Wpływ fal elektromagnetycznych na patogenne wirusy i powiązane mechanizmy: przegląd w Journal of Virology

Patogenne infekcje wirusowe stały się poważnym problemem zdrowia publicznego na całym świecie.Wirusy mogą infekować wszystkie organizmy komórkowe i powodować różne stopnie obrażeń i uszkodzeń, prowadząc do chorób, a nawet śmierci.W związku z występowaniem wysoce zjadliwych wirusów, takich jak koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2), istnieje pilna potrzeba opracowania skutecznych i bezpiecznych metod inaktywacji wirusów chorobotwórczych.Tradycyjne metody inaktywacji patogennych wirusów są praktyczne, ale mają pewne ograniczenia.Dzięki charakterystyce dużej siły przenikania, rezonansu fizycznego i braku zanieczyszczeń fale elektromagnetyczne stały się potencjalną strategią inaktywacji wirusów chorobotwórczych i przyciągają coraz większą uwagę.W artykule dokonano przeglądu najnowszych publikacji dotyczących wpływu fal elektromagnetycznych na wirusy chorobotwórcze i ich mechanizmów, a także perspektyw wykorzystania fal elektromagnetycznych do inaktywacji wirusów chorobotwórczych oraz nowych pomysłów i metod takiej inaktywacji.
Wiele wirusów rozprzestrzenia się szybko, utrzymuje się przez długi czas, jest wysoce chorobotwórczych i może powodować globalne epidemie oraz poważne zagrożenia dla zdrowia.Zapobieganie, wykrywanie, testowanie, zwalczanie i leczenie to kluczowe kroki w celu powstrzymania rozprzestrzeniania się wirusa.Szybka i skuteczna eliminacja patogennych wirusów obejmuje profilaktykę, ochronę i eliminację źródła.Skuteczną metodą ich eliminacji jest inaktywacja patogennych wirusów poprzez fizjologiczną destrukcję w celu zmniejszenia ich zakaźności, patogenności i zdolności reprodukcyjnej.Tradycyjne metody, w tym wysoka temperatura, środki chemiczne i promieniowanie jonizujące, mogą skutecznie inaktywować chorobotwórcze wirusy.Jednak metody te nadal mają pewne ograniczenia.Dlatego wciąż istnieje pilna potrzeba opracowania innowacyjnych strategii inaktywacji wirusów chorobotwórczych.
Emisja fal elektromagnetycznych ma zalety dużej siły przenikania, szybkiego i równomiernego nagrzewania, rezonansu z mikroorganizmami i uwalniania plazmy i oczekuje się, że stanie się praktyczną metodą inaktywacji wirusów chorobotwórczych [1,2,3].Zdolność fal elektromagnetycznych do inaktywacji patogennych wirusów została wykazana w ostatnim stuleciu [4].W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się na wykorzystanie fal elektromagnetycznych do inaktywacji wirusów chorobotwórczych.W tym artykule omówiono wpływ fal elektromagnetycznych na wirusy chorobotwórcze i ich mechanizmy, co może służyć jako przydatny przewodnik w badaniach podstawowych i stosowanych.
Cechy morfologiczne wirusów mogą odzwierciedlać takie funkcje, jak przeżycie i zakaźność.Wykazano, że fale elektromagnetyczne, zwłaszcza ultrawysokiej częstotliwości (UHF) i ultra wysokiej częstotliwości (EHF), mogą zakłócać morfologię wirusów.
Bakteriofag MS2 (MS2) jest często wykorzystywany w różnych obszarach badawczych, takich jak ocena dezynfekcji, modelowanie kinetyczne (wodne) oraz charakterystyka biologiczna cząsteczek wirusowych [5, 6].Wu odkrył, że mikrofale o częstotliwości 2450 MHz i mocy 700 W powodowały agregację i znaczne kurczenie się fagów wodnych MS2 po 1 minucie bezpośredniego naświetlania [1].Po dalszych badaniach zaobserwowano również pęknięcie na powierzchni faga MS2 [7].Kaczmarczyk [8] wystawiał zawiesiny próbek koronawirusa 229E (CoV-229E) na fale milimetrowe o częstotliwości 95 GHz i gęstości mocy od 70 do 100 W/cm2 przez 0,1 s.W szorstkiej kulistej skorupie wirusa można znaleźć duże dziury, co prowadzi do utraty jego zawartości.Ekspozycja na fale elektromagnetyczne może być destrukcyjna dla form wirusowych.Jednak zmiany właściwości morfologicznych, takich jak kształt, średnica i gładkość powierzchni, po ekspozycji na wirusa za pomocą promieniowania elektromagnetycznego są nieznane.Dlatego tak ważna jest analiza zależności między cechami morfologicznymi a zaburzeniami czynnościowymi, co może dostarczyć cennych i wygodnych wskaźników oceny inaktywacji wirusa [1].
Struktura wirusowa zwykle składa się z wewnętrznego kwasu nukleinowego (RNA lub DNA) i zewnętrznego kapsydu.Kwasy nukleinowe determinują właściwości genetyczne i replikacyjne wirusów.Kapsyd jest zewnętrzną warstwą regularnie ułożonych podjednostek białkowych, podstawowym rusztowaniem i antygenowym składnikiem cząstek wirusa, a także chroni kwasy nukleinowe.Większość wirusów ma strukturę otoczki zbudowaną z lipidów i glikoprotein.Ponadto białka otoczki determinują specyficzność receptorów i służą jako główne antygeny rozpoznawane przez układ odpornościowy gospodarza.Kompletna struktura zapewnia integralność i stabilność genetyczną wirusa.
Badania wykazały, że fale elektromagnetyczne, zwłaszcza fale elektromagnetyczne UHF, mogą uszkadzać RNA wirusów chorobotwórczych.Wu [1] wystawił bezpośrednio środowisko wodne wirusa MS2 na działanie mikrofal 2450 MHz przez 2 minuty i przeanalizował geny kodujące białko A, białko kapsydu, białko replikazy i białko rozszczepiające za pomocą elektroforezy żelowej i reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkrypcją.RT-PCR).Geny te były stopniowo niszczone wraz ze wzrostem gęstości mocy, a nawet znikały przy najwyższej gęstości mocy.Na przykład ekspresja genu białka A (934 bp) znacznie spadła po ekspozycji na fale elektromagnetyczne o mocy 119 i 385 W i całkowicie zanikła, gdy gęstość mocy została zwiększona do 700 W. Dane te wskazują, że fale elektromagnetyczne mogą, w zależności od dawki niszczą strukturę kwasów nukleinowych wirusów.
Ostatnie badania wykazały, że wpływ fal elektromagnetycznych na chorobotwórcze białka wirusowe opiera się głównie na ich pośrednim działaniu termicznym na mediatory oraz pośrednim wpływie na syntezę białek poprzez niszczenie kwasów nukleinowych [1, 3, 8, 9].Jednak efekty atermiczne mogą również zmienić polaryzację lub strukturę białek wirusowych [1, 10, 11].Bezpośredni wpływ fal elektromagnetycznych na podstawowe białka strukturalne/niestrukturalne, takie jak białka kapsydu, białka otoczki lub białka kolców patogennych wirusów, nadal wymaga dalszych badań.Ostatnio zasugerowano, że 2 minuty promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości 2,45 GHz i mocy 700 W mogą oddziaływać z różnymi frakcjami ładunków białkowych poprzez tworzenie gorących punktów i oscylujące pola elektryczne poprzez efekty czysto elektromagnetyczne [12].
Otoczka chorobotwórczego wirusa jest ściśle związana z jego zdolnością do infekowania lub wywoływania choroby.Kilka badań wykazało, że fale elektromagnetyczne UHF i mikrofale mogą niszczyć powłoki wirusów chorobotwórczych.Jak wspomniano powyżej, wyraźne dziury można wykryć w wirusowej otoczce koronawirusa 229E po 0,1 sekundy ekspozycji na falę milimetrową 95 GHz przy gęstości mocy od 70 do 100 W/cm2 [8].Efekt rezonansowego przenoszenia energii fal elektromagnetycznych może spowodować wystarczający stres, aby zniszczyć strukturę otoczki wirusa.W przypadku wirusów otoczkowych po przerwaniu otoczki infekcyjność lub pewna aktywność zwykle spada lub całkowicie zanika [13, 14].Yang [13] wystawił wirusa grypy H3N2 (H3N2) i wirusa grypy H1N1 (H1N1) na działanie mikrofal o odpowiednio 8,35 GHz, 320 W/m² i 7 GHz, 308 W/m², przez 15 minut.Aby porównać sygnały RNA patogennych wirusów wystawionych na działanie fal elektromagnetycznych i rozdrobnionego modelu zamrożonego i natychmiast rozmrożonego w ciekłym azocie przez kilka cykli, przeprowadzono RT-PCR.Wyniki pokazały, że sygnały RNA z dwóch modeli są bardzo spójne.Wyniki te wskazują, że fizyczna struktura wirusa jest zaburzona, a struktura otoczki ulega zniszczeniu po ekspozycji na promieniowanie mikrofalowe.
Aktywność wirusa można scharakteryzować poprzez jego zdolność do infekowania, replikacji i transkrypcji.Infekcyjność lub aktywność wirusa jest zwykle oceniana przez pomiar miana wirusa przy użyciu testów łysinkowych, mediany dawki zakaźnej hodowli tkankowej (TCID50) lub aktywności genu reporterowego lucyferazy.Ale można to również ocenić bezpośrednio, izolując żywego wirusa lub analizując antygen wirusowy, gęstość cząstek wirusa, przeżywalność wirusa itp.
Donoszono, że fale elektromagnetyczne UHF, SHF i EHF mogą bezpośrednio dezaktywować aerozole wirusowe lub wirusy przenoszone przez wodę.Wu [1] wystawił aerozol bakteriofaga MS2 generowany przez nebulizator laboratoryjny na działanie fal elektromagnetycznych o częstotliwości 2450 MHz i mocy 700 W przez 1,7 min, podczas gdy przeżywalność bakteriofaga MS2 wyniosła zaledwie 8,66%.Podobnie jak w przypadku aerozolu wirusowego MS2, 91,3% wodnego MS2 zostało inaktywowane w ciągu 1,5 minuty po ekspozycji na tę samą dawkę fal elektromagnetycznych.Ponadto zdolność promieniowania elektromagnetycznego do inaktywacji wirusa MS2 była dodatnio skorelowana z gęstością mocy i czasem ekspozycji.Jednak gdy skuteczność dezaktywacji osiąga swoją maksymalną wartość, nie można poprawić skuteczności dezaktywacji poprzez wydłużenie czasu ekspozycji lub zwiększenie gęstości mocy.Na przykład wirus MS2 miał minimalny wskaźnik przeżycia wynoszący od 2,65% do 4,37% po ekspozycji na fale elektromagnetyczne o częstotliwości 2450 MHz i mocy 700 W i nie stwierdzono żadnych znaczących zmian wraz z wydłużaniem czasu ekspozycji.Siddharta [3] napromieniował zawiesinę hodowli komórkowej zawierającą wirusa zapalenia wątroby typu C (HCV)/ludzkiego wirusa niedoboru odporności typu 1 (HIV-1) falami elektromagnetycznymi o częstotliwości 2450 MHz i mocy 360 W. Stwierdzili, że miana wirusa znacznie spadły po 3 minutach ekspozycji, co wskazuje, że promieniowanie fal elektromagnetycznych jest skuteczne przeciwko infekcjom HCV i HIV-1 i pomaga zapobiegać przenoszeniu wirusa nawet w przypadku jednoczesnego narażenia.Podczas naświetlania hodowli komórek HCV i zawiesin HIV-1 falami elektromagnetycznymi małej mocy o częstotliwości 2450 MHz, 90 W lub 180 W brak zmiany miana wirusa, określanego aktywnością reporterową lucyferazy, oraz istotna zmiana zakaźności wirusa byli obserwowani.przy 600 i 800 W przez 1 minutę infekcyjność obu wirusów nie zmniejszyła się istotnie, co uważa się za związane z mocą promieniowania fali elektromagnetycznej i czasem ekspozycji na temperaturę krytyczną.
Kaczmarczyk [8] po raz pierwszy wykazał śmiertelność fal elektromagnetycznych KWCZ wobec wirusów chorobotwórczych przenoszonych drogą wodną w 2021 r. Poddali oni próbki koronawirusa 229E lub wirusa polio (PV) działaniu fal elektromagnetycznych o częstotliwości 95 GHz i gęstości mocy od 70 do 100 W/cm2. przez 2 sekundy.Skuteczność inaktywacji dwóch patogennych wirusów wynosiła odpowiednio 99,98% i 99,375%.co wskazuje, że fale elektromagnetyczne EHF mają szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie inaktywacji wirusów.
Skuteczność inaktywacji wirusów przez UHF oceniono również w różnych mediach, takich jak mleko matki i niektóre materiały powszechnie stosowane w domu.Naukowcy wystawili maski anestezjologiczne skażone adenowirusem (ADV), wirusem polio typu 1 (PV-1), wirusem opryszczki 1 (HV-1) i rinowirusem (RHV) na promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości 2450 MHz i mocy 720 watów.Poinformowali, że testy na antygeny ADV i PV-1 dały wynik ujemny, a miana HV-1, PIV-3 i RHV spadły do ​​zera, co wskazuje na całkowitą inaktywację wszystkich wirusów po 4 minutach ekspozycji [15, 16].Elhafi [17] bezpośrednio eksponował wymazy zakażone wirusem zakaźnego zapalenia oskrzeli ptaków (IBV), pneumowirusem ptaków (APV), wirusem rzekomego pomoru drobiu (NDV) i wirusem ptasiej grypy (AIV) na działanie kuchenki mikrofalowej 2450 MHz, 900 W.utracić swoją zakaźność.Spośród nich APV i IBV wykryto dodatkowo w hodowlach narządów tchawicy uzyskanych z zarodków kurzych piątego pokolenia.Chociaż wirusa nie można było wyizolować, wirusowy kwas nukleinowy nadal wykrywano metodą RT-PCR.Ben-Shoshan [18] przez 30 sekund bezpośrednio wystawiał fale elektromagnetyczne 2450 MHz, 750 W na 15 próbek mleka matki dodatnich pod względem wirusa cytomegalii (CMV).Detekcja antygenu metodą Shell-Vial wykazała całkowitą inaktywację CMV.Jednak przy 500 W 2 z 15 próbek nie osiągnęły całkowitej inaktywacji, co wskazuje na dodatnią korelację między skutecznością inaktywacji a mocą fal elektromagnetycznych.
Warto również zauważyć, że Yang [13] przewidział częstotliwość rezonansową między falami elektromagnetycznymi a wirusami na podstawie ustalonych modeli fizycznych.Zawiesina cząstek wirusa H3N2 o gęstości 7,5 × 1014 m-3, wytwarzana przez wrażliwe na wirusa komórki nerki psa Madin Darby (MDCK), została bezpośrednio wystawiona na działanie fal elektromagnetycznych o częstotliwości 8 GHz i mocy 820 W/m² przez 15 minut.Poziom inaktywacji wirusa H3N2 sięga 100%.Jednak przy teoretycznym progu 82 W/m2 tylko 38% wirusa H3N2 zostało inaktywowane, co sugeruje, że skuteczność inaktywacji wirusa za pośrednictwem EM jest ściśle związana z gęstością mocy.Na podstawie tych badań Barbora [14] obliczył zakres częstotliwości rezonansowej (8,5–20 GHz) między falami elektromagnetycznymi a SARS-CoV-2 i stwierdził, że 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 wystawionego na działanie fal elektromagnetycznych Fala A z częstotliwością 10-17 GHz i gęstością mocy 14,5 ± 1 W/m2 przez około 15 minut spowoduje 100% dezaktywację.Niedawne badanie przeprowadzone przez Wanga [19] wykazało, że częstotliwości rezonansowe SARS-CoV-2 wynoszą 4 i 7,5 GHz, potwierdzając istnienie częstotliwości rezonansowych niezależnych od miana wirusa.
Podsumowując, można powiedzieć, że fale elektromagnetyczne mogą oddziaływać na aerozole i zawiesiny, a także na aktywność wirusów na powierzchniach.Stwierdzono, że skuteczność inaktywacji jest ściśle związana z częstotliwością i mocą fal elektromagnetycznych oraz medium użytego do wzrostu wirusa.Ponadto częstotliwości elektromagnetyczne oparte na rezonansach fizycznych są bardzo ważne dla inaktywacji wirusów [2, 13].Do tej pory wpływ fal elektromagnetycznych na aktywność wirusów chorobotwórczych koncentrował się głównie na zmianie zakaźności.Ze względu na złożony mechanizm, w kilku badaniach opisano wpływ fal elektromagnetycznych na replikację i transkrypcję patogennych wirusów.
Mechanizmy, dzięki którym fale elektromagnetyczne dezaktywują wirusy, są ściśle związane z rodzajem wirusa, częstotliwością i mocą fal elektromagnetycznych oraz środowiskiem wzrostu wirusa, ale pozostają w dużej mierze niezbadane.Ostatnie badania koncentrowały się na mechanizmach termicznego, atermicznego i strukturalnego przenoszenia energii rezonansowej.
Efekt termiczny rozumiany jest jako wzrost temperatury spowodowany szybkim obrotem, kolizją i tarciem polarnych cząsteczek w tkankach pod wpływem fal elektromagnetycznych.Dzięki tej właściwości fale elektromagnetyczne mogą podnieść temperaturę wirusa powyżej progu tolerancji fizjologicznej, powodując śmierć wirusa.Jednak wirusy zawierają niewiele cząsteczek polarnych, co sugeruje, że bezpośrednie efekty termiczne na wirusy są rzadkie [1].Wręcz przeciwnie, w ośrodku i środowisku znajduje się znacznie więcej cząsteczek polarnych, takich jak cząsteczki wody, które poruszają się zgodnie ze zmiennym polem elektrycznym wzbudzanym przez fale elektromagnetyczne, wytwarzając ciepło poprzez tarcie.Ciepło jest następnie przekazywane do wirusa, aby podnieść jego temperaturę.Po przekroczeniu progu tolerancji kwasy nukleinowe i białka ulegają zniszczeniu, co ostatecznie zmniejsza zakaźność, a nawet inaktywuje wirusa.
Kilka grup zgłosiło, że fale elektromagnetyczne mogą zmniejszać zakaźność wirusów poprzez ekspozycję termiczną [1, 3, 8].Kaczmarczyk [8] wystawiał zawiesiny koronawirusa 229E na działanie fal elektromagnetycznych o częstotliwości 95 GHz o gęstości mocy od 70 do 100 W/cm² przez 0,2-0,7 s.Wyniki pokazały, że wzrost temperatury o 100°C podczas tego procesu przyczynił się do zniszczenia morfologii wirusa i zmniejszenia jego aktywności.Te efekty termiczne można wytłumaczyć działaniem fal elektromagnetycznych na otaczające cząsteczki wody.Siddharta [3] napromieniował zawierające HCV zawiesiny kultur komórkowych różnych genotypów, w tym GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a i GT7a, za pomocą fal elektromagnetycznych o częstotliwości 2450 MHz i mocy 90 W i 180 W, 360 W, 600 W i 800 Wt Wraz ze wzrostem temperatury pożywki do hodowli komórkowej z 26°C do 92°C promieniowanie elektromagnetyczne zmniejszało zakaźność wirusa lub całkowicie go inaktywowało.Ale HCV był wystawiony na działanie fal elektromagnetycznych przez krótki czas przy niskiej mocy (90 lub 180 W, 3 minuty) lub wyższej (600 lub 800 W, 1 minuta), podczas gdy nie było znaczącego wzrostu temperatury i znaczącej zmiany w wirusa nie zaobserwowano zakaźności ani aktywności.
Powyższe wyniki wskazują, że efekt termiczny fal elektromagnetycznych jest kluczowym czynnikiem wpływającym na infekcyjność lub aktywność patogennych wirusów.Ponadto liczne badania wykazały, że efekt termiczny promieniowania elektromagnetycznego skuteczniej inaktywuje patogenne wirusy niż UV-C i konwencjonalne ogrzewanie [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Oprócz efektów termicznych fale elektromagnetyczne mogą również zmieniać polaryzację cząsteczek, takich jak białka drobnoustrojów i kwasy nukleinowe, powodując rotację i wibracje cząsteczek, co skutkuje zmniejszoną żywotnością, a nawet śmiercią [10].Uważa się, że szybka zmiana polaryzacji fal elektromagnetycznych powoduje polaryzację białek, co prowadzi do skręcenia i zakrzywienia struktury białek, a ostatecznie do ich denaturacji [11].
Nietermiczny wpływ fal elektromagnetycznych na inaktywację wirusów pozostaje kontrowersyjny, ale większość badań wykazała pozytywne wyniki [1, 25].Jak wspomnieliśmy powyżej, fale elektromagnetyczne mogą bezpośrednio przenikać przez białko otoczki wirusa MS2 i niszczyć kwas nukleinowy wirusa.Ponadto aerozole wirusa MS2 są znacznie bardziej wrażliwe na fale elektromagnetyczne niż wodne MS2.Ze względu na mniej polarne cząsteczki, takie jak cząsteczki wody, w środowisku otaczającym aerozole wirusa MS2, efekty atermiczne mogą odgrywać kluczową rolę w inaktywacji wirusa za pośrednictwem fal elektromagnetycznych [1].
Zjawisko rezonansu odnosi się do tendencji układu fizycznego do pochłaniania większej ilości energii z otoczenia przy jego naturalnej częstotliwości i długości fali.Rezonans występuje w wielu miejscach w przyrodzie.Wiadomo, że wirusy rezonują z mikrofalami o tej samej częstotliwości w ograniczonym akustycznym trybie dipolowym, zjawisko rezonansu [2, 13, 26].Rezonansowe tryby interakcji między falą elektromagnetyczną a wirusem przyciągają coraz więcej uwagi.Efekt wydajnego transferu energii rezonansu strukturalnego (SRET) z fal elektromagnetycznych do zamkniętych oscylacji akustycznych (CAV) w wirusach może prowadzić do pęknięcia błony wirusowej z powodu przeciwstawnych wibracji rdzeń-kapsyd.Ponadto ogólna skuteczność SRET jest związana z charakterem środowiska, w którym wielkość i pH cząsteczki wirusa determinują odpowiednio częstotliwość rezonansową i absorpcję energii [2, 13, 19].
Efekt rezonansu fizycznego fal elektromagnetycznych odgrywa kluczową rolę w inaktywacji wirusów otoczkowych, które są otoczone dwuwarstwową błoną osadzoną w białkach wirusowych.Badacze stwierdzili, że dezaktywacja H3N2 przez fale elektromagnetyczne o częstotliwości 6 GHz i gęstości mocy 486 W/m² była spowodowana głównie fizycznym pęknięciem powłoki w wyniku efektu rezonansu [13].Temperatura zawiesiny H3N2 wzrosła zaledwie o 7°C po 15 minutach ekspozycji, jednak do inaktywacji ludzkiego wirusa H3N2 przez ogrzewanie termiczne wymagana jest temperatura powyżej 55°C [9].Podobne zjawiska zaobserwowano w przypadku wirusów takich jak SARS-CoV-2 i H3N1 [13, 14].Ponadto inaktywacja wirusów przez fale elektromagnetyczne nie prowadzi do degradacji wirusowych genomów RNA [1,13,14].Zatem inaktywacji wirusa H3N2 sprzyjał rezonans fizyczny, a nie ekspozycja termiczna [13].
W porównaniu z efektem termicznym fal elektromagnetycznych inaktywacja wirusów metodą rezonansu fizycznego wymaga niższych parametrów dawki, które są poniżej standardów bezpieczeństwa mikrofalowego ustanowionych przez Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) [2, 13].Częstotliwość rezonansowa i dawka mocy zależą od właściwości fizycznych wirusa, takich jak wielkość cząstek i elastyczność, a wszystkie wirusy w zakresie częstotliwości rezonansowej mogą być skutecznie ukierunkowane na inaktywację.Ze względu na dużą szybkość penetracji, brak promieniowania jonizującego i dobre bezpieczeństwo, inaktywacja wirusów za pośrednictwem efektu atermicznego CPET jest obiecująca w leczeniu chorób nowotworowych człowieka wywołanych przez patogenne wirusy [14, 26].
Fale elektromagnetyczne, oparte na wdrożeniu inaktywacji wirusów w fazie ciekłej i na powierzchni różnych mediów, mogą skutecznie radzić sobie z aerozolami wirusowymi [1, 26], co jest przełomem i ma ogromne znaczenie dla kontroli transmisji wirusa. wirusa i zapobieganie rozprzestrzenianiu się wirusa w społeczeństwie.epidemia.Ponadto odkrycie fizycznych właściwości rezonansowych fal elektromagnetycznych ma ogromne znaczenie w tej dziedzinie.Dopóki znana jest częstotliwość rezonansowa konkretnego wirionu i fale elektromagnetyczne, wszystkie wirusy w zakresie częstotliwości rezonansowej rany mogą być celem, czego nie można osiągnąć tradycyjnymi metodami inaktywacji wirusów [13,14,26].Elektromagnetyczna inaktywacja wirusów jest obiecującym badaniem o wielkiej wartości badawczej i użytkowej oraz potencjale.
W porównaniu z tradycyjną technologią zabijania wirusów fale elektromagnetyczne mają cechy prostej, skutecznej, praktycznej ochrony środowiska podczas zabijania wirusów ze względu na swoje unikalne właściwości fizyczne [2, 13].Jednak pozostaje wiele problemów.Po pierwsze, współczesna wiedza ogranicza się do właściwości fizycznych fal elektromagnetycznych, a mechanizm wykorzystania energii podczas emisji fal elektromagnetycznych nie został ujawniony [10, 27].Mikrofale, w tym fale milimetrowe, są szeroko stosowane do badania inaktywacji wirusów i jej mechanizmów, jednak badania fal elektromagnetycznych na innych częstotliwościach, zwłaszcza na częstotliwościach od 100 kHz do 300 MHz i od 300 GHz do 10 THz, nie zostały zgłoszone.Po drugie, mechanizm zabijania wirusów chorobotwórczych przez fale elektromagnetyczne nie został wyjaśniony, a badano jedynie wirusy sferyczne i pręcikowate [2].Ponadto cząsteczki wirusa są małe, pozbawione komórek, łatwo mutują i szybko się rozprzestrzeniają, co może zapobiegać inaktywacji wirusa.Technologia fal elektromagnetycznych wciąż wymaga udoskonalenia, aby pokonać przeszkodę w postaci inaktywacji wirusów chorobotwórczych.Wreszcie, wysoka absorpcja energii promieniowania przez cząsteczki polarne w ośrodku, takie jak cząsteczki wody, powoduje utratę energii.Ponadto na skuteczność SRET może wpływać kilka niezidentyfikowanych mechanizmów wirusów [28].Efekt SRET może również modyfikować wirusa w celu przystosowania się do środowiska, co skutkuje odpornością na fale elektromagnetyczne [29].
W przyszłości technologia inaktywacji wirusów za pomocą fal elektromagnetycznych wymaga dalszego udoskonalania.Podstawowe badania naukowe powinny mieć na celu wyjaśnienie mechanizmu inaktywacji wirusów przez fale elektromagnetyczne.Na przykład mechanizm wykorzystania energii wirusów pod wpływem fal elektromagnetycznych, szczegółowy mechanizm nietermicznego działania zabijającego wirusy chorobotwórcze oraz mechanizm efektu SRET między falami elektromagnetycznymi a różnymi typami wirusów powinny być systematycznie wyjaśniane.Badania stosowane powinny koncentrować się na tym, jak zapobiegać nadmiernej absorpcji energii promieniowania przez cząsteczki polarne, badać wpływ fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach na różne wirusy chorobotwórcze oraz badać nietermiczny wpływ fal elektromagnetycznych na niszczenie wirusów chorobotwórczych.
Fale elektromagnetyczne stały się obiecującą metodą inaktywacji patogennych wirusów.Technologia fal elektromagnetycznych ma zalety niskiego zanieczyszczenia, niskich kosztów i wysokiej skuteczności inaktywacji wirusów patogenów, co może przezwyciężyć ograniczenia tradycyjnej technologii antywirusowej.Konieczne są jednak dalsze badania w celu określenia parametrów technologii fal elektromagnetycznych i wyjaśnienia mechanizmu inaktywacji wirusów.
Określona dawka promieniowania fal elektromagnetycznych może zniszczyć strukturę i aktywność wielu wirusów chorobotwórczych.Skuteczność inaktywacji wirusa jest ściśle związana z częstotliwością, gęstością mocy i czasem ekspozycji.Ponadto potencjalne mechanizmy obejmują termiczne, atermiczne i strukturalne efekty rezonansowe transferu energii.W porównaniu z tradycyjnymi technologiami przeciwwirusowymi inaktywacja wirusów oparta na falach elektromagnetycznych ma zalety prostoty, wysokiej wydajności i niskiego zanieczyszczenia.Dlatego inaktywacja wirusów za pośrednictwem fal elektromagnetycznych stała się obiecującą techniką przeciwwirusową do przyszłych zastosowań.
U Yu.Wpływ promieniowania mikrofalowego i zimnej plazmy na aktywność bioaerozolu i związane z tym mechanizmy.Uniwersytet Pekiński.rok 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC i in.Rezonansowe sprzężenie dipolowe mikrofal i ograniczone oscylacje akustyczne w bakulowirusach.Raport naukowy 2017;7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M i in.Inaktywacja mikrofalowa HCV i HIV: nowe podejście do zapobiegania przenoszeniu wirusa wśród osób zażywających narkotyki dożylnie.Raport naukowy 2016;6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL.Badanie i eksperymentalna obserwacja skażenia dokumentów szpitalnych przez dezynfekcję mikrofalami [J] Chinese Medical Journal.1987;4:221-2.
Sun Wei Wstępne badanie mechanizmu inaktywacji i skuteczności dichloroizocyjanianu sodu przeciwko bakteriofagowi MS2.Uniwersytet Syczuański.2007.
Yang Li Wstępne badanie efektu inaktywacji i mechanizmu działania o-ftalaldehydu na bakteriofaga MS2.Uniwersytet Syczuański.2007.
Wu Ye, pani Yao.Inaktywacja wirusa przenoszonego drogą powietrzną in situ przez promieniowanie mikrofalowe.Chiński biuletyn naukowy.2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Szewczenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al.Koronawirusy i wirusy polio są wrażliwe na krótkie impulsy promieniowania cyklotronowego w paśmie W.Pismo w sprawie chemii środowiska.2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S i in.Inaktywacja wirusa grypy do badań antygenowości i testów oporności na fenotypowe inhibitory neuraminidazy.Journal of Clinical Microbiology .2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia i in.Przegląd sterylizacji mikrofalowej.Nauka o mikroelementach w Guangdong.2013;20(6):67-70.
Li Jizhi.Nietermiczne biologiczne skutki mikrofal na mikroorganizmy żywności i technologię sterylizacji mikrofalowej [JJ Southwestern Nationalities University (wydanie Natural Science).2006;6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Denaturacja białka szczytowego SARS-CoV-2 po atermicznym napromieniowaniu mikrofalowym.Raport naukowy 2021;11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR i in.Wydajny strukturalny transfer energii rezonansowej z mikrofal do ograniczonych oscylacji akustycznych wirusów.Raport naukowy 2015;5:18030.
Barbora A, Minnes R. Ukierunkowana terapia przeciwwirusowa z wykorzystaniem radioterapii niejonizującej dla SARS-CoV-2 i przygotowanie do pandemii wirusowej: metody, metody i uwagi praktyczne do zastosowania klinicznego.PLOS Jeden.2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming.Sterylizacja mikrofalowa i czynniki na nią wpływające.Chiński dziennik medyczny.1993;(04):246-51.
Strona WJ, Martin WG Przeżywalność drobnoustrojów w kuchenkach mikrofalowych.Możesz J Mikroorganizmy.1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Leczenie mikrofalami lub autoklawami niszczy zakaźność wirusa zakaźnego zapalenia oskrzeli i ptasiego pneumowirusa, ale umożliwia ich wykrycie za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkryptazą.choroba drobiu.2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Eliminacja mikrofalowa wirusa cytomegalii z mleka matki: badanie pilotażowe.lekarstwo na karmienie piersią.2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR i in.Absorpcja rezonansu mikrofalowego wirusa SARS-CoV-2.Raport naukowy 2022;12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH itp. Śmiertelna dawka SARS-CoV-2 UV-C (254 nm).Diagnostyka światła Photodyne Ther.2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M itp. Szybka i całkowita inaktywacja SARS-CoV-2 przez UV-C.Raport naukowy 2020;10(1):22421.