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

Patogénne vírusové infekcie sa stali hlavným problémom verejného zdravia na celom svete. Vírusy môžu infikovať všetky bunkové organizmy a spôsobiť rôzny stupeň poškodenia a poškodenia, čo vedie k chorobám a dokonca smrti. S prevalenciou vysoko patogénnych vírusov, ako je napríklad závažný akútny respiračný syndróm koronavírus 2 (SARS-COV-2), existuje naliehavá potreba vyvinúť účinné a bezpečné metódy na inaktiváciu patogénnych vírusov. Tradičné metódy inaktivácie patogénnych vírusov sú praktické, ale majú určité obmedzenia. S charakteristikami vysokej prenikajúcej sily, fyzickej rezonancie a bez znečistenia sa elektromagnetické vlny stali potenciálnou stratégiou inaktivácie patogénnych vírusov a priťahujú rastúcu pozornosť. Tento článok poskytuje prehľad najnovších publikácií o vplyve elektromagnetických vĺn na patogénne vírusy a ich mechanizmy, ako aj vyhliadky na použitie elektromagnetických vĺn na inaktiváciu patogénnych vírusov, ako aj nové myšlienky a metódy pre takúto inaktiváciu.
Mnoho vírusov sa šíri rýchlo, pretrváva po dlhú dobu, je vysoko patogénne a môže spôsobiť globálne epidémie a vážne zdravotné riziká. Prevencia, detekcia, testovanie, eradikácia a liečba sú kľúčovými krokmi na zastavenie šírenia vírusu. Rýchla a účinná eliminácia patogénnych vírusov zahŕňa profylaktickú, ochrannú a elimináciu zdroja. Inaktivácia patogénnych vírusov fyziologickou deštrukciou na zníženie ich infekcie, patogenity a reprodukčnej kapacity je účinnou metódou ich eliminácie. 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 rozvíjať inovatívne stratégie na inaktiváciu patogénnych vírusov.
Emisia elektromagnetických vĺn má výhody vysokej prenikajúcej energie, rýchleho a rovnomerného zahrievania, rezonancie s mikroorganizmami a uvoľňovaním plazmy a očakáva sa, že sa stane praktickou metódou inaktivácie patogénnych vírusov [1,2,3]. Schopnosť elektromagnetických vĺn inaktivovať patogénne vírusy sa preukázala v poslednom storočí [4]. V posledných rokoch pritiahlo použitie elektromagnetických vĺn na inaktiváciu patogénnych vírusov zvyšujúcu sa pozornosť. Tento článok pojednáva o vplyve elektromagnetických vĺn na patogénne vírusy a ich mechanizmy, ktoré môžu slúžiť ako užitočný sprievodca pre základný a aplikovaný výskum.
Morfologické charakteristiky vírusov môžu odrážať funkcie, ako je prežitie a infekčnosť. Ukázalo sa, že elektromagnetické vlny, najmä ultrafrekvenčné (UHF) a ultrafrekvenčné (EHF) elektromagnetické vlny, môžu narušiť morfológiu vírusov.
Bakteriofág MS2 (MS2) sa často používa v rôznych výskumných oblastiach, ako je vyhodnotenie dezinfekcie, kinetické modelovanie (vodné) a biologická charakterizácia vírusových molekúl [5, 6]. Wu zistila, že mikrovlnné rúry pri 2450 MHz a 700 W spôsobili agregáciu a významné zmršťovanie vodných fágov MS2 po 1 minúte priameho ožarovania [1]. Po ďalšom vyšetrovaní sa pozorovalo aj prerušenie povrchu fágov MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] exponoval suspenzie vzoriek koronavírusu 229e (COV-229E) na milimetrové vlny s frekvenciou 95 GHz a hustotou výkonu 70 až 100 W/cm2 počas 0,1 s. Veľké diery sa nachádzajú v hrubom sférickom plášti vírusu, čo vedie k strate jeho obsahu. Vystavenie elektromagnetickým vlnám môže byť deštruktívne voči vírusovým formám. Zmeny v morfologických vlastnostiach, ako je tvar, priemer a hladkosť povrchu, však po vystavení vírusu elektromagnetickým žiarením nie sú známe. Preto je dôležité analyzovať vzťah medzi morfologickými znakmi a funkčnými poruchami, ktoré môžu poskytnúť cenné a vhodné ukazovatele na hodnotenie inaktivácie vírusov [1].
Vírusová štruktúra zvyčajne pozostáva z vnútornej nukleovej kyseliny (RNA alebo DNA) a vonkajšej kapsidy. Nukleové kyseliny určujú genetické a replikačné vlastnosti vírusov. Kapsid je vonkajšia vrstva pravidelne usporiadaných proteínových podjednotiek, základné lešenie a antigénna zložka vírusových častíc a tiež chráni nukleové kyseliny. Väčšina vírusov má štruktúru obálky zloženú z lipidov a glykoproteínov. Proteíny obalu navyše určujú špecifickosť receptorov a slúžia ako hlavné antigény, ktoré dokáže rozpoznať imunitný systém hostiteľa. Kompletná štruktúra zaisťuje integritu a genetickú stabilitu vírusu.
Výskum ukázal, že elektromagnetické vlny, najmä elektromagnetické vlny UHF, môžu poškodiť RNA vírusov spôsobujúcich ochorenie. Wu [1] priamo odhalil vodné prostredie vírusu MS2 na mikrovlnné rúry 2450 MHz počas 2 minút a analyzoval gény kódujúce proteín A, kapsidový proteín, repliózový proteín a štiepny proteín pomocou gélovej elektroforézy a reakcie reverznej transkripčnej polymerázy. RT-PCR). Tieto gény boli postupne zničené zvyšujúcou sa hustotou energie a dokonca zmizli pri najvyššej hustote energie. 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 jadrových kyselín vírusov.
Posledné štúdie ukázali, že účinok elektromagnetických vĺn na patogénne vírusové proteíny je založený hlavne na ich nepriameho tepelného účinku na mediátory a ich nepriamy účinok na syntézu proteínov v dôsledku deštrukcie nukleových kyselín [1, 3, 8, 9]. Athermické účinky však môžu tiež zmeniť polaritu alebo štruktúru vírusových proteínov [1, 10, 11]. Priamy účinok elektromagnetických vĺn na základné štrukturálne/neštrukturálne proteíny, ako sú kapsidové proteíny, obalové proteíny alebo hrotové proteíny patogénnych vírusov, si stále vyžaduje ďalšie štúdium. Nedávno bolo navrhnuté, že 2 minúty elektromagnetického žiarenia pri frekvencii 2,45 GHz s výkonom 700 W môžu interagovať s rôznymi frakciami proteínových nábojov tvorbou horúcich škvŕn a oscilujúcimi elektrickými poliami prostredníctvom čisto elektromagnetických účinkov [12].
Obálka patogénneho vírusu úzko súvisí s jeho schopnosťou infikovať alebo spôsobiť ochorenie. Niekoľko štúdií uviedlo, že UHF a mikrovlnné elektromagnetické vlny môžu zničiť škrupiny vírusov spôsobujúcich ochorenie. Ako je uvedené vyššie, v vírusovej obálke koronavírusu 229E sa môžu detegovať odlišné diery po 0,1 sekundy vystavenia sa milimetrovej vlne 95 GHz pri hustote výkonu 70 až 100 W/cm2 [8]. Účinok rezonančného prenosu elektromagnetických vĺn môže spôsobiť dostatočný stres na zničenie štruktúry obalu vírusu. V prípade obalových vírusov po prasknutí obálky sa infekčnosť alebo určitá aktivita zvyčajne znižuje alebo sa úplne stratí [13, 14]. Yang [13] exponoval vírus chrípky H3N2 (H3N2) a vírus chrípky H1N1 (H1N1) chrípke mikrovlnu pri 8,35 GHz, 320 W/m² a 7 GHz, 308 W/m², počas 15 minút. Na porovnanie signálov RNA patogénnych vírusov vystavených elektromagnetickým vlnám a fragmentovaného modelu zmrazeného a okamžite rozmrazený v kvapalnom dusíku počas niekoľkých cyklov sa uskutočnil RT-PCR. Výsledky ukázali, že signály RNA týchto dvoch modelov sú veľmi konzistentné. Tieto výsledky naznačujú, že fyzická štruktúra vírusu je narušená a štruktúra obálky je zničená po vystavení mikrovlnnému žiareniu.
Aktivita vírusu možno charakterizovať jeho schopnosťou infikovať, replikovať a prepisovať. Vírusová infekčnosť alebo aktivita sa zvyčajne hodnotí meraním vírusových titrov pomocou plakových testov, strednej infekčnej dávky tkanivovej kultúry (TCID50) alebo aktivity reportéra luciferázy. Môže sa však hodnotiť priamo izoláciou živého vírusu alebo analýzou vírusového antigénu, hustoty vírusových častíc, prežitie vírusov atď.
Uvádza sa, že elektromagnetické vlny UHF, SHF a EHF môžu priamo inaktivovať vírusové aerosóly alebo vírusy prenášané vodou. Wu [1] exponoval aerosól MS2 bakteriofág generovaného laboratórnym rozprašovačom na elektromagnetické vlny s frekvenciou 2450 MHz a výkonom 700 W počas 1,7 minúty, zatiaľ čo miera prežitia bakteriofágov MS2 bola iba 8,66%. Podobne ako v prípade vírusového aerosólu MS2, 91,3% vodného MS2 sa inaktivovalo do 1,5 minúty po vystavení rovnakej dávke elektromagnetických vĺn. Okrem toho schopnosť elektromagnetického žiarenia inaktivovať vírus MS2 pozitívne korelovala s hustotou energie a časom expozície. Ak však účinnosť deaktivácie dosiahne svoju maximálnu hodnotu, účinnosť deaktivácie sa nedá zlepšiť zvýšením času expozície alebo zvýšením hustoty energie. Napríklad vírus MS2 mal minimálnu mieru prežitia 2,65% až 4,37% po vystavení 2450 MHz a 700 W elektromagnetickými vlnami a nezistili sa žiadne významné zmeny so zvýšenou dobou expozície. Siddharta [3] ožarovala suspenziu bunkovej kultúry obsahujúcej vírus hepatitídy C (HCV)/ľudská imunodeficiencia vírusu typu 1 (HIV-1) s elektromagnetickými vlnymi pri frekvencii 2450 MHz a výkonom 360 W. Zistili, že titre s vírusom poklesli významne po 3 minútach expozície, čo naznačuje, že elektromagnetické vlny je účinné proti HCIV-1. Prenos vírusu, aj keď je vystavený dohromady. Pri ožiarení bunkových kultúr HCV a suspenziami HIV-1 s nízko-výkonnými elektromagnetickými vlnami s frekvenciou 2450 MHz, 90 W alebo 180 W, bola pozorovaná žiadna zmena titer vírusu, stanovená pomocou reportérovej aktivity luciferázy a významná zmena vírusovej infekcie. Pri 600 a 800 W počas 1 minúty sa infekčnosť oboch vírusov významne neznížila, o ktorej sa predpokladá, že súvisí s výkonom žiarenia elektromagnetickej vlny a časom expozície kritickej teploty.
Kaczmarczyk [8] najskôr preukázal letalitu elektromagnetických vĺn EHF proti vodným patogénnym vírusom v roku 2021. Vystavovali vzorky koronavírusu 229E alebo poliovírus (PV) na elektromagnetické vlny pri frekvencii 95 GHz a hustotou energie 70 až 100 W/CM2 pre 2 sekundy. Účinnosť inaktivácie týchto dvoch patogénnych vírusov bola 99,98% a 99,375%. čo naznačuje, že elektromagnetické vlny EHF majú v oblasti inaktivácie vírusu široké vyhliadky na aplikáciu.
Účinnosť inaktivácie vírusov UHF sa hodnotila aj v rôznych médiách, ako je materské mlieko a niektoré materiály bežne používané v domácnosti. Vedci odhalili anestéziu masky kontaminované adenovírusom (ADV), poliovírusovým typom 1 (PV-1), herpesvírusom 1 (HV-1) a rinovírusom (RHV) na elektromagnetické žiarenie pri frekvencii 2450 MHz a výkon 720 wattov. Uviedli, že testy antigénov ADV a PV-1 sa stali negatívnymi 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 exponovali tampóny infikované vírusom vtáčej infekčnej bronchitídy (IBV), vtáčieho pneumovírusu (APV), vírusom Newcastle Chorobe (NDV) a vírusom vtáčej chlebovky (AIV) do 2450 MHZ, 900 W mikrovlnného pieka. stratiť svoju infekčnosť. Medzi nimi boli APV a IBV dodatočne detegované v kultúrach tracheálnych orgánov získaných z kurčiat embryí 5. generácie. Aj keď sa vírus nemohol izolovať, vírusová nukleová kyselina sa stále detegovala pomocou RT-PCR. Ben-Shoshan [18] priamo exponoval 2450 MHz, 750 W elektromagnetické vlny na 15 vzoriek pozitívnych vzoriek materského mlieka v cytomegalovírusu (CMV) počas 30 sekúnd. Detekcia antigénu pomocou škrupiny vykazovala úplnú inaktiváciu CMV. Pri 500 W sa však 2 z 15 vzoriek nedosiahli úplnú inaktiváciu, čo naznačuje pozitívnu koreláciu medzi účinnosťou inaktivácie a výkonom elektromagnetických vĺn.
Je tiež potrebné poznamenať, že Yang [13] predpovedal rezonančnú frekvenciu medzi elektromagnetickými vlnami a vírusmi na základe zavedených fyzikálnych modelov. Susplázia častíc vírusu H3N2 s hustotou 7,5 x 1014 M-3, produkovaná vírusom citlivými madinovými obličkovými bunkami Madin Darby (MDCK), bola priamo vystavená elektromagnetickým vlnám pri frekvencii 8 GHz a výkonom 820 W/m² počas 15 minút. Hladina inaktivácie vírusu H3N2 dosahuje 100%. Avšak pri teoretickom prahu 82 W/m2 sa inaktivovalo iba 38% vírusu H3N2, čo naznačuje, že účinnosť inaktivácie vírusu sprostredkovaného EM úzko súvisí s hustotou energie. 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 exponovaných elektromagnetickým vlnám A vlny s frekvenciou 10-17 GHZ a hustota energie 14,5 ± 1 w/m2 približne 15. deaktivácia. Nedávna štúdia spoločnosti Wang [19] ukázala, že rezonančné frekvencie SARS-CoV-2 sú 4 a 7,5 GHz, čo potvrdzuje existenciu rezonančných frekvencií nezávislých od titera vírusu.
Záverom 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 médiom používaným na rast vírusu. Okrem toho sú pre inaktiváciu vírusu veľmi dôležité elektromagnetické frekvencie založené na fyzických rezonanciách [2, 13]. Doteraz sa účinok elektromagnetických vĺn na aktivitu patogénnych vírusov zameriaval hlavne na zmenu infekčnosti. V dôsledku komplexného mechanizmu niekoľko štúdií uvádza účinok elektromagnetických vĺn na replikáciu a transkripciu patogénnych vírusov.
Mechanizmy, ktorými elektromagnetické vlny inaktivujú vírusy, úzko súvisia s typom vírusu, frekvencie a výkonu elektromagnetických vĺn a rastovým prostredím vírusu, ale zostávajú do značnej miery nepreskúmané. Nedávny výskum sa zameriaval na mechanizmy tepelného, ​​atermálneho a štrukturálneho rezonančného prenosu energie.
Tepelný účinok sa chápe ako zvýšenie teploty spôsobenej vysokorýchlostnou rotáciou, kolíziou a trením polárnych molekúl v tkanivách pod vplyvom elektromagnetických vĺn. Vďaka tejto vlastnosti môžu elektromagnetické vlny zvýšiť teplotu vírusu nad prahom fyziologickej tolerancie, čo spôsobuje smrť vírusu. Vírusy však obsahujú niekoľko polárnych molekúl, čo naznačuje, že priame tepelné účinky na vírusy sú zriedkavé [1]. Naopak, v médiu a prostredí je oveľa viac polárnych molekúl, ako sú molekuly vody, ktoré sa pohybujú v súlade so striedavým elektrickým poľom excitovaným elektromagnetickými vlnymi a vytvárajú teplo trením. Teplo sa potom prenesie na vírus, aby sa zvýšila jeho teplota. Keď je prah tolerancie prekročený, zničia sa nukleové kyseliny a proteíny, čo v konečnom dôsledku znižuje infekčnosť a dokonca inaktivuje vírus.
Niekoľko skupín uviedlo, že elektromagnetické vlny môžu znížiť infekčnosť vírusov tepelnou expozíciou [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] exponované suspenzie koronavírusu 229e elektromagnetickým vlnám pri frekvencii 95 GHz s hustotou výkonu 70 až 100 W/cm² počas 0,2-0,7 s. Výsledky ukázali, že zvýšenie teploty o 100 ° C počas tohto procesu prispelo k deštrukcii morfológie vírusu a zníženej vírusovej aktivite. Tieto tepelné účinky možno vysvetliť pôsobením elektromagnetických vĺn na okolité molekuly vody. Siddharta [3] Ožiarené suspenzie bunkovej kultúry HCV s rôznymi genotypmi, vrátane GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A a GT7A, s elektromagnetickými vlnymi s frekvenciou 2450 MHZ a energie 90 W a 180 W, 360 W, 600 W, 600 W. Od 26 ° C do 92 ° C elektromagnetické žiarenie znížilo infekčnosť vírusu alebo úplne inaktivovalo vírus. Ale HCV bol vystavený elektromagnetickým vlnám na krátky čas pri nízkom výkone (90 alebo 180 W, 3 minúty) alebo vyššej energie (600 alebo 800 W, 1 minúta), zatiaľ čo nedošlo k významnému zvýšeniu teploty a významná zmena vírusu nebola pozorovaná infekčnosť alebo aktivita.
Vyššie uvedené výsledky naznačujú, že tepelný účinok elektromagnetických vĺn je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim infekčnosť alebo aktivitu patogénnych vírusov. Okrem toho početné štúdie ukázali, že tepelný účinok elektromagnetického žiarenia inaktivuje patogénne vírusy efektívnejšie ako UV-C a konvenčné zahrievanie [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Okrem tepelných účinkov môžu elektromagnetické vlny tiež meniť polaritu molekúl, ako sú mikrobiálne proteíny a nukleové kyseliny, čo spôsobuje otáčanie a vibrácie molekúl, čo vedie k zníženej životaschopnosti alebo dokonca smrti [10]. Predpokladá sa, že rýchle prepínanie polarity elektromagnetických vĺn spôsobuje polarizáciu proteínu, čo vedie k krútenia a zakriveniu proteínovej štruktúry a nakoniec k denaturácii proteínov [11].
Nontermálny účinok elektromagnetických vĺn na inaktiváciu vírusu zostáva kontroverzný, ale väčšina štúdií preukázala pozitívne výsledky [1, 25]. Ako sme spomenuli vyššie, elektromagnetické vlny môžu priamo preniknúť do obalového proteínu vírusu MS2 a zničiť nukleovú kyselinu vírusu. Okrem toho sú aerosóly vírusu MS2 oveľa citlivejšie na elektromagnetické vlny ako vodné MS2. V dôsledku menších polárnych molekúl, ako sú molekuly vody, v prostredí obklopujúcich aerosóly vírusu MS2 môžu atermické účinky hrať kľúčovú úlohu pri inaktivácii vírusov sprostredkovanej elektromagnetickým vlnom [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, rezonančný jav [2, 13, 26]. Rezonančné režimy interakcie medzi elektromagnetickou vlnou a vírusom priťahujú čoraz väčšiu pozornosť. Účinok účinného prenosu energie štrukturálnej rezonancie (SRET) z elektromagnetických vĺn na uzavreté akustické oscilácie (CAV) v vírusoch môže viesť k prasknutiu vírusovej membrány v dôsledku protichodných vibrácií jadrovej kapsidu. Okrem toho je celková účinnosť SRET spojená s povahou prostredia, kde veľkosť a pH vírusových častíc určujú rezonančnú frekvenciu a absorpciu energie [2, 13, 19].
Fyzikálna rezonančná účinok elektromagnetických vĺn zohráva kľúčovú úlohu pri inaktivácii obalených vírusov, ktoré sú obklopené dvojvrstvovou membránou zabudovanou do vírusových proteínov. Vedci zistili, že deaktivácia H3N2 elektromagnetickými vlnami s frekvenciou 6 GHz a hustotou výkonu 486 W/m² bola spôsobená hlavne fyzickým prasknutím škrupiny v dôsledku rezonančného účinku [13]. Teplota suspenzie H3N2 sa zvýšila iba o 7 ° C po 15 minútach expozície, ale na inaktiváciu ľudského vírusu H3N2 tepelným zahrievaním sa vyžaduje teplota nad 55 ° C [9]. Podobné javy boli pozorované pre vírusy, ako sú SARS-COV-2 a H3N1 [13, 14]. Okrem toho inaktivácia vírusov elektromagnetickými vlnami nevedie k degradácii vírusových RNA genómov [1,13,14]. Inaktivácia vírusu H3N2 bola teda podporovaná skôr fyzickou rezonanciou ako tepelnou expozíciou [13].
V porovnaní s tepelným účinkom elektromagnetických vĺn vyžaduje inaktivácia vírusov fyzickou rezonanciou nižšie parametre dávky, ktoré sú pod mikrovlnnou bezpečnostnou normami stanovenou Inštitútom elektrických a elektronických inžinierov (IEEE) [2, 13]. Rezonančná frekvencia a dávka výkonu závisia od fyzikálnych vlastností vírusu, ako je veľkosť častíc a elasticita, a všetky vírusy v rezonančnej frekvencii môžu byť efektívne zamerané na inaktiváciu. V dôsledku rýchlosti vysokej penetrácie, neprítomnosť ionizujúceho žiarenia a dobrej bezpečnosti, inaktivácia vírusu sprostredkovaná atermickým účinkom CPET je sľubná na liečbu ľudských malígnych chorôb spôsobených patogénnymi vírusmi [14, 26].
Na základe implementácie inaktivácie vírusov v kvapalnej fáze a na povrchu rôznych médií sa elektromagnetické vlny môžu účinne vysporiadať s vírusovými aerosólami [1, 26], čo je prielom a má veľký význam na kontrolu prenosu vírusu a zabránenie prenosu vírusu v spoločnosti. epidémia. Okrem toho je v tejto oblasti veľmi dôležitý objav fyzických rezonančných vlastností elektromagnetických vĺn. Pokiaľ je známa rezonančná frekvencia konkrétneho vírusu a elektromagnetických vĺn, môžu byť zacielené všetky vírusy v rozsahu rezonančného frekvenčného rozsahu rany, čo sa nedá dosiahnuť pomocou tradičných metód inaktivácie vírusov [13,14,26]. Elektromagnetická inaktivácia vírusov je sľubným výskumom s veľkým výskumom a aplikovanou hodnotou a potenciálom.
V porovnaní s tradičnou technológiou vírusu majú elektromagnetické vlny charakteristiky jednoduchej, efektívnej a praktickej ochrany životného prostredia pri usmrcovaní vírusov vďaka svojim jedinečným fyzikálnym vlastnostiam [2, 13]. Zostáva však veľa problémov. Po prvé, moderné znalosti sú obmedzené na fyzikálne vlastnosti elektromagnetických vĺn a mechanizmus využívania energie počas emisie elektromagnetických vĺn nebol zverejnený [10, 27]. Mikrovlny, vrátane milimetrových vĺn, sa široko používajú na štúdium inaktivácie vírusu a jej mechanizmov, avšak štúdie elektromagnetických vĺn pri iných frekvenciách, najmä pri frekvenciách od 100 kHz do 300 MHz a od 300 GHz do 10 THz, neboli hlásené. Po druhé, mechanizmus usmrcovania patogénnych vírusov elektromagnetickými vlnami nebol objasnený a študovali sa iba sférické a tyčové vírusy [2]. Okrem toho sú vírusové častice malé, bez buniek, ľahko sa mutujú a rýchlo sa šíria, čo môže zabrániť inaktivácii vírusu. Aby sa prekonala prekážka inaktivujúcich patogénnych vírusov, je potrebné zlepšiť technológiu elektromagnetických vĺn. Nakoniec vysoká absorpcia žiarivej energie polárnymi molekulami v médiu, ako sú molekuly vody, vedie k strate energie. Okrem toho môže byť účinnosť SRET ovplyvnená niekoľkými neidentifikovanými mechanizmami v vírusoch [28]. Účinok SRET môže tiež modifikovať vírus tak, aby sa prispôsobil svojmu prostrediu, čo vedie k rezistencii na elektromagnetické vlny [29].
V budúcnosti je potrebné ďalej zlepšiť technológiu inaktivácie vírusu pomocou elektromagnetických vĺn. Základný vedecký výskum by mal byť zameraný na objasnenie mechanizmu inaktivácie vírusu elektromagnetickými vlnami. Napríklad mechanizmus využívania energie vírusov pri vystavení elektromagnetickým vlnám, podrobný mechanizmus netermálneho účinku, ktorý usmruje patogénne vírusy, a mechanizmus účinku SRET medzi elektromagnetickými vlnami a rôznymi typmi vírusov by sa mal systematicky objasniť. Aplikovaný výskum by sa mal zamerať na to, ako zabrániť nadmernej absorpcii žiarenia polárnymi molekulami, študovať účinok elektromagnetických vĺn rôznych frekvencií na rôzne patogénne vírusy a študovať netermálne účinky elektromagnetických vĺn pri deštrukcii patogénnych vírusov.
Elektromagnetické vlny sa stali sľubnou metódou inaktivácie patogénnych vírusov. Technológia elektromagnetických vĺn má výhody nízkeho znečistenia, nízkych nákladov a účinnosti inaktivácie vírusu patogénov, ktoré môžu prekonať obmedzenia tradičnej antivírusovej technológie. Je však potrebný ďalší výskum na stanovenie parametrov technológie elektromagnetických vĺn a objasnenie mechanizmu inaktivácie vírusu.
Určitá dávka žiarenia elektromagnetických vĺn môže zničiť štruktúru a aktivitu mnohých patogénnych vírusov. Účinnosť inaktivácie vírusu úzko súvisí s frekvenciou, hustotou energie a časom expozície. Okrem toho potenciálne mechanizmy zahŕňajú účinky prenosu energie tepelné, atermálne a štrukturálne rezonančné účinky. V porovnaní s tradičnými antivírusovými technológiami má inaktivácia vírusu založených na elektromagnetických vlnách výhody jednoduchosti, vysokej účinnosti a nízkeho znečistenia. Preto sa elektromagnetická inaktivácia vírusu sprostredkovaná vlnom stala sľubnou antivírusovou technikou pre budúce aplikácie.
U yu. Vplyv mikrovlnného žiarenia a studenej plazmy na aktivitu bioaerosólu a súvisiace mechanizmy. Pekingská univerzita. Rok 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC a kol. Rezonančné dipólové spojenie 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 prenosu 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] Čínsky lekársky denník. 1987; 4: 221-2.
Predbežná štúdia inaktivácie mechanizmu a účinnosti dichlózokyanátu sodného proti bakteriofágu MS2. Univerzita Sichuan. 2007.
Yang Li Predbežná štúdia inaktivačného účinku a mechanizmu pôsobenia O-ftaldhehydu 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. a kol. Koronavírusy a poliovírusy sú citlivé na krátke impulzy cyklotrónového žiarenia W-pásmu. List o environmentálnej chémii. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, a kol. Inaktivácia vírusu chrípky na štúdie antigénnosti 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. Guangdong Micronutrient Science. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. Nontermálne biologické účinky mikrovĺn na potravinové mikroorganizmy a technológiu mikrovlnnej sterilizácie [Univerzita JJ Southwestern Nationalties University (Prírodné vedy). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, LaPolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 Spike Protein Denaturácia po aternickom mikrovlnnom ožarovaní. Vedecká správa 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr, a kol. Účinný prenos energie s štruktúrnou rezonanciou z mikrovĺn na obmedzené akustické oscilácie v vírusoch. Vedecká správa 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. Cielená antivírusová terapia s použitím neionizujúcej radiačnej terapie na SARS-COV-2 a prípravu na vírusovú pandémiu: metódy, metódy a praktické poznámky na klinické použitie. PLOS ONE. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Mikrovlnná sterilizácia a faktory, ktoré ju ovplyvňujú. Čínsky lekársky denník. 1993; (04): 246-51.
Strana WJ, Martin WG Prežitie mikróbov v mikrovlnných peciach. Môžete J mikroorganizmy. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrovlnné alebo autoklátívne liečba ničí infekčnosť infekčného vírusu bronchitídy a vtáčieho pneumovírusu, ale umožňuje ich detekovať pomocou reakcie reverznej transkriptázy polymerázovej reťazovej reakcie. choroba hydiny. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., mikrovlnná eradikácia cytomegalovírusu z materského mlieka: pilotná štúdia. liek na dojčenie. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, a kol. Absorpcia mikrovlnnej rezonancie 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 fotodyne 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 UV-C. Vedecká správa 2020; 10 (1): 22421.