Účinky elektromagnetických vĺn na patogénne vírusy a súvisiace mechanizmy: prehľad v časopise Journal of Virology

Patogénne vírusové infekcie sa stali hlavným problémom verejného zdravia na celom svete. Vírusy môžu infikovať všetky bunkové organizmy a spôsobiť rôzne stupne poranenia a poškodenia, čo vedie k chorobám a dokonca k smrti. Vzhľadom na prevalenciu vysoko patogénnych vírusov, ako je koronavírus 2 závažného akútneho respiračného syndrómu (SARS-CoV-2), existuje naliehavá potreba vyvinúť účinné a bezpečné metódy na inaktiváciu patogénnych vírusov. Tradičné metódy na inaktiváciu patogénnych vírusov sú praktické, ale majú určité obmedzenia. S charakteristikami vysokej penetračnej sily, fyzikálnej rezonancie a bez znečistenia sa elektromagnetické vlny stali potenciálnou stratégiou na inaktiváciu patogénnych vírusov a priťahujú čoraz väčšiu pozornosť. Tento článok poskytuje prehľad najnovších publikácií o vplyve elektromagnetických vĺn na patogénne vírusy a ich mechanizmoch, ako aj o perspektívach využitia elektromagnetických vĺn na inaktiváciu patogénnych vírusov, ako aj o nových nápadoch a metódach takejto inaktivácie.
Mnohé vírusy sa rýchlo šíria, pretrvávajú dlho, sú vysoko patogénne a môžu spôsobiť celosvetové epidémie a vážne zdravotné riziká. Prevencia, detekcia, testovanie, eradikácia a liečba sú kľúčové kroky na zastavenie šírenia vírusu. Rýchla a účinná eliminácia patogénnych vírusov zahŕňa profylaktickú, ochrannú a zdrojovú elimináciu. Účinnou metódou ich eliminácie je inaktivácia patogénnych vírusov fyziologickou deštrukciou na zníženie ich infekčnosti, patogenity a reprodukčnej schopnosti. Tradičné metódy, vrátane vysokej teploty, chemikálií a ionizujúceho žiarenia, môžu účinne inaktivovať patogénne vírusy. Tieto metódy však stále majú určité obmedzenia. Preto stále existuje naliehavá potreba vyvinúť inovatívne stratégie na inaktiváciu patogénnych vírusov.
Emisia elektromagnetických vĺn má výhody vysokej penetračnej sily, rýchleho a rovnomerného zahrievania, rezonancie s mikroorganizmami a uvoľňovania plazmy a očakáva sa, že sa stane praktickou metódou na inaktiváciu patogénnych vírusov [1,2,3]. Schopnosť elektromagnetických vĺn inaktivovať patogénne vírusy bola preukázaná v minulom storočí [4]. V posledných rokoch priťahuje čoraz väčšiu pozornosť používanie elektromagnetických vĺn na inaktiváciu patogénnych vírusov. Tento článok pojednáva o vplyve elektromagnetických vĺn na patogénne vírusy a ich mechanizmoch, čo môže slúžiť ako užitočná príručka pre základný a aplikovaný výskum.
Morfologické charakteristiky vírusov môžu odrážať funkcie, ako je prežitie a infekčnosť. Bolo preukázané, že elektromagnetické vlny, najmä ultra vysokofrekvenčné (UHF) a ultra vysokofrekvenčné (EHF) elektromagnetické vlny, môžu narušiť morfológiu vírusov.
Bakteriofág MS2 (MS2) sa často používa v rôznych oblastiach výskumu, ako je hodnotenie dezinfekcie, kinetické modelovanie (vodné) a biologická charakterizácia vírusových molekúl [5, 6]. Wu zistil, že mikrovlny pri 2450 MHz a 700 W spôsobili agregáciu a významné zmrštenie vodných fágov MS2 po 1 minúte priameho ožiarenia [1]. Po ďalšom skúmaní bol tiež pozorovaný zlom na povrchu fágu MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] vystavil suspenzie vzoriek koronavírusu 229E (CoV-229E) milimetrovým vlnám s frekvenciou 95 GHz a hustotou výkonu 70 až 100 W/cm2 na 0,1 s. V hrubom sférickom obale vírusu možno nájsť veľké otvory, čo vedie k strate jeho obsahu. Vystavenie elektromagnetickým vlnám môže byť pre vírusové formy deštruktívne. Zmeny v morfologických vlastnostiach, ako je tvar, priemer a hladkosť povrchu, po vystavení vírusu elektromagnetickým žiarením však nie sú známe. Preto je dôležité analyzovať vzťah medzi morfologickými znakmi a funkčnými poruchami, ktoré môžu poskytnúť cenné a pohodlné ukazovatele na posúdenie inaktivácie vírusu [1].
Vírusová štruktúra zvyčajne pozostáva z vnútornej nukleovej kyseliny (RNA alebo DNA) a vonkajšej kapsidy. Nukleové kyseliny určujú genetické a replikačné vlastnosti vírusov. Kapsida je vonkajšia vrstva pravidelne usporiadaných proteínových podjednotiek, základná lešenie a antigénna zložka vírusových častíc a tiež chráni nukleové kyseliny. Väčšina vírusov má obalovú štruktúru tvorenú lipidmi a glykoproteínmi. Okrem toho obalové proteíny určujú špecifickosť receptorov a slúžia ako hlavné antigény, ktoré imunitný systém hostiteľa dokáže rozpoznať. Kompletná štruktúra zabezpečuje integritu a genetickú stabilitu vírusu.
Výskum ukázal, že elektromagnetické vlny, najmä UHF elektromagnetické vlny, môžu poškodiť RNA vírusov spôsobujúcich choroby. Wu [1] priamo vystavil vodné prostredie vírusu MS2 2450 MHz mikrovlnám na 2 minúty a analyzoval gény kódujúce proteín A, kapsidový proteín, replikázový proteín a štiepny proteín gélovou elektroforézou a reverznou transkripčnou polymerázovou reťazovou reakciou. RT-PCR). Tieto gény boli postupne zničené so zvyšujúcou sa hustotou výkonu a dokonca zmizli pri najvyššej hustote výkonu. Napríklad expresia génu proteínu A (934 bp) sa výrazne znížila po vystavení elektromagnetickým vlnám s výkonom 119 a 385 W a úplne zmizla, keď sa hustota výkonu zvýšila na 700 W. Tieto údaje naznačujú, že elektromagnetické vlny môžu v závislosti od dávky zničiť štruktúru nukleových kyselín vírusov.
Nedávne štúdie ukázali, že účinok elektromagnetických vĺn na patogénne vírusové proteíny je založený najmä na ich nepriamom tepelnom účinku na mediátory a na ich nepriamom vplyve na syntézu proteínov v dôsledku deštrukcie nukleových kyselín [1, 3, 8, 9]. Atermické účinky však môžu zmeniť aj polaritu alebo štruktúru vírusových proteínov [1, 10, 11]. Priamy účinok elektromagnetických vĺn na základné štrukturálne/neštrukturálne proteíny, ako sú kapsidové proteíny, obalové proteíny alebo spike proteíny patogénnych vírusov, si stále vyžaduje ďalšie štúdium. Nedávno sa objavil návrh, že 2 minúty elektromagnetického žiarenia s frekvenciou 2,45 GHz s výkonom 700 W môžu interagovať s rôznymi frakciami proteínových nábojov prostredníctvom tvorby horúcich miest a oscilujúcich elektrických polí prostredníctvom čisto elektromagnetických efektov [12].
Obal patogénneho vírusu úzko súvisí s jeho schopnosťou infikovať alebo spôsobiť ochorenie. Niekoľko štúdií uvádza, že UHF a mikrovlnné elektromagnetické vlny môžu zničiť obaly vírusov spôsobujúcich choroby. Ako je uvedené vyššie, vo vírusovom obale koronavírusu 229E možno detegovať zreteľné diery po 0,1 sekundovej expozícii milimetrovej vlne 95 GHz pri hustote výkonu 70 až 100 W/cm2 [8]. Účinok prenosu rezonančnej energie elektromagnetických vĺn môže spôsobiť dostatočné napätie na zničenie štruktúry vírusového obalu. U obalených vírusov po pretrhnutí obalu infekčnosť alebo nejaká aktivita zvyčajne klesá alebo sa úplne stratí [13, 14]. Yang [13] vystavil chrípkový vírus H3N2 (H3N2) a chrípkový vírus H1N1 (H1N1) mikrovlnám s frekvenciou 8,35 GHz, 320 W/m² a 7 GHz, 308 W/m², na 15 minút. Na porovnanie signálov RNA patogénnych vírusov vystavených elektromagnetickým vlnám a fragmentovaného modelu zmrazeného a okamžite rozmrazeného v tekutom dusíku počas niekoľkých cyklov sa uskutočnila RT-PCR. Výsledky ukázali, že signály RNA týchto dvoch modelov sú veľmi konzistentné. Tieto výsledky naznačujú, že fyzikálna štruktúra vírusu je narušená a obalová štruktúra je zničená po vystavení mikrovlnnému žiareniu.
Aktivitu vírusu možno charakterizovať jeho schopnosťou infikovať, replikovať sa a prepisovať. Vírusová infekčnosť alebo aktivita sa zvyčajne hodnotí meraním vírusových titrov pomocou plakových testov, mediánovej infekčnej dávky v tkanivovej kultúre (TCID50) alebo aktivity luciferázového reportérového génu. Môže sa však hodnotiť aj priamo izoláciou živého vírusu alebo analýzou vírusového antigénu, hustoty vírusových častíc, prežívania vírusu atď.
Uvádza sa, že elektromagnetické vlny UHF, SHF a EHF môžu priamo inaktivovať vírusové aerosóly alebo vírusy prenášané vodou. Wu [1] vystavil aerosól bakteriofága MS2 generovaný laboratórnym rozprašovačom elektromagnetickým vlnám s frekvenciou 2450 MHz a výkonom 700 W na 1,7 minúty, pričom miera prežitia bakteriofága MS2 bola len 8,66 %. Podobne ako pri vírusovom aerosóle MS2 sa 91,3 % vodného MS2 inaktivovalo do 1,5 minúty po vystavení rovnakej dávke elektromagnetických vĺn. Okrem toho schopnosť elektromagnetického žiarenia inaktivovať vírus MS2 pozitívne korelovala s hustotou výkonu a časom expozície. Keď však účinnosť deaktivácie dosiahne svoju maximálnu hodnotu, účinnosť deaktivácie sa nedá zlepšiť zvýšením času expozície alebo zvýšením hustoty výkonu. Napríklad vírus MS2 mal minimálnu mieru prežitia 2,65 % až 4,37 % po vystavení elektromagnetickým vlnám 2 450 MHz a 700 W a so zvyšujúcim sa časom expozície sa nezistili žiadne významné zmeny. Siddharta [3] ožiaril suspenziu bunkovej kultúry s obsahom vírusu hepatitídy C (HCV)/vírusu ľudskej imunodeficiencie typu 1 (HIV-1) elektromagnetickými vlnami s frekvenciou 2450 MHz a výkonom 360 W. Zistili, že titre vírusu výrazne klesli po 3 minútach expozície, čo naznačuje, že žiarenie elektromagnetických vĺn-1 je účinné aj pri prenose HCV a HIV spolu. Pri ožiarení bunkových kultúr HCV a suspenzií HIV-1 elektromagnetickými vlnami s nízkym výkonom s frekvenciou 2450 MHz, 90 W alebo 180 W nebola pozorovaná žiadna zmena titra vírusu, určená aktivitou reportéra luciferázy, a významná zmena vírusovej infekčnosti. pri 600 a 800 W počas 1 minúty sa infekčnosť oboch vírusov významne neznížila, o čom sa predpokladá, že súvisí so silou žiarenia elektromagnetických vĺn a časom vystavenia kritickej teplote.
Kaczmarczyk [8] prvýkrát preukázal letalitu EHF elektromagnetických vĺn proti vodným patogénnym vírusom v roku 2021. Vzorky koronavírusu 229E alebo poliovírusu (PV) vystavili elektromagnetickým vlnám s frekvenciou 95 GHz a hustotou výkonu 70 až 100 W/cm2 na 2 sekundy. Účinnosť inaktivácie dvoch patogénnych vírusov bola 99,98 % a 99,375 %. čo naznačuje, že EHF elektromagnetické vlny majú široké uplatnenie v oblasti inaktivácie vírusov.
Účinnosť UHF inaktivácie vírusov bola tiež hodnotená v rôznych médiách, ako je materské mlieko a niektoré materiály bežne používané v domácnosti. Vedci vystavili anestetické masky kontaminované adenovírusom (ADV), poliovírusom typu 1 (PV-1), herpesvírusom 1 (HV-1) a rinovírusom (RHV) elektromagnetickému žiareniu s frekvenciou 2450 MHz a výkonom 720 wattov. Uviedli, že testy na antigény ADV a PV-1 boli negatívne a titre HV-1, PIV-3 a RHV klesli na nulu, čo naznačuje úplnú inaktiváciu všetkých vírusov po 4 minútach expozície [15, 16]. Elhafi [17] priamo vystavil výtery infikované vírusom vtáčej infekčnej bronchitídy (IBV), vtáčím pneumovírusom (APV), vírusom pseudomoru hydiny (NDV) a vírusom vtáčej chrípky (AIV) mikrovlnnej rúre s výkonom 2450 MHz, 900 W. stratia svoju infekčnosť. Spomedzi nich boli APV a IBV dodatočne detegované v kultúrach tracheálnych orgánov získaných z kuracích embryí 5. generácie. Hoci vírus nebolo možné izolovať, vírusová nukleová kyselina bola stále detegovaná pomocou RT-PCR. Ben-Shoshan [18] priamo vystavil 2450 MHz, 750 W elektromagnetickým vlnám 15 vzoriek materského mlieka pozitívnych na cytomegalovírus (CMV) na 30 sekúnd. Detekcia antigénu pomocou Shell-Vial ukázala úplnú inaktiváciu CMV. Pri 500 W však 2 z 15 vzoriek nedosiahli úplnú inaktiváciu, čo naznačuje pozitívnu koreláciu medzi účinnosťou inaktivácie a silou elektromagnetických vĺn.
Za zmienku tiež stojí, že Yang [13] predpovedal rezonančnú frekvenciu medzi elektromagnetickými vlnami a vírusmi na základe zavedených fyzikálnych modelov. Suspenzia častíc vírusu H3N2 s hustotou 7,5 × 1014 m-3, produkovaná psími obličkovými bunkami Madin Darby (MDCK), citlivými na vírus, bola priamo vystavená elektromagnetickým vlnám pri frekvencii 8 GHz a výkone 820 W/m² po dobu 15 minút. Úroveň inaktivácie vírusu H3N2 dosahuje 100%. Avšak pri teoretickom prahu 82 W/m2 bolo inaktivovaných iba 38 % vírusu H3N2, čo naznačuje, že účinnosť inaktivácie vírusu sprostredkovanej EM úzko súvisí s hustotou výkonu. Na základe tejto štúdie Barbora [14] vypočítala rezonančný frekvenčný rozsah (8,5–20 GHz) medzi elektromagnetickými vlnami a SARS-CoV-2 a dospela k záveru, že 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 vystaveného elektromagnetickým vlnám Výsledkom vlny s frekvenciou 10-17 GHz a hustotou výkonu 14 ± 5 ​​minút bude približne 14,5 minút 14,5 m. 100% deaktivácia. Nedávna štúdia Wanga [19] ukázala, že rezonančné frekvencie SARS-CoV-2 sú 4 a 7,5 GHz, čo potvrdzuje existenciu rezonančných frekvencií nezávislých od titra vírusu.
Na záver môžeme povedať, že elektromagnetické vlny môžu ovplyvniť aerosóly a suspenzie, ako aj aktivitu vírusov na povrchoch. Zistilo sa, že účinnosť inaktivácie úzko súvisí s frekvenciou a silou elektromagnetických vĺn a s médiom použitým na rast vírusu. Okrem toho sú pre inaktiváciu vírusu veľmi dôležité elektromagnetické frekvencie založené na fyzikálnych rezonanciách [2, 13]. Doteraz sa vplyv elektromagnetických vĺn na aktivitu patogénnych vírusov zameriaval najmä na zmenu infekčnosti. Vzhľadom na zložitý mechanizmus niekoľko štúdií uvádza vplyv elektromagnetických vĺn na replikáciu a transkripciu patogénnych vírusov.
Mechanizmy, ktorými elektromagnetické vlny inaktivujú vírusy, úzko súvisia s typom vírusu, frekvenciou a silou elektromagnetických vĺn a rastovým prostredím vírusu, ale zostávajú do značnej miery nepreskúmané. Nedávny výskum sa zameral na mechanizmy prenosu tepelnej, atermálnej a štrukturálnej rezonančnej energie.
Tepelný efekt sa chápe ako zvýšenie teploty spôsobené vysokorýchlostnou rotáciou, zrážkou a trením polárnych molekúl v tkanivách pod vplyvom elektromagnetických vĺn. Vďaka tejto vlastnosti môžu elektromagnetické vlny zvýšiť teplotu vírusu nad hranicu fyziologickej tolerancie, čo spôsobí smrť vírusu. Vírusy však obsahujú málo polárnych molekúl, čo naznačuje, že priame tepelné účinky na vírusy sú zriedkavé [1]. Naopak, v prostredí a prostredí je oveľa viac polárnych molekúl, ako sú molekuly vody, ktoré sa pohybujú v súlade so striedavým elektrickým poľom excitovaným elektromagnetickými vlnami, pričom trením generujú teplo. Teplo sa potom prenáša na vírus, aby sa zvýšila jeho teplota. Pri prekročení prahu tolerancie dochádza k deštrukcii nukleových kyselín a proteínov, čo v konečnom dôsledku znižuje infekčnosť a dokonca inaktivuje vírus.
Niekoľko skupín uviedlo, že elektromagnetické vlny môžu znížiť infekčnosť vírusov prostredníctvom tepelnej expozície [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] vystavil suspenzie koronavírusu 229E elektromagnetickým vlnám s frekvenciou 95 GHz s hustotou výkonu 70 až 100 W/cm² na 0,2 – 0,7 s. Výsledky ukázali, že zvýšenie teploty o 100 °C počas tohto procesu prispelo k deštrukcii morfológie vírusu a zníženiu aktivity vírusu. Tieto tepelné účinky možno vysvetliť pôsobením elektromagnetických vĺn na okolité molekuly vody. Siddharta [3] ožaroval suspenzie bunkových kultúr s obsahom HCV rôznych genotypov, vrátane GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a a GT7a, elektromagnetickými vlnami s frekvenciou 2450 MHz a výkonom 90 W a 180 W, 360 W pri teplote út o 800 wattoch, kultivácia o 600 W. od 26°C do 92°C elektromagnetické žiarenie znížilo infekčnosť vírusu alebo úplne inaktivovalo vírus. Ale HCV bol krátkodobo vystavený elektromagnetickým vlnám pri nízkom výkone (90 alebo 180 W, 3 minúty) alebo vyššom výkone (600 alebo 800 W, 1 minúta), pričom nedošlo k výraznému zvýšeniu teploty a výrazná zmena vírusu nebola pozorovaná infekčnosť ani aktivita.
Vyššie uvedené výsledky naznačujú, že tepelný účinok elektromagnetických vĺn je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim infekčnosť alebo aktivitu patogénnych vírusov. Početné štúdie navyše ukázali, že tepelný účinok elektromagnetického žiarenia inaktivuje patogénne vírusy účinnejšie ako UV-C a konvenčné zahrievanie [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Okrem tepelných účinkov môžu elektromagnetické vlny meniť aj polaritu molekúl, ako sú mikrobiálne proteíny a nukleové kyseliny, čo spôsobuje rotáciu a vibráciu molekúl, čo vedie k zníženiu životaschopnosti alebo dokonca smrti [10]. Predpokladá sa, že rýchle prepínanie polarity elektromagnetických vĺn spôsobuje polarizáciu proteínov, čo vedie k skrúteniu a zakriveniu proteínovej štruktúry a v konečnom dôsledku k denaturácii proteínu [11].
Netermálny účinok elektromagnetických vĺn na inaktiváciu vírusu zostáva kontroverzný, ale väčšina štúdií preukázala pozitívne výsledky [1, 25]. Ako sme uviedli vyššie, elektromagnetické vlny môžu priamo preniknúť do obalového proteínu vírusu MS2 a zničiť nukleovú kyselinu vírusu. Aerosóly vírusu MS2 sú navyše oveľa citlivejšie na elektromagnetické vlny ako vodné MS2. V dôsledku menej polárnych molekúl, ako sú molekuly vody, v prostredí obklopujúcom aerosóly vírusu MS2, môžu atermické účinky hrať kľúčovú úlohu pri inaktivácii vírusov sprostredkovanej elektromagnetickými vlnami [1].
Fenomén rezonancie sa vzťahuje na tendenciu fyzikálneho systému absorbovať viac energie zo svojho prostredia pri svojej prirodzenej frekvencii a vlnovej dĺžke. Rezonancia sa vyskytuje na mnohých miestach v prírode. Je známe, že vírusy rezonujú s mikrovlnami rovnakej frekvencie v obmedzenom akustickom dipólovom režime, čo je jav rezonancie [2, 13, 26]. Rezonančné spôsoby interakcie medzi elektromagnetickou vlnou a vírusom priťahujú čoraz väčšiu pozornosť. Účinok efektívneho prenosu štrukturálnej rezonančnej energie (SRET) z elektromagnetických vĺn na uzavreté akustické oscilácie (CAV) vo vírusoch môže viesť k prasknutiu vírusovej membrány v dôsledku protichodných vibrácií jadro-kapsida. Celková účinnosť SRET navyše súvisí s charakterom prostredia, kde veľkosť a pH vírusovej častice určujú rezonančnú frekvenciu, respektíve absorpciu energie [2, 13, 19].
Fyzikálny rezonančný efekt elektromagnetických vĺn hrá kľúčovú úlohu pri inaktivácii obalených vírusov, ktoré sú obklopené dvojvrstvovou membránou uloženou vo vírusových proteínoch. Vedci zistili, že deaktivácia H3N2 elektromagnetickými vlnami s frekvenciou 6 GHz a hustotou výkonu 486 W/m² bola spôsobená hlavne fyzickým roztrhnutím plášťa v dôsledku rezonančného efektu [13]. Teplota suspenzie H3N2 sa po 15 minútach expozície zvýšila iba o 7 °C, avšak na inaktiváciu ľudského vírusu H3N2 tepelným ohrevom je potrebná teplota nad 55 °C [9]. Podobné javy boli pozorované pri vírusoch ako SARS-CoV-2 a H3N1 [13, 14]. Navyše inaktivácia vírusov elektromagnetickými vlnami nevedie k degradácii vírusových RNA genómov [1,13,14]. Inaktivácia vírusu H3N2 bola teda podporovaná skôr fyzikálnou rezonanciou než tepelnou expozíciou [13].
V porovnaní s tepelným účinkom elektromagnetických vĺn si inaktivácia vírusov fyzikálnou rezonanciou vyžaduje nižšie parametre dávky, ktoré sú pod mikrovlnnými bezpečnostnými štandardmi stanovenými Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [2, 13]. Rezonančná frekvencia a dávka energie závisia od fyzikálnych vlastností vírusu, ako je veľkosť častíc a elasticita, a všetky vírusy v rámci rezonančnej frekvencie môžu byť účinne zamerané na inaktiváciu. Vzhľadom na vysokú mieru penetrácie, absenciu ionizujúceho žiarenia a dobrú bezpečnosť je inaktivácia vírusov sprostredkovaná atermickým účinkom CPET sľubná pri liečbe ľudských malígnych ochorení spôsobených patogénnymi vírusmi [14, 26].
Na základe implementácie inaktivácie vírusov v kvapalnej fáze a na povrchu rôznych médií si elektromagnetické vlny dokážu efektívne poradiť s vírusovými aerosólmi [1, 26], čo je prelomové a má veľký význam pre kontrolu prenosu vírusu a zabránenie prenosu vírusu v spoločnosti. epidémia. Okrem toho má v tejto oblasti veľký význam objav fyzikálnych rezonančných vlastností elektromagnetických vĺn. Pokiaľ je známa rezonančná frekvencia konkrétneho viriónu a elektromagnetické vlny, je možné zamerať sa na všetky vírusy v rámci rezonančného frekvenčného rozsahu rany, čo nie je možné dosiahnuť tradičnými metódami inaktivácie vírusov [13,14,26]. Elektromagnetická inaktivácia vírusov je sľubný výskum s veľkým výskumom a aplikovanou hodnotou a potenciálom.
V porovnaní s tradičnou technológiou zabíjania vírusov majú elektromagnetické vlny vlastnosti jednoduchej, efektívnej a praktickej ochrany životného prostredia pri zabíjaní vírusov vďaka svojim jedinečným fyzikálnym vlastnostiam [2, 13]. Mnoho problémov však zostáva. Po prvé, moderné poznatky sú obmedzené na fyzikálne vlastnosti elektromagnetických vĺn a mechanizmus využitia energie pri emisii elektromagnetických vĺn nebol zverejnený [10, 27]. Mikrovlny, vrátane milimetrových vĺn, boli široko používané na štúdium inaktivácie vírusov a ich mechanizmov, avšak štúdie elektromagnetických vĺn na iných frekvenciách, najmä na frekvenciách od 100 kHz do 300 MHz a od 300 GHz do 10 THz, neboli publikované. Po druhé, mechanizmus zabíjania patogénnych vírusov elektromagnetickými vlnami nebol objasnený a skúmali sa iba guľovité a tyčinkovité vírusy [2]. Vírusové častice sú navyše malé, bez buniek, ľahko mutujú a rýchlo sa šíria, čo môže zabrániť inaktivácii vírusu. Technológiu elektromagnetických vĺn je stále potrebné zlepšiť, aby sa prekonala prekážka inaktivácie patogénnych vírusov. Nakoniec, vysoká absorpcia energie žiarenia polárnymi molekulami v médiu, ako sú molekuly vody, vedie k strate energie. Okrem toho môže byť účinnosť SRET ovplyvnená niekoľkými neidentifikovanými mechanizmami vo vírusoch [28]. Efekt SRET môže tiež modifikovať vírus, aby sa prispôsobil svojmu prostrediu, čo vedie k odolnosti voči elektromagnetickým vlnám [29].
V budúcnosti je potrebné ďalej zlepšovať technológiu inaktivácie vírusov pomocou elektromagnetických vĺn. Základný vedecký výskum by mal byť zameraný na objasnenie mechanizmu inaktivácie vírusu elektromagnetickými vlnami. Systematicky by sa mal objasniť napríklad mechanizmus využitia energie vírusov pri pôsobení elektromagnetických vĺn, podrobný mechanizmus netepelného pôsobenia, ktorý zabíja patogénne vírusy, a mechanizmus efektu SRET medzi elektromagnetickými vlnami a rôznymi typmi vírusov. Aplikovaný výskum by sa mal zamerať na to, ako zabrániť nadmernej absorpcii energie žiarenia polárnymi molekulami, študovať vplyv elektromagnetických vĺn rôznych frekvencií na rôzne patogénne vírusy a študovať netepelné účinky elektromagnetických vĺn pri ničení patogénnych vírusov.
Elektromagnetické vlny sa stali sľubnou metódou na inaktiváciu patogénnych vírusov. Technológia elektromagnetických vĺn má výhody nízkeho znečistenia, nízkych nákladov a vysokej účinnosti inaktivácie vírusov patogénov, čo môže prekonať obmedzenia tradičnej antivírusovej technológie. Na určenie parametrov technológie elektromagnetických vĺn a objasnenie mechanizmu inaktivácie vírusu je však potrebný ďalší výskum.
Určitá dávka žiarenia elektromagnetických vĺn môže zničiť štruktúru a aktivitu mnohých patogénnych vírusov. Účinnosť inaktivácie vírusu úzko súvisí s frekvenciou, hustotou výkonu a časom expozície. Okrem toho potenciálne mechanizmy zahŕňajú tepelné, atermické a štrukturálne rezonančné účinky prenosu energie. V porovnaní s tradičnými antivírusovými technológiami má inaktivácia vírusov na báze elektromagnetických vĺn výhody jednoduchosti, vysokej účinnosti a nízkeho znečistenia. Preto sa inaktivácia vírusov sprostredkovaná elektromagnetickými vlnami stala sľubnou antivírusovou technikou pre budúce aplikácie.
U Yu. Vplyv mikrovlnného žiarenia a studenej plazmy na aktivitu bioaerosólov a súvisiace mechanizmy. Pekingská univerzita. rok 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC a kol. Rezonančná dipólová väzba mikrovĺn a obmedzené akustické oscilácie v bakulovírusoch. Vedecká správa 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, a kol. Mikrovlnná inaktivácia HCV a HIV: nový prístup k prevencii prenosu vírusu medzi injekčnými užívateľmi drog. Vedecká správa 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Vyšetrovanie a experimentálne pozorovanie kontaminácie nemocničných dokumentov mikrovlnnou dezinfekciou [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Predbežná štúdia mechanizmu inaktivácie a účinnosti dichlórizokyanátu sodného proti bakteriofágu MS2. Univerzita Sichuan. 2007.
Yang Li Predbežná štúdia inaktivačného účinku a mechanizmu účinku o-ftalaldehydu na bakteriofág MS2. Univerzita Sichuan. 2007.
Wu Ye, pani Yao. Inaktivácia vzdušného vírusu in situ mikrovlnným žiarením. Čínsky vedecký bulletin. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Koronavírusy a poliovírusy sú citlivé na krátke pulzy cyklotrónového žiarenia v pásme W. List o chémii životného prostredia. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S a kol. Inaktivácia vírusu chrípky pre štúdie antigenicity a testy rezistencie na fenotypové inhibítory neuraminidázy. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia a kol. Prehľad mikrovlnnej sterilizácie. Guangdongská veda o mikroživinách. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Netermálne biologické účinky mikrovĺn na potravinové mikroorganizmy a technológia sterilizácie mikrovlnami [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Denaturácia vrcholového proteínu SARS-CoV-2 po atermickom mikrovlnnom ožiarení. Vedecká správa 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR a kol. Efektívny štrukturálny prenos rezonančnej energie z mikrovĺn na obmedzené akustické oscilácie vo vírusoch. Vedecká správa 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Cielená antivírusová terapia pomocou terapie neionizujúcim žiarením pre SARS-CoV-2 a príprava na vírusovú pandémiu: metódy, metódy a praktické poznámky pre klinickú aplikáciu. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrovlnná sterilizácia a faktory, ktoré ju ovplyvňujú. Čínsky lekársky časopis. 1993; (04): 246-51.
Strana WJ, Martin WG Prežitie mikróbov v mikrovlnných rúrach. Môžete J Mikroorganizmy. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrovlnná alebo autoklávová liečba ničí infekčnosť vírusu infekčnej bronchitídy a vtáčieho pneumovírusu, ale umožňuje ich detekciu pomocou reverznej transkriptázy polymerázovej reťazovej reakcie. choroba hydiny. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Mikrovlnná eradikácia cytomegalovírusu z materského mlieka: pilotná štúdia. dojčiaci liek. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR a kol. Mikrovlnná rezonančná absorpcia vírusu SARS-CoV-2. Vedecká správa 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH atď. UV-C (254 nm) smrteľná dávka SARS-CoV-2. Svetelná diagnostika Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M atď. Rýchla a úplná inaktivácia SARS-CoV-2 pomocou UV-C. Vedecká správa 2020; 10(1):22421.