EHF) विद्युत चुम्बकीय तरंगें, वायरस के आकारिकी को बाधित कर सकती हैं।
बैक्टीरियोफेज MS2 (MS2) का उपयोग अक्सर विभिन्न अनुसंधान क्षेत्रों जैसे कीटाणुशोधन मूल्यांकन, काइनेटिक मॉडलिंग (जलीय), और वायरल अणुओं के जैविक लक्षण वर्णन [5, 6] में किया जाता है।वू ने पाया कि 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू पर माइक्रोवेव ने प्रत्यक्ष विकिरण [1] के 1 मिनट के बाद एमएस2 जलीय फेज के एकत्रीकरण और महत्वपूर्ण सिकुड़न का कारण बना।आगे की जांच के बाद, MS2 फेज की सतह में एक ब्रेक भी देखा गया [7]।Kaczmarczyk [8] ने कोरोनावायरस 229E (CoV-229E) के नमूनों के निलंबन को 95 GHz की आवृत्ति के साथ मिलीमीटर तरंगों और 0.1 s के लिए 70 से 100 W/cm2 की शक्ति घनत्व के साथ उजागर किया।वायरस के खुरदरे गोलाकार खोल में बड़े छेद पाए जा सकते हैं, जिससे इसकी सामग्री नष्ट हो जाती है।इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों का एक्सपोजर वायरल रूपों के लिए विनाशकारी हो सकता है।हालांकि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ वायरस के संपर्क में आने के बाद रूपात्मक गुणों में परिवर्तन, जैसे आकार, व्यास और सतह की चिकनाई अज्ञात है।इसलिए, रूपात्मक विशेषताओं और कार्यात्मक विकारों के बीच संबंधों का विश्लेषण करना महत्वपूर्ण है, जो वायरस निष्क्रियता [1] का आकलन करने के लिए मूल्यवान और सुविधाजनक संकेतक प्रदान कर सकते हैं।
वायरल संरचना में आमतौर पर एक आंतरिक न्यूक्लिक एसिड (आरएनए या डीएनए) और एक बाहरी कैप्सिड होता है।न्यूक्लिक एसिड वायरस के अनुवांशिक और प्रतिकृति गुणों को निर्धारित करते हैं।कैप्सिड नियमित रूप से व्यवस्थित प्रोटीन उपइकाइयों की बाहरी परत है, वायरल कणों का मूल मचान और एंटीजेनिक घटक है, और न्यूक्लिक एसिड की भी रक्षा करता है।अधिकांश विषाणुओं में लिपिड और ग्लाइकोप्रोटीन से बनी एक लिफाफा संरचना होती है।इसके अलावा, लिफाफा प्रोटीन रिसेप्टर्स की विशिष्टता निर्धारित करते हैं और मुख्य एंटीजन के रूप में कार्य करते हैं जो मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली पहचान सकती है।पूरी संरचना वायरस की अखंडता और आनुवंशिक स्थिरता सुनिश्चित करती है।
अनुसंधान से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से यूएचएफ विद्युत चुम्बकीय तरंगें, रोग पैदा करने वाले वायरस के आरएनए को नुकसान पहुंचा सकती हैं।वू [1] ने सीधे 2 मिनट के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज माइक्रोवेव में एमएस 2 वायरस के जलीय वातावरण को उजागर किया और जेल वैद्युतकणसंचलन और रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा जीन एन्कोडिंग प्रोटीन ए, कैप्सिड प्रोटीन, रेप्लिकेज़ प्रोटीन और क्लीवेज प्रोटीन का विश्लेषण किया।आरटी-पीसीआर)।इन जीनों को उत्तरोत्तर बढ़ती शक्ति घनत्व के साथ नष्ट कर दिया गया और उच्चतम शक्ति घनत्व पर भी गायब हो गया।उदाहरण के लिए, प्रोटीन ए जीन (934 बीपी) की अभिव्यक्ति 119 और 385 डब्ल्यू की शक्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने के बाद काफी कम हो गई और जब बिजली घनत्व 700 डब्ल्यू तक बढ़ा दिया गया तो पूरी तरह से गायब हो गया। इन आंकड़ों से संकेत मिलता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, खुराक के आधार पर, वायरस के न्यूक्लिक एसिड की संरचना को नष्ट कर दें।
हाल के अध्ययनों से पता चला है कि रोगजनक वायरल प्रोटीन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव मुख्य रूप से मध्यस्थों पर उनके अप्रत्यक्ष तापीय प्रभाव और न्यूक्लिक एसिड [1, 3, 8, 9] के विनाश के कारण प्रोटीन संश्लेषण पर उनके अप्रत्यक्ष प्रभाव पर आधारित होता है।हालांकि, एथेरमिक प्रभाव वायरल प्रोटीन [1, 10, 11] की ध्रुवीयता या संरचना को भी बदल सकते हैं।मौलिक संरचनात्मक / गैर-संरचनात्मक प्रोटीन जैसे कैप्सिड प्रोटीन, लिफाफा प्रोटीन या रोगजनक वायरस के स्पाइक प्रोटीन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रत्यक्ष प्रभाव अभी भी आगे के अध्ययन की आवश्यकता है।यह हाल ही में सुझाव दिया गया है कि 700 W की शक्ति के साथ 2.45 GHz की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के 2 मिनट हॉट स्पॉट के गठन और विशुद्ध रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रभाव [12] के माध्यम से विद्युत क्षेत्रों के दोलन के माध्यम से प्रोटीन आवेशों के विभिन्न अंशों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं।
एक रोगजनक वायरस का आवरण रोग को संक्रमित करने या पैदा करने की क्षमता से निकटता से संबंधित है।कई अध्ययनों ने बताया है कि UHF और माइक्रोवेव इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें रोग पैदा करने वाले वायरस के गोले को नष्ट कर सकती हैं।जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, 70 से 100 W/cm2 [8] की शक्ति घनत्व पर 95 GHz मिलीमीटर तरंग के 0.1 सेकंड के संपर्क के बाद कोरोनावायरस 229E के वायरल लिफाफे में अलग-अलग छिद्रों का पता लगाया जा सकता है।विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुंजयमान ऊर्जा हस्तांतरण के प्रभाव से वायरस के लिफाफे की संरचना को नष्ट करने के लिए पर्याप्त तनाव पैदा हो सकता है।लिफाफा वायरस के लिए, लिफाफे के टूटने के बाद, संक्रामकता या कुछ गतिविधि आमतौर पर कम हो जाती है या पूरी तरह से खो जाती है [13, 14]।यांग [13] ने H3N2 (H3N2) इन्फ्लूएंजा वायरस और H1N1 (H1N1) इन्फ्लूएंजा वायरस को क्रमशः 15 मिनट के लिए माइक्रोवेव में 8.35 GHz, 320 W/m² और 7 GHz, 308 W/m² पर उजागर किया।विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने वाले रोगजनक वायरस के आरएनए संकेतों की तुलना करने के लिए और कई चक्रों के लिए तरल नाइट्रोजन में जमे हुए और तुरंत पिघले हुए खंडित मॉडल का प्रदर्शन किया गया।नतीजे बताते हैं कि दो मॉडलों के आरएनए सिग्नल बहुत सुसंगत हैं।इन परिणामों से संकेत मिलता है कि वायरस की भौतिक संरचना बाधित होती है और माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने के बाद लिफाफे की संरचना नष्ट हो जाती है।
एक वायरस की गतिविधि को इसकी संक्रमित करने, दोहराने और प्रतिलिपि बनाने की क्षमता से पहचाना जा सकता है।वायरल संक्रामकता या गतिविधि का आकलन आमतौर पर प्लाक जांच, टिश्यू कल्चर मीडियन इन्फेक्टिव डोज (TCID50), या ल्यूसिफरेज रिपोर्टर जीन गतिविधि का उपयोग करके वायरल टाइटर्स को मापकर किया जाता है।लेकिन लाइव वायरस को अलग करके या वायरल एंटीजन, वायरल पार्टिकल डेंसिटी, वायरस सर्वाइवल आदि का विश्लेषण करके भी इसका सीधा आकलन किया जा सकता है।
यह बताया गया है कि UHF, SHF और EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरल एरोसोल या जलजनित वायरस को सीधे निष्क्रिय कर सकती हैं।वू [1] ने 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 1.7 मिनट के लिए 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए एक प्रयोगशाला नेब्युलाइज़र द्वारा उत्पन्न एमएस2 बैक्टीरियोफेज एरोसोल को उजागर किया, जबकि एमएस2 बैक्टीरियोफेज जीवित रहने की दर केवल 8.66% थी।MS2 वायरल एरोसोल के समान, जलीय MS2 का 91.3% इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों की समान खुराक के संपर्क में आने के 1.5 मिनट के भीतर निष्क्रिय हो गया था।इसके अलावा, MS2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की क्षमता सकारात्मक रूप से शक्ति घनत्व और जोखिम समय के साथ सहसंबद्ध थी।हालाँकि, जब निष्क्रियता दक्षता अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाती है, तो जोखिम समय बढ़ाकर या शक्ति घनत्व बढ़ाकर निष्क्रियता दक्षता में सुधार नहीं किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, 2450 MHz और 700 W इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के संपर्क में आने के बाद MS2 वायरस की न्यूनतम उत्तरजीविता दर 2.65% से 4.37% थी, और बढ़ते एक्सपोज़र समय के साथ कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं पाया गया।सिद्धार्थ [3] ने हेपेटाइटिस सी वायरस (एचसीवी)/ह्यूमन इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस टाइप 1 (एचआईवी-1) युक्त एक सेल कल्चर सस्पेंशन को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 360 डब्ल्यू की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ विकिरणित किया। उन्होंने पाया कि वायरस टाइटर्स में काफी गिरावट आई है। एक्सपोजर के 3 मिनट बाद, यह दर्शाता है कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव रेडिएशन एचसीवी और एचआईवी -1 संक्रामकता के खिलाफ प्रभावी है और एक साथ उजागर होने पर भी वायरस के संचरण को रोकने में मदद करता है।2450 मेगाहर्ट्ज, 90 डब्ल्यू या 180 डब्ल्यू की आवृत्ति के साथ कम-शक्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ एचसीवी सेल संस्कृतियों और एचआईवी -1 निलंबन को विकिरण करते समय, ल्यूसिफरेज रिपोर्टर गतिविधि द्वारा निर्धारित वायरस टिटर में कोई बदलाव नहीं होता है, और वायरल संक्रामकता में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है। देखा गया।1 मिनट के लिए 600 और 800 डब्ल्यू पर, दोनों वायरस की संक्रामकता में उल्लेखनीय कमी नहीं आई, जिसे विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की शक्ति और महत्वपूर्ण तापमान जोखिम के समय से संबंधित माना जाता है।
Kaczmarczyk [8] ने पहली बार 2021 में जलजनित रोगजनक वायरस के खिलाफ EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों की घातकता का प्रदर्शन किया। उन्होंने कोरोनावायरस 229E या पोलियोवायरस (PV) के नमूनों को 95 GHz की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों और 70 से 100 W/cm2 की शक्ति घनत्व पर उजागर किया। 2 सेकंड के लिए।दो रोगजनक वायरस की निष्क्रियता दक्षता क्रमशः 99.98% और 99.375% थी।जो इंगित करता है कि EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों में वायरस निष्क्रियता के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएँ हैं।
वायरस के यूएचएफ निष्क्रियता की प्रभावशीलता का मूल्यांकन विभिन्न माध्यमों जैसे स्तन के दूध और आमतौर पर घर में उपयोग की जाने वाली कुछ सामग्रियों में भी किया गया है।शोधकर्ताओं ने एडेनोवायरस (ADV), पोलियोवायरस टाइप 1 (PV-1), हर्पीसवायरस 1 (HV-1) और राइनोवायरस (RHV) से दूषित एनेस्थेसिया मास्क को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 720 वाट की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में लाया।उन्होंने बताया कि ADV और PV-1 एंटीजन के लिए परीक्षण नकारात्मक हो गए, और HV-1, PIV-3, और RHV टाइटर्स शून्य हो गए, जो 4 मिनट के एक्सपोजर [15, 16] के बाद सभी वायरस की पूर्ण निष्क्रियता का संकेत देते हैं।Elhafi [17] एवियन संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस (IBV), एवियन न्यूमोवायरस (APV), न्यूकैसल रोग वायरस (NDV), और एवियन इन्फ्लूएंजा वायरस (AIV) से संक्रमित स्वैब को 2450 मेगाहर्ट्ज, 900 डब्ल्यू माइक्रोवेव ओवन में सीधे उजागर किया।उनकी संक्रामकता खो देते हैं।उनमें से, APV और IBV को 5वीं पीढ़ी के चिक भ्रूण से प्राप्त श्वासनली अंगों की संस्कृतियों में अतिरिक्त रूप से पाया गया।हालांकि वायरस को अलग नहीं किया जा सका, फिर भी आरटी-पीसीआर द्वारा वायरल न्यूक्लिक एसिड का पता लगाया गया।बेन-शोशन [18] सीधे 30 सेकंड के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज, 750 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों को 15 साइटोमेगालोवायरस (सीएमवी) सकारात्मक स्तन के दूध के नमूनों से अवगत कराया।शेल-वायल द्वारा एंटीजन का पता लगाने से सीएमवी की पूर्ण निष्क्रियता दिखाई दी।हालाँकि, 500 डब्ल्यू पर, 15 में से 2 नमूने पूर्ण निष्क्रियता प्राप्त नहीं कर पाए, जो निष्क्रियता दक्षता और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की शक्ति के बीच एक सकारात्मक सहसंबंध को इंगित करता है।
यह भी ध्यान देने योग्य है कि यांग [13] ने स्थापित भौतिक मॉडल के आधार पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों और वायरस के बीच गुंजयमान आवृत्ति की भविष्यवाणी की थी।7.5 × 1014 m-3 के घनत्व वाले H3N2 वायरस कणों का निलंबन, वायरस-संवेदनशील मैडिन डार्बी डॉग किडनी सेल्स (MDCK) द्वारा निर्मित, सीधे 8 GHz की आवृत्ति और 820 की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में था। W/m² 15 मिनट के लिए।H3N2 वायरस की निष्क्रियता का स्तर 100% तक पहुँच जाता है।हालांकि, 82 W/m2 की सैद्धांतिक सीमा पर, H3N2 वायरस का केवल 38% निष्क्रिय था, यह सुझाव देता है कि EM-मध्यस्थता वायरस निष्क्रियता की दक्षता शक्ति घनत्व से निकटता से संबंधित है।इस अध्ययन के आधार पर, बारबोरा [14] ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों और SARS-CoV-2 के बीच गुंजयमान आवृत्ति रेंज (8.5–20 GHz) की गणना की और निष्कर्ष निकाला कि SARS-CoV-2 का 7.5 × 1014 m-3 विद्युत चुम्बकीय तरंगों A तरंग के संपर्क में है। 10-17 GHz की आवृत्ति और लगभग 15 मिनट के लिए 14.5 ± 1 W/m2 की शक्ति घनत्व के परिणामस्वरूप 100% निष्क्रियता होगी।वैंग [19] के एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि सार्स-सीओवी-2 की गुंजयमान आवृत्तियाँ 4 और 7.5 गीगाहर्ट्ज़ हैं, जो वायरस टिटर से स्वतंत्र गुंजयमान आवृत्तियों के अस्तित्व की पुष्टि करती हैं।
निष्कर्ष में, हम कह सकते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें एरोसोल और निलंबन, साथ ही सतहों पर वायरस की गतिविधि को प्रभावित कर सकती हैं।यह पाया गया कि निष्क्रियता की प्रभावशीलता विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति और वायरस के विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले माध्यम से निकटता से संबंधित है।इसके अलावा, वायरस निष्क्रियता [2, 13] के लिए भौतिक अनुनादों के आधार पर विद्युत चुम्बकीय आवृत्तियां बहुत महत्वपूर्ण हैं।अब तक, रोगजनक वायरस की गतिविधि पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव मुख्य रूप से संक्रामकता को बदलने पर केंद्रित रहा है।जटिल तंत्र के कारण, कई अध्ययनों ने रोगजनक वायरस की प्रतिकृति और प्रतिलेखन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव की सूचना दी है।
तंत्र जिसके द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरस को निष्क्रिय करती हैं, वायरस के प्रकार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति और वायरस के विकास के वातावरण से निकटता से संबंधित हैं, लेकिन काफी हद तक अस्पष्टीकृत हैं।हाल के शोध ने थर्मल, एथर्मल और स्ट्रक्चरल रेजोनेंट एनर्जी ट्रांसफर के तंत्र पर ध्यान केंद्रित किया है।
ऊष्मीय प्रभाव को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव में उच्च गति के रोटेशन, टकराव और ऊतकों में ध्रुवीय अणुओं के घर्षण के कारण तापमान में वृद्धि के रूप में समझा जाता है।इस संपत्ति के कारण, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरस के तापमान को शारीरिक सहिष्णुता की सीमा से ऊपर उठा सकती हैं, जिससे वायरस की मृत्यु हो जाती है।हालांकि, वायरस में कुछ ध्रुवीय अणु होते हैं, जो बताता है कि वायरस पर प्रत्यक्ष तापीय प्रभाव दुर्लभ हैं [1]।इसके विपरीत, माध्यम और पर्यावरण में और भी कई ध्रुवीय अणु होते हैं, जैसे कि पानी के अणु, जो घर्षण के माध्यम से गर्मी पैदा करने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों से उत्तेजित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र के अनुसार चलते हैं।इसके बाद तापमान को बढ़ाने के लिए गर्मी को वायरस में स्थानांतरित कर दिया जाता है।जब सहनशीलता सीमा पार हो जाती है, तो न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं, जो अंततः संक्रामकता को कम करता है और यहां तक ​​कि वायरस को भी निष्क्रिय कर देता है।
कई समूहों ने बताया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें थर्मल एक्सपोजर [1, 3, 8] के माध्यम से वायरस की संक्रामकता को कम कर सकती हैं।Kaczmarczyk [8] ने 0.2-0.7 सेकेंड के लिए 70 से 100 W/cm² की शक्ति घनत्व के साथ 95 GHz की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए कोरोनावायरस 229E के निलंबन को उजागर किया।परिणामों से पता चला कि इस प्रक्रिया के दौरान तापमान में 100 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि ने वायरस के आकारिकी को नष्ट करने और वायरस की गतिविधि को कम करने में योगदान दिया।इन ऊष्मीय प्रभावों को आसपास के पानी के अणुओं पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्रिया द्वारा समझाया जा सकता है।सिद्धार्थ [3] ने जीटी1ए, जीटी2ए, जीटी3ए, जीटी4ए, जीटी5ए, जीटी6ए और जीटी7ए सहित विभिन्न जीनोटाइप के एचसीवी युक्त सेल कल्चर सस्पेंशन को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों और 90 डब्ल्यू और 180 डब्ल्यू, 360 की शक्ति के साथ विकिरणित किया। W, 600 W और 800 Tue सेल कल्चर माध्यम के तापमान में 26°C से 92°C की वृद्धि के साथ, विद्युत चुम्बकीय विकिरण ने वायरस की संक्रामकता को कम कर दिया या वायरस को पूरी तरह से निष्क्रिय कर दिया।लेकिन एचसीवी कम शक्ति (90 या 180 डब्ल्यू, 3 मिनट) या उच्च शक्ति (600 या 800 डब्ल्यू, 1 मिनट) पर थोड़े समय के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में था, जबकि तापमान में कोई महत्वपूर्ण वृद्धि नहीं हुई थी और एक महत्वपूर्ण परिवर्तन हुआ था। वायरस संक्रामकता या गतिविधि नहीं देखी गई थी।
उपरोक्त परिणाम इंगित करते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का ऊष्मीय प्रभाव रोगजनक वायरस की संक्रामकता या गतिविधि को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है।इसके अलावा, कई अध्ययनों से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का थर्मल प्रभाव यूवी-सी और पारंपरिक हीटिंग [8, 20, 21, 22, 23, 24] की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करता है।
थर्मल प्रभावों के अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें माइक्रोबियल प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड जैसे अणुओं की ध्रुवता को भी बदल सकती हैं, जिससे अणु घूमने और कंपन करने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम व्यवहार्यता या मृत्यु भी हो जाती है [10]।यह माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ध्रुवीयता का तेजी से स्विचन प्रोटीन ध्रुवीकरण का कारण बनता है, जो प्रोटीन संरचना के घुमाव और वक्रता की ओर जाता है और अंततः प्रोटीन विकृतीकरण [11] के लिए होता है।
वायरस निष्क्रियता पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का गैर-तापीय प्रभाव विवादास्पद बना हुआ है, लेकिन अधिकांश अध्ययनों ने सकारात्मक परिणाम दिखाए हैं [1, 25]।जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, विद्युत चुम्बकीय तरंगें सीधे MS2 वायरस के आवरण प्रोटीन में प्रवेश कर सकती हैं और वायरस के न्यूक्लिक एसिड को नष्ट कर सकती हैं।इसके अलावा, MS2 वायरस एरोसोल जलीय MS2 की तुलना में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं।MS2 वायरस एरोसोल के आसपास के वातावरण में पानी के अणुओं जैसे कम ध्रुवीय अणुओं के कारण, एथेरमिक प्रभाव विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता [1] में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
अनुनाद की घटना एक भौतिक प्रणाली की प्रवृत्ति को अपने पर्यावरण से अपनी प्राकृतिक आवृत्ति और तरंगदैर्ध्य पर अधिक ऊर्जा अवशोषित करने के लिए संदर्भित करती है।प्रकृति में अनेक स्थानों पर अनुनाद होता है।यह ज्ञात है कि वायरस एक सीमित ध्वनिक द्विध्रुवीय मोड में एक ही आवृत्ति के माइक्रोवेव के साथ प्रतिध्वनित होते हैं, एक अनुनाद घटना [2, 13, 26]।एक विद्युत चुम्बकीय तरंग और एक वायरस के बीच बातचीत के गुंजयमान तरीके अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं।इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों से वायरस में बंद ध्वनिक दोलनों (CAV) में कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (SRET) के प्रभाव से कोर-कैप्सिड कंपन का विरोध करने के कारण वायरल झिल्ली का टूटना हो सकता है।इसके अलावा, एसआरईटी की समग्र प्रभावशीलता पर्यावरण की प्रकृति से संबंधित है, जहां वायरल कण का आकार और पीएच क्रमशः अनुनाद आवृत्ति और ऊर्जा अवशोषण निर्धारित करता है [2, 13, 19]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिक अनुनाद प्रभाव आवरण वाले विषाणुओं को निष्क्रिय करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो वायरल प्रोटीन में एम्बेडेड एक बिलीयर झिल्ली से घिरे होते हैं।शोधकर्ताओं ने पाया कि 6 GHz की आवृत्ति और 486 W/m² की शक्ति घनत्व के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा H3N2 को निष्क्रिय करना मुख्य रूप से अनुनाद प्रभाव [13] के कारण खोल के भौतिक टूटने के कारण हुआ था।H3N2 सस्पेंशन के तापमान में 15 मिनट के एक्सपोजर के बाद केवल 7°C की वृद्धि हुई, हालांकि, थर्मल हीटिंग द्वारा मानव H3N2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए, 55°C से ऊपर के तापमान की आवश्यकता होती है [9]।SARS-CoV-2 और H3N1 [13, 14] जैसे वायरस के लिए भी इसी तरह की घटनाएं देखी गई हैं।इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस की निष्क्रियता से वायरल आरएनए जीनोम [1,13,14] का क्षरण नहीं होता है।इस प्रकार, H3N2 वायरस की निष्क्रियता को थर्मल एक्सपोजर [13] के बजाय भौतिक अनुनाद द्वारा बढ़ावा दिया गया था।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के थर्मल प्रभाव की तुलना में, भौतिक प्रतिध्वनि द्वारा वायरस की निष्क्रियता के लिए कम खुराक मापदंडों की आवश्यकता होती है, जो कि इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स संस्थान (IEEE) [2, 13] द्वारा स्थापित माइक्रोवेव सुरक्षा मानकों से नीचे हैं।गुंजयमान आवृत्ति और शक्ति की खुराक वायरस के भौतिक गुणों पर निर्भर करती है, जैसे कि कण आकार और लोच, और गुंजयमान आवृत्ति के भीतर सभी वायरस निष्क्रियता के लिए प्रभावी रूप से लक्षित हो सकते हैं।उच्च प्रवेश दर, आयनीकरण विकिरण की अनुपस्थिति, और अच्छी सुरक्षा के कारण, सीपीईटी के एथेरमिक प्रभाव से मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता रोगजनक वायरस [14, 26] के कारण होने वाले मानव घातक रोगों के उपचार के लिए आशाजनक है।
तरल चरण में और विभिन्न मीडिया की सतह पर वायरस की निष्क्रियता के कार्यान्वयन के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरल एरोसोल [1, 26] से प्रभावी ढंग से निपट सकती हैं, जो एक सफलता है और के संचरण को नियंत्रित करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। वायरस और समाज में वायरस के संचरण को रोकना।महामारी।इसके अलावा, इस क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक अनुनाद गुणों की खोज का बहुत महत्व है।जब तक एक विशेष विषाणु और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गुंजयमान आवृत्ति ज्ञात होती है, तब तक घाव की गुंजयमान आवृत्ति सीमा के भीतर सभी वायरस को लक्षित किया जा सकता है, जिसे पारंपरिक वायरस निष्क्रियता विधियों [13,14,26] से प्राप्त नहीं किया जा सकता है।विषाणुओं का विद्युतचुंबकीय निष्क्रियता महान शोध और अनुप्रयुक्त मूल्य और क्षमता के साथ एक आशाजनक शोध है।
पारंपरिक वायरस मारने वाली तकनीक की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में अपने अद्वितीय भौतिक गुणों [2, 13] के कारण वायरस को मारते समय सरल, प्रभावी, व्यावहारिक पर्यावरण संरक्षण की विशेषताएं होती हैं।हालाँकि, कई समस्याएं बनी हुई हैं।सबसे पहले, आधुनिक ज्ञान विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक गुणों तक सीमित है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन के दौरान ऊर्जा उपयोग के तंत्र का खुलासा नहीं किया गया है [10, 27]।मिलीमीटर तरंगों सहित माइक्रोवेव का व्यापक रूप से वायरस निष्क्रियता और इसके तंत्र का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है, हालांकि, अन्य आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अध्ययन, विशेष रूप से 100 kHz से 300 MHz और 300 GHz से 10 THz तक की आवृत्तियों पर रिपोर्ट नहीं किया गया है।दूसरे, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा रोगजनक विषाणुओं को मारने के तंत्र को स्पष्ट नहीं किया गया है, और केवल गोलाकार और छड़ के आकार के विषाणुओं का अध्ययन किया गया है [2]।इसके अलावा, वायरस के कण छोटे, कोशिका-मुक्त, आसानी से उत्परिवर्तित होते हैं और तेजी से फैलते हैं, जो वायरस को निष्क्रिय होने से रोक सकते हैं।रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने की बाधा को दूर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में अभी भी सुधार की आवश्यकता है।अंत में, मध्यम में ध्रुवीय अणुओं, जैसे पानी के अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के उच्च अवशोषण के परिणामस्वरूप ऊर्जा हानि होती है।इसके अलावा, SRET की प्रभावशीलता वायरस [28] में कई अज्ञात तंत्रों से प्रभावित हो सकती है।SRET प्रभाव वायरस को उसके वातावरण के अनुकूल बनाने के लिए संशोधित भी कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रतिरोध होता है [29]।
भविष्य में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके वायरस को निष्क्रिय करने की तकनीक को और बेहतर बनाने की आवश्यकता है।मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करना चाहिए।उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने पर वायरस की ऊर्जा का उपयोग करने का तंत्र, गैर-तापीय क्रिया का विस्तृत तंत्र जो रोगजनक वायरस को मारता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों और विभिन्न प्रकार के वायरस के बीच SRET प्रभाव के तंत्र को व्यवस्थित रूप से स्पष्ट किया जाना चाहिए।एप्लाइड रिसर्च को इस बात पर ध्यान देना चाहिए कि ध्रुवीय अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के अत्यधिक अवशोषण को कैसे रोका जाए, विभिन्न रोगजनक वायरस पर विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव का अध्ययन किया जाए और रोगजनक वायरस के विनाश में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गैर-थर्मल प्रभावों का अध्ययन किया जाए।
रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक आशाजनक तरीका बन गई हैं।इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव तकनीक में कम प्रदूषण, कम लागत और उच्च रोगज़नक़ वायरस निष्क्रियता दक्षता के फायदे हैं, जो पारंपरिक एंटी-वायरस तकनीक की सीमाओं को पार कर सकते हैं।हालांकि, विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी के मापदंडों को निर्धारित करने और वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए और शोध की आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की एक निश्चित खुराक कई रोगजनक वायरस की संरचना और गतिविधि को नष्ट कर सकती है।वायरस निष्क्रियता की दक्षता आवृत्ति, शक्ति घनत्व और जोखिम समय से निकटता से संबंधित है।इसके अलावा, संभावित तंत्र में ऊर्जा हस्तांतरण के थर्मल, एथर्मल और संरचनात्मक अनुनाद प्रभाव शामिल हैं।पारंपरिक एंटीवायरल तकनीकों की तुलना में, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव आधारित वायरस निष्क्रियता में सरलता, उच्च दक्षता और कम प्रदूषण के फायदे हैं।इसलिए, विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक एंटीवायरल तकनीक बन गई है।
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