Effetti tal-mewġ elettromanjetiku fuq viruses patoġeniċi u mekkaniżmi relatati: reviżjoni fil-Ġurnal tal-Viroloġija

L-infezzjonijiet virali patoġeniċi saru problema ewlenija tas-saħħa pubblika madwar id-dinja. Il-vajrusis jistgħu jinfettaw l-organiżmi ċellulari kollha u jikkawżaw gradi differenti ta’ korriment u ħsara, li jwasslu għal mard u anke mewt. Bil-prevalenza ta’ vajrusis patoġeniċi ħafna bħas-sindromu respiratorju akut sever tal-coronavirus 2 (SARS-CoV-2), hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati metodi effettivi u sikuri biex jiġu inattivati ​​l-vajrusis patoġeniċi. Il-metodi tradizzjonali għall-inattivazzjoni tal-vajrusis patoġeniċi huma prattiċi iżda għandhom xi limitazzjonijiet. Bil-karatteristiċi ta’ qawwa penetranti għolja, reżonanza fiżika u ebda tniġġis, il-mewġ elettromanjetiku sar strateġija potenzjali għall-inattivazzjoni ta’ vajrusis patoġeniċi u qed jiġbdu dejjem aktar attenzjoni. Dan l-artikolu jipprovdi ħarsa ġenerali lejn pubblikazzjonijiet reċenti dwar l-impatt tal-mewġ elettromanjetiku fuq il-vajrusis patoġeniċi u l-mekkaniżmi tagħhom, kif ukoll il-prospetti għall-użu tal-mewġ elettromanjetiku għall-inattivazzjoni ta’ vajrusis patoġeniċi, kif ukoll ideat u metodi ġodda għal tali inattivazzjoni.
Ħafna viruses jinfirxu malajr, jippersistu għal żmien twil, huma patoġeniċi ħafna u jistgħu jikkawżaw epidemiji globali u riskji serji għas-saħħa. Il-prevenzjoni, l-iskoperta, l-ittestjar, l-eradikazzjoni u t-trattament huma passi ewlenin biex jitwaqqaf it-tixrid tal-virus. L-eliminazzjoni rapida u effiċjenti ta' viruses patoġeniċi tinkludi eliminazzjoni profilattika, protettiva, u mis-sors. L-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi permezz ta' qerda fiżjoloġika biex titnaqqas l-infettività, il-patoġeniċità u l-kapaċità riproduttiva tagħhom hija metodu effettiv għall-eliminazzjoni tagħhom. Metodi tradizzjonali, inklużi temperatura għolja, kimiċi u radjazzjoni jonizzanti, jistgħu effettivament jinattivaw il-viruses patoġeniċi. Madankollu, dawn il-metodi għad għandhom xi limitazzjonijiet. Għalhekk, għad hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati strateġiji innovattivi għall-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi.
L-emissjoni ta' mewġ elettromanjetiku għandha l-vantaġġi ta' qawwa penetranti għolja, tisħin rapidu u uniformi, reżonanza ma' mikro-organiżmi u rilaxx tal-plażma, u hija mistennija li ssir metodu prattiku għall-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi [1,2,3]. Il-kapaċità tal-mewġ elettromanjetiku li jinattiva viruses patoġeniċi ġiet murija fl-aħħar seklu [4]. Fi snin reċenti, l-użu ta' mewġ elettromanjetiku għall-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi ġibed dejjem aktar attenzjoni. Dan l-artikolu jiddiskuti l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq viruses patoġeniċi u l-mekkaniżmi tagħhom, li jistgħu jservu bħala gwida utli għar-riċerka bażika u applikata.
Il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-vajrusis jistgħu jirriflettu funzjonijiet bħas-sopravivenza u l-infettività. Intwera li l-mewġ elettromanjetiku, speċjalment il-mewġ elettromanjetiku ta' frekwenza ultra għolja (UHF) u frekwenza ultra għolja (EHF), jista' jfixkel il-morfoloġija tal-vajrusis.
Il-batterjofagu MS2 (MS2) spiss jintuża f'diversi oqsma ta' riċerka bħall-evalwazzjoni tad-diżinfezzjoni, il-mudellar kinetiku (akweju), u l-karatterizzazzjoni bijoloġika ta' molekuli virali [5, 6]. Wu sab li l-microwaves f'2450 MHz u 700 W ikkawżaw aggregazzjoni u tnaqqis sinifikanti tal-fagi akkwatiċi MS2 wara minuta ta' irradjazzjoni diretta [1]. Wara aktar investigazzjoni, ġiet osservata wkoll ksur fil-wiċċ tal-fagu MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] espona sospensjonijiet ta' kampjuni tal-coronavirus 229E (CoV-229E) għal mewġ millimetriku bi frekwenza ta' 95 GHz u densità ta' qawwa ta' 70 sa 100 W/cm2 għal 0.1 s. Toqob kbar jistgħu jinstabu fil-qoxra sferika mhux maħduma tal-virus, li twassal għat-telf tal-kontenut tiegħu. L-espożizzjoni għall-mewġ elettromanjetiku tista' tkun distruttiva għall-forom virali. Madankollu, bidliet fil-proprjetajiet morfoloġiċi, bħall-forma, id-dijametru u l-intoppi tal-wiċċ, wara espożizzjoni għall-virus bir-radjazzjoni elettromanjetika mhumiex magħrufa. Għalhekk, huwa importanti li tiġi analizzata r-relazzjoni bejn il-karatteristiċi morfoloġiċi u d-disturbi funzjonali, li jistgħu jipprovdu indikaturi siewja u konvenjenti għall-valutazzjoni tal-inattivazzjoni tal-virus [1].
L-istruttura virali ġeneralment tikkonsisti minn aċidu nuklejku intern (RNA jew DNA) u kapsid estern. L-aċidi nuklejċi jiddeterminaw il-proprjetajiet ġenetiċi u ta' replikazzjoni tal-viruses. Il-kapsid huwa s-saff ta' barra ta' subunitajiet ta' proteini rranġati regolarment, l-armar bażiku u l-komponent antiġeniku tal-partiċelli virali, u jipproteġi wkoll l-aċidi nuklejċi. Il-biċċa l-kbira tal-viruses għandhom struttura ta' envelop magħmula minn lipidi u glikoproteini. Barra minn hekk, il-proteini tal-envelop jiddeterminaw l-ispeċifiċità tar-riċetturi u jservu bħala l-antiġeni ewlenin li s-sistema immunitarja tal-ospitant tista' tagħraf. L-istruttura kompluta tiżgura l-integrità u l-istabbiltà ġenetika tal-virus.
Ir-riċerka wriet li l-mewġ elettromanjetiku, speċjalment il-mewġ elettromanjetiku UHF, jista' jagħmel ħsara lill-RNA ta' viruses li jikkawżaw il-mard. Wu [1] espona direttament l-ambjent akweju tal-virus MS2 għal microwaves ta' 2450 MHz għal 2 minuti u analizza l-ġeni li jikkodifikaw il-proteina A, il-proteina tal-kapsid, il-proteina replicase, u l-proteina tal-qsim permezz ta' elettroforesi tal-ġel u reazzjoni katina tal-polimerażi b'traskrizzjoni inversa (RT-PCR). Dawn il-ġeni nqerdu progressivament biż-żieda fid-densità tal-qawwa u saħansitra sparixxew fl-ogħla densità tal-qawwa. Pereżempju, l-espressjoni tal-ġene tal-proteina A (934 bp) naqset b'mod sinifikanti wara l-espożizzjoni għal mewġ elettromanjetiku b'qawwa ta' 119 u 385 W u sparixxiet kompletament meta d-densità tal-qawwa żdiedet għal 700 W. Din id-dejta tindika li l-mewġ elettromanjetiku jista', skont id-doża, jeqred l-istruttura tal-aċidi nuklejċi tal-viruses.
Studji reċenti wrew li l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq proteini virali patoġeniċi huwa prinċipalment ibbażat fuq l-effett termali indirett tagħhom fuq il-medjaturi u l-effett indirett tagħhom fuq is-sintesi tal-proteini minħabba l-qerda tal-aċidi nuklejċi [1, 3, 8, 9]. Madankollu, effetti atermiċi jistgħu wkoll ibiddlu l-polarità jew l-istruttura tal-proteini virali [1, 10, 11]. L-effett dirett tal-mewġ elettromanjetiku fuq proteini strutturali/mhux strutturali fundamentali bħal proteini tal-kapsid, proteini tal-envelop jew proteini spike ta' viruses patoġeniċi għadu jeħtieġ aktar studju. Riċentement ġie ssuġġerit li 2 minuti ta' radjazzjoni elettromanjetika bi frekwenza ta' 2.45 GHz b'qawwa ta' 700 W jistgħu jinteraġixxu ma' frazzjonijiet differenti ta' karigi tal-proteini permezz tal-formazzjoni ta' hot spots u kampi elettriċi oxxillanti permezz ta' effetti purament elettromanjetiċi [12].
L-envelopp ta' virus patoġeniku huwa relatat mill-qrib mal-abbiltà tiegħu li jinfetta jew jikkawża mard. Diversi studji rrappurtaw li l-mewġ elettromanjetiku UHF u tal-microwave jista' jeqred il-qxur tal-viruses li jikkawżaw il-mard. Kif imsemmi hawn fuq, toqob distinti jistgħu jiġu skoperti fl-envelopp virali tal-coronavirus 229E wara espożizzjoni ta' 0.1 sekonda għall-mewġa millimetrika ta' 95 GHz b'densità ta' qawwa ta' 70 sa 100 W/cm2 [8]. L-effett tat-trasferiment tal-enerġija reżonanti tal-mewġ elettromanjetiku jista' jikkawża biżżejjed stress biex jeqred l-istruttura tal-envelopp tal-virus. Għal viruses enveloppati, wara li jinqasam l-envelopp, l-infettività jew xi attività ġeneralment tonqos jew tintilef kompletament [13, 14]. Yang [13] espona l-virus tal-influwenza H3N2 (H3N2) u l-virus tal-influwenza H1N1 (H1N1) għal microwaves bi 8.35 GHz, 320 W/m² u 7 GHz, 308 W/m², rispettivament, għal 15-il minuta. Biex jitqabblu s-sinjali tal-RNA ta' viruses patoġeniċi esposti għal mewġ elettromanjetiku u mudell frammentat iffriżat u immedjatament imdewweb f'nitroġenu likwidu għal diversi ċikli, sar RT-PCR. Ir-riżultati wrew li s-sinjali tal-RNA taż-żewġ mudelli huma konsistenti ħafna. Dawn ir-riżultati jindikaw li l-istruttura fiżika tal-virus hija mfixkla u l-istruttura tal-qoxra tinqered wara l-espożizzjoni għar-radjazzjoni tal-microwave.
L-attività ta' virus tista' tiġi kkaratterizzata mill-abbiltà tiegħu li jinfetta, jirreplika u jittraskrivi. L-infettività jew l-attività virali ġeneralment tiġi vvalutata billi jitkejlu t-titri virali bl-użu ta' assays tal-plakka, doża infettiva medjana tal-kultura tat-tessuti (TCID50), jew attività tal-ġene reporter tal-luċiferażi. Iżda tista' tiġi vvalutata wkoll direttament billi jiġi iżolat virus ħaj jew billi jiġi analizzat l-antiġen virali, id-densità tal-partiċelli virali, is-sopravivenza tal-virus, eċċ.
Ġie rrappurtat li l-mewġ elettromanjetiku UHF, SHF u EHF jista' jinattiva direttament aerosols virali jew viruses li jinġarru mill-ilma. Wu [1] espona aerosol tal-batterjofaġi MS2 iġġenerat minn nebulizzatur tal-laboratorju għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 700 W għal 1.7 minuti, filwaqt li r-rata ta' sopravivenza tal-batterjofaġi MS2 kienet biss 8.66%. Simili għall-aerosol virali MS2, 91.3% tal-MS2 akweju ġie inattivat fi żmien 1.5 minuti wara l-espożizzjoni għall-istess doża ta' mewġ elettromanjetiku. Barra minn hekk, il-kapaċità tar-radjazzjoni elettromanjetika li tiddiżattiva l-virus MS2 kienet korrelata b'mod pożittiv mad-densità tal-qawwa u l-ħin tal-espożizzjoni. Madankollu, meta l-effiċjenza tad-diżattivazzjoni tilħaq il-valur massimu tagħha, l-effiċjenza tad-diżattivazzjoni ma tistax titjieb billi jiżdied il-ħin tal-espożizzjoni jew tiżdied id-densità tal-qawwa. Pereżempju, il-virus MS2 kellu rata minima ta' sopravivenza ta' 2.65% sa 4.37% wara espożizzjoni għal mewġ elettromanjetiku ta' 2450 MHz u 700 W, u ma nstabu l-ebda bidliet sinifikanti biż-żieda fil-ħin tal-espożizzjoni. Siddharta [3] irradja sospensjoni ta' kultura ta' ċelluli li fiha l-virus tal-epatite Ċ (HCV)/virus tal-immunodefiċjenza umana tat-tip 1 (HIV-1) b'mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 360 W. Huma sabu li t-titri tal-virus naqsu b'mod sinifikanti wara 3 minuti ta' espożizzjoni, li jindika li r-radjazzjoni tal-mewġ elettromanjetiku hija effettiva kontra l-infettività tal-HCV u l-HIV-1 u tgħin biex tipprevjeni t-trażmissjoni tal-virus anke meta esposti flimkien. Meta ġew irradjati kulturi ta' ċelluli HCV u sospensjonijiet tal-HIV-1 b'mewġ elettromanjetiku ta' qawwa baxxa bi frekwenza ta' 2450 MHz, 90 W jew 180 W, ma ġiet osservata l-ebda bidla fit-titru tal-virus, determinata mill-attività tar-rapporter tal-luċiferażi, u bidla sinifikanti fl-infettività virali. f'600 u 800 W għal minuta, l-infettività taż-żewġ viruses ma naqsitx b'mod sinifikanti, li huwa maħsub li huwa relatat mal-qawwa tar-radjazzjoni tal-mewġ elettromanjetiku u l-ħin tal-espożizzjoni għat-temperatura kritika.
Kaczmarczyk [8] wera għall-ewwel darba l-letalità tal-mewġ elettromanjetiku tal-EHF kontra viruses patoġeniċi li jinġarru mill-ilma fl-2021. Huma esponew kampjuni tal-coronavirus 229E jew poliovirus (PV) għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 95 GHz u densità ta' qawwa ta' 70 sa 100 W/cm2 għal 2 sekondi. L-effiċjenza tal-inattivazzjoni taż-żewġ viruses patoġeniċi kienet ta' 99.98% u 99.375%, rispettivament, li jindika li l-mewġ elettromanjetiku tal-EHF għandu prospetti wesgħin ta' applikazzjoni fil-qasam tal-inattivazzjoni tal-viruses.
L-effettività tal-inattivazzjoni tal-viruses bl-UHF ġiet evalwata wkoll f'diversi mezzi bħall-ħalib tas-sider u xi materjali użati komunement fid-dar. Ir-riċerkaturi esponew maskri tal-anestesija kkontaminati b'adenovirus (ADV), poliovirus tat-tip 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) u rhinovirus (RHV) għal radjazzjoni elettromanjetika bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 720 watt. Huma rrappurtaw li t-testijiet għall-antiġeni ADV u PV-1 saru negattivi, u t-titri HV-1, PIV-3, u RHV niżlu għal żero, li jindika inattivazzjoni kompleta tal-viruses kollha wara 4 minuti ta' espożizzjoni [15, 16]. Elhafi [17] espona direttament swabs infettati bil-virus tal-bronkite infettiva tat-tjur (IBV), pneumovirus tat-tjur (APV), virus tal-marda ta' Newcastle (NDV), u virus tal-influwenza tat-tjur (AIV) għal forn tal-majkrowejv ta' 2450 MHz, 900 W u tilfu l-infettività tagħhom. Fost dawn, l-APV u l-IBV instabu wkoll f'kulturi ta' organi trakeali miksuba minn embrijuni tat-tiġieġ tal-5 ġenerazzjoni. Għalkemm il-virus ma setax jiġi iżolat, l-aċidu nuklejku virali xorta ġie skopert permezz ta' RT-PCR. Ben-Shoshan [18] espona direttament mewġ elettromanjetiku ta' 2450 MHz, 750 W għal 15-il kampjun tal-ħalib tas-sider pożittivi għaċ-ċitomegalovirus (CMV) għal 30 sekonda. L-iskoperta tal-antiġen permezz ta' Shell-Vial uriet inattivazzjoni kompleta tas-CMV. Madankollu, b'500 W, 2 minn 15-il kampjun ma kisbux inattivazzjoni kompleta, li jindika korrelazzjoni pożittiva bejn l-effiċjenza tal-inattivazzjoni u l-qawwa tal-mewġ elettromanjetiku.
Ta' min jinnota wkoll li Yang [13] bassar il-frekwenza reżonanti bejn il-mewġ elettromanjetiku u l-vajrusis ibbażati fuq mudelli fiżiċi stabbiliti. Sospensjoni ta' partiċelli tal-vajrus H3N2 b'densità ta' 7.5 × 1014 m-3, prodotta minn ċelluli tal-kliewi tal-klieb Madin Darby sensittivi għall-vajrus (MDCK), ġiet esposta direttament għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 8 GHz u qawwa ta' 820 W/m² għal 15-il minuta. Il-livell ta' inattivazzjoni tal-vajrus H3N2 jilħaq il-100%. Madankollu, f'limitu teoretiku ta' 82 W/m2, 38% biss tal-vajrus H3N2 ġie inattivat, li jissuġġerixxi li l-effiċjenza tal-inattivazzjoni tal-vajrus medjata mill-EM hija relatata mill-qrib mad-densità tal-qawwa. Abbażi ta' dan l-istudju, Barbora [14] ikkalkulat il-medda ta' frekwenza reżonanti (8.5–20 GHz) bejn il-mewġ elettromanjetiku u s-SARS-CoV-2 u kkonkludiet li 7.5 × 1014 m-3 ta' SARS-CoV-2 esposti għal mewġ elettromanjetiku. Mewġa bi frekwenza ta' 10-17 GHz u densità ta' qawwa ta' 14.5 ± 1 W/m2 għal madwar 15-il minuta tirriżulta f'diżattivazzjoni ta' 100%. Studju reċenti minn Wang [19] wera li l-frekwenzi reżonanti tas-SARS-CoV-2 huma 4 u 7.5 GHz, u dan jikkonferma l-eżistenza ta' frekwenzi reżonanti indipendenti mit-titru tal-virus.
Bħala konklużjoni, nistgħu ngħidu li l-mewġ elettromanjetiku jista' jaffettwa l-aerosols u s-sospensjonijiet, kif ukoll l-attività tal-vajrusis fuq l-uċuħ. Instab li l-effettività tal-inattivazzjoni hija relatata mill-qrib mal-frekwenza u l-qawwa tal-mewġ elettromanjetiku u l-mezz użat għat-tkabbir tal-vajrus. Barra minn hekk, il-frekwenzi elettromanjetiċi bbażati fuq reżonanzi fiżiċi huma importanti ħafna għall-inattivazzjoni tal-vajrus [2, 13]. S'issa, l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq l-attività tal-vajrusis patoġeniċi ffoka prinċipalment fuq il-bidla fl-infettività. Minħabba l-mekkaniżmu kumpless, diversi studji rrappurtaw l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq ir-replikazzjoni u t-traskrizzjoni tal-vajrusis patoġeniċi.
Il-mekkaniżmi li bihom il-mewġ elettromanjetiku jinattiva l-viruses huma relatati mill-qrib mat-tip ta' virus, il-frekwenza u l-qawwa tal-mewġ elettromanjetiku, u l-ambjent tat-tkabbir tal-virus, iżda għadhom fil-biċċa l-kbira mhux esplorati. Riċerka reċenti ffokat fuq il-mekkaniżmi tat-trasferiment tal-enerġija termali, atermali u strutturali reżonanti.
L-effett termali huwa mifhum bħala żieda fit-temperatura kkawżata minn rotazzjoni b'veloċità għolja, ħabta u frizzjoni ta' molekuli polari fit-tessuti taħt l-influwenza ta' mewġ elettromanjetiku. Minħabba din il-proprjetà, il-mewġ elettromanjetiku jista' jgħolli t-temperatura tal-virus 'il fuq mil-limitu tat-tolleranza fiżjoloġika, u jikkawża l-mewt tal-virus. Madankollu, il-viruses fihom ftit molekuli polari, li jissuġġerixxi li l-effetti termali diretti fuq il-viruses huma rari [1]. Għall-kuntrarju, hemm ħafna aktar molekuli polari fil-mezz u l-ambjent, bħal molekuli tal-ilma, li jiċċaqalqu skont il-kamp elettriku alternanti eċċitat mill-mewġ elettromanjetiku, u jiġġeneraw sħana permezz tal-frizzjoni. Is-sħana mbagħad tiġi trasferita lill-virus biex tgħolli t-temperatura tiegħu. Meta jinqabeż il-limitu tat-tolleranza, l-aċidi nuklejċi u l-proteini jinqerdu, li fl-aħħar mill-aħħar inaqqas l-infettività u saħansitra jiddiżattiva l-virus.
Diversi gruppi rrappurtaw li l-mewġ elettromanjetiku jista’ jnaqqas l-infettività tal-vajrusis permezz ta’ espożizzjoni termali [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] espona sospensjonijiet tal-coronavirus 229E għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta’ 95 GHz b’densità ta’ qawwa ta’ 70 sa 100 W/cm² għal 0.2-0.7 s. Ir-riżultati wrew li żieda fit-temperatura ta’ 100°C matul dan il-proċess ikkontribwiet għall-qerda tal-morfoloġija tal-vajrus u naqqset l-attività tal-vajrus. Dawn l-effetti termali jistgħu jiġu spjegati bl-azzjoni tal-mewġ elettromanjetiku fuq il-molekuli tal-ilma tal-madwar. Siddharta [3] irradja sospensjonijiet ta' kulturi taċ-ċelluli li fihom l-HCV ta' ġenotipi differenti, inklużi GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a u GT7a, b'mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 90 W u 180 W, 360 W, 600 W u 800 Tue. B'żieda fit-temperatura tal-mezz tal-kultura taċ-ċelluli minn 26°C għal 92°C, ir-radjazzjoni elettromanjetika naqqset l-infettività tal-virus jew inattivat kompletament il-virus. Iżda l-HCV ġie espost għal mewġ elettromanjetiku għal żmien qasir b'qawwa baxxa (90 jew 180 W, 3 minuti) jew qawwa ogħla (600 jew 800 W, minuta), filwaqt li ma kien hemm l-ebda żieda sinifikanti fit-temperatura u ma ġiet osservata l-ebda bidla sinifikanti fl-infettività jew l-attività tal-virus.
Ir-riżultati ta’ hawn fuq jindikaw li l-effett termali tal-mewġ elettromanjetiku huwa fattur ewlieni li jinfluwenza l-infettività jew l-attività tal-vajrusis patoġeniċi. Barra minn hekk, bosta studji wrew li l-effett termali tar-radjazzjoni elettromanjetika jinattiva l-vajrusis patoġeniċi b’mod aktar effettiv mill-UV-C u t-tisħin konvenzjonali [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Minbarra l-effetti termali, il-mewġ elettromanjetiku jista' wkoll jibdel il-polarità ta' molekuli bħal proteini mikrobjali u aċidi nuklejċi, u b'hekk il-molekuli jduru u jivvibraw, u dan jirriżulta fi tnaqqis fil-vijabbiltà jew saħansitra mewt [10]. Huwa maħsub li l-bdil rapidu tal-polarità tal-mewġ elettromanjetiku jikkawża polarizzazzjoni tal-proteini, li twassal għal tidwir u kurvatura tal-istruttura tal-proteina u, fl-aħħar mill-aħħar, għad-denaturazzjoni tal-proteini [11].
L-effett mhux termali tal-mewġ elettromanjetiku fuq l-inattivazzjoni tal-virus għadu kontroversjali, iżda ħafna studji wrew riżultati pożittivi [1, 25]. Kif semmejna hawn fuq, il-mewġ elettromanjetiku jista' jippenetra direttament il-proteina tal-qoxra tal-virus MS2 u jeqred l-aċidu nuklejku tal-virus. Barra minn hekk, l-aerosols tal-virus MS2 huma ħafna aktar sensittivi għall-mewġ elettromanjetiku milli l-MS2 akweju. Minħabba molekuli inqas polari, bħal molekuli tal-ilma, fl-ambjent madwar l-aerosols tal-virus MS2, l-effetti atermiċi jistgħu jkollhom rwol ewlieni fl-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-mewġ elettromanjetiku [1].
Il-fenomenu tar-reżonanza jirreferi għat-tendenza ta' sistema fiżika li tassorbi aktar enerġija mill-ambjent tagħha fil-frekwenza u t-tul ta' mewġa naturali tagħha. Ir-reżonanza sseħħ f'ħafna postijiet fin-natura. Huwa magħruf li l-vajrusis jirreżonaw ma' microwaves tal-istess frekwenza f'modalità ta' dipol akustiku limitat, fenomenu ta' reżonanza [2, 13, 26]. Il-modi reżonanti ta' interazzjoni bejn mewġa elettromanjetika u vajrus qed jiġbdu aktar u aktar attenzjoni. L-effett tat-trasferiment effiċjenti tal-enerġija tar-reżonanza strutturali (SRET) minn mewġ elettromanjetiku għal oxxillazzjonijiet akustiċi magħluqa (CAV) fil-vajrusis jista' jwassal għal ksur tal-membrana virali minħabba vibrazzjonijiet opposti bejn il-qalba u l-kapsid. Barra minn hekk, l-effettività ġenerali tal-SRET hija relatata man-natura tal-ambjent, fejn id-daqs u l-pH tal-partiċella virali jiddeterminaw il-frekwenza reżonanti u l-assorbiment tal-enerġija, rispettivament [2, 13, 19].
L-effett ta' reżonanza fiżika tal-mewġ elettromanjetiku għandu rwol ewlieni fl-inattivazzjoni ta' viruses imdawra, li huma mdawra b'membrana b'saff doppju inkorporata fi proteini virali. Ir-riċerkaturi sabu li d-diżattivazzjoni ta' H3N2 minn mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 6 GHz u densità ta' qawwa ta' 486 W/m² kienet ikkawżata prinċipalment mill-qsim fiżiku tal-qoxra minħabba l-effett ta' reżonanza [13]. It-temperatura tas-sospensjoni ta' H3N2 żdiedet b'7°C biss wara 15-il minuta ta' espożizzjoni, madankollu, għall-inattivazzjoni tal-virus H3N2 uman permezz ta' tisħin termali, hija meħtieġa temperatura 'l fuq minn 55°C [9]. Fenomeni simili ġew osservati għal viruses bħal SARS-CoV-2 u H3N1 [13, 14]. Barra minn hekk, l-inattivazzjoni ta' viruses permezz ta' mewġ elettromanjetiku ma twassalx għad-degradazzjoni tal-ġenomi tal-RNA virali [1,13,14]. Għalhekk, l-inattivazzjoni tal-virus H3N2 ġiet promossa minn reżonanza fiżika aktar milli minn espożizzjoni termali [13].
Meta mqabbel mal-effett termali tal-mewġ elettromanjetiku, l-inattivazzjoni tal-vajrusis permezz tar-reżonanza fiżika teħtieġ parametri tad-doża aktar baxxi, li huma taħt l-istandards tas-sikurezza tal-microwave stabbiliti mill-Istitut tal-Inġiniera Elettriċi u Elettroniċi (IEEE) [2, 13]. Il-frekwenza reżonanti u d-doża tal-qawwa jiddependu fuq il-proprjetajiet fiżiċi tal-vajrus, bħad-daqs tal-partiċelli u l-elastiċità, u l-vajrusis kollha fil-frekwenza reżonanti jistgħu jiġu mmirati b'mod effettiv għall-inattivazzjoni. Minħabba r-rata għolja ta' penetrazzjoni, in-nuqqas ta' radjazzjoni jonizzanti, u sikurezza tajba, l-inattivazzjoni tal-vajrus medjata mill-effett atermiku tas-CPET hija promettenti għat-trattament ta' mard malinni uman ikkawżat minnvajrusis patoġeniċi [14, 26].
Abbażi tal-implimentazzjoni tal-inattivazzjoni tal-viruses fil-fażi likwida u fuq il-wiċċ ta’ diversi mezzi, il-mewġ elettromanjetiku jista’ jittratta b’mod effettiv l-aerosols virali [1, 26], li huwa avvanz kbir u huwa ta’ importanza kbira għall-kontroll tat-trażmissjoni tal-virus u l-prevenzjoni tat-trażmissjoni tal-virus fis-soċjetà epidemika. Barra minn hekk, l-iskoperta tal-proprjetajiet fiżiċi tar-reżonanza tal-mewġ elettromanjetiku hija ta’ importanza kbira f’dan il-qasam. Sakemm il-frekwenza reżonanti ta’ virion partikolari u l-mewġ elettromanjetiku jkunu magħrufa, il-viruses kollha fil-medda ta’ frekwenza reżonanti tal-ferita jistgħu jiġu mmirati, li ma jistax jinkiseb bil-metodi tradizzjonali ta’ inattivazzjoni tal-virus [13,14,26]. L-inattivazzjoni elettromanjetika tal-viruses hija riċerka promettenti b’valur u potenzjal kbir ta’ riċerka u applikat.
Meta mqabbel mat-teknoloġija tradizzjonali tal-qtil tal-viruses, il-mewġ elettromanjetiku għandu l-karatteristiċi ta’ protezzjoni ambjentali sempliċi, effettiva u prattika meta joqtol il-viruses minħabba l-proprjetajiet fiżiċi uniċi tiegħu [2, 13]. Madankollu, għad hemm ħafna problemi. L-ewwelnett, l-għarfien modern huwa limitat għall-proprjetajiet fiżiċi tal-mewġ elettromanjetiku, u l-mekkaniżmu tal-użu tal-enerġija waqt l-emissjoni tal-mewġ elettromanjetiku ma ġiex żvelat [10, 27]. Il-microwaves, inklużi l-mewġ millimetru, intużaw ħafna biex jistudjaw l-inattivazzjoni tal-viruses u l-mekkaniżmi tiegħu, madankollu, studji ta’ mewġ elettromanjetiku fi frekwenzi oħra, speċjalment fi frekwenzi minn 100 kHz sa 300 MHz u minn 300 GHz sa 10 THz, ma ġewx irrappurtati. It-tieni nett, il-mekkaniżmu tal-qtil ta’ viruses patoġeniċi permezz ta’ mewġ elettromanjetiku ma ġiex eluċidat, u ġew studjati biss viruses sferiċi u f’forma ta’ virga [2]. Barra minn hekk, il-partiċelli tal-viruses huma żgħar, mingħajr ċelluli, jimmutaw faċilment, u jinfirxu malajr, u dan jista’ jipprevjeni l-inattivazzjoni tal-viruses. It-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku għad trid titjieb biex tingħeleb l-ostaklu tal-inattivazzjoni ta’ viruses patoġeniċi. Fl-aħħar nett, assorbiment għoli ta' enerġija radjanti minn molekuli polari fil-mezz, bħal molekuli tal-ilma, jirriżulta f'telf ta' enerġija. Barra minn hekk, l-effettività tal-SRET tista' tiġi affettwata minn diversi mekkaniżmi mhux identifikati fil-viruses [28]. L-effett SRET jista' wkoll jimmodifika l-virus biex jadatta għall-ambjent tiegħu, li jirriżulta f'reżistenza għall-mewġ elettromanjetiku [29].
Fil-futur, it-teknoloġija tal-inattivazzjoni tal-virus bl-użu ta' mewġ elettromanjetiku teħtieġ li tittejjeb aktar. Ir-riċerka xjentifika fundamentali għandha tkun immirata lejn it-tfittix tal-mekkaniżmu tal-inattivazzjoni tal-virus permezz ta' mewġ elettromanjetiku. Pereżempju, il-mekkaniżmu tal-użu tal-enerġija tal-viruses meta esposti għal mewġ elettromanjetiku, il-mekkaniżmu dettaljat tal-azzjoni mhux termali li toqtol il-viruses patoġeniċi, u l-mekkaniżmu tal-effett SRET bejn il-mewġ elettromanjetiku u diversi tipi ta' viruses għandhom jiġu ċċarati sistematikament. Ir-riċerka applikata għandha tiffoka fuq kif jiġi evitat l-assorbiment eċċessiv tal-enerġija tar-radjazzjoni minn molekuli polari, tistudja l-effett tal-mewġ elettromanjetiku ta' frekwenzi differenti fuq diversi viruses patoġeniċi, u tistudja l-effetti mhux termali tal-mewġ elettromanjetiku fil-qerda ta' viruses patoġeniċi.
Il-mewġ elettromanjetiku sar metodu promettenti għall-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi. It-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku għandha l-vantaġġi ta' tniġġis baxx, spiża baxxa, u effiċjenza għolja fl-inattivazzjoni tal-viruses patoġeniċi, li tista' tegħleb il-limitazzjonijiet tat-teknoloġija tradizzjonali kontra l-viruses. Madankollu, hija meħtieġa aktar riċerka biex jiġu ddeterminati l-parametri tat-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku u jiġi ċċarat il-mekkaniżmu tal-inattivazzjoni tal-virus.
Doża partikolari ta' radjazzjoni tal-mewġ elettromanjetiku tista' teqred l-istruttura u l-attività ta' ħafna viruses patoġeniċi. L-effiċjenza tal-inattivazzjoni tal-virus hija relatata mill-qrib mal-frekwenza, id-densità tal-qawwa, u l-ħin tal-espożizzjoni. Barra minn hekk, il-mekkaniżmi potenzjali jinkludu effetti ta' reżonanza termali, atermali, u strutturali tat-trasferiment tal-enerġija. Meta mqabbla mat-teknoloġiji antivirali tradizzjonali, l-inattivazzjoni tal-virus ibbażata fuq mewġ elettromanjetiku għandha l-vantaġġi ta' sempliċità, effiċjenza għolja u tniġġis baxx. Għalhekk, l-inattivazzjoni tal-virus medjata minn mewġ elettromanjetiku saret teknika antivirali promettenti għal applikazzjonijiet futuri.
U Yu. Influwenza tar-radjazzjoni tal-microwave u l-plażma kiesħa fuq l-attività tal-bijoajrusol u mekkaniżmi relatati. Università ta' Peking. Sena 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Akkoppjar ta' dipoli reżonanti ta' microwaves u oscillazzjonijiet akustiċi limitati f'baculoviruses. Rapport xjentifiku 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Inattivazzjoni tal-HCV u l-HIV permezz tal-microwave: approċċ ġdid għall-prevenzjoni tat-trażmissjoni tal-virus fost dawk li jużaw id-droga injettata. Rapport xjentifiku 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Investigazzjoni u Osservazzjoni Sperimentali tal-Kontaminazzjoni ta' Dokumenti tal-Isptar permezz tad-Diżinfezzjoni bil-Microwave [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Studju preliminari tal-mekkaniżmu ta' inattivazzjoni u l-effikaċja tas-sodium dichloroisocyanate kontra l-batterjofagu MS2. Università ta' Sichuan. 2007.
Yang Li Studju preliminari tal-effett ta' inattivazzjoni u l-mekkaniżmu ta' azzjoni ta' o-phthalaldehyde fuq il-batterjofagu MS2. Università ta' Sichuan. 2007.
Wu Ye, is-Sinjura Yao. Inattivazzjoni ta' virus fl-arja in situ permezz ta' radjazzjoni microwave. Bullettin tax-Xjenza Ċiniża. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Il-koronavirus u l-poliovirus huma sensittivi għal impulsi qosra ta' radjazzjoni ċiklotron tal-medda W. Ittra dwar il-kimika ambjentali. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Inattivazzjoni tal-virus tal-influwenza għal studji ta' antiġeniċità u testijiet ta' reżistenza għal inibituri fenotipiċi tan-newraminidażi. Ġurnal tal-Mikrobijoloġija Klinika. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Ħarsa ġenerali lejn l-isterilizzazzjoni tal-microwave. Xjenza mikronutrijenti ta 'Guangdong. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Effetti Bijoloġiċi Mhux Termali tal-Microwaves fuq Mikro-organiżmi tal-Ikel u Teknoloġija tal-Isterilizzazzjoni bil-Microwaves [JJ Southwestern Nationalities University (Edizzjoni tax-Xjenza Naturali). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Denaturazzjoni tal-proteina spike tas-SARS-CoV-2 wara irradjazzjoni atermika bil-microwave. Rapport xjentifiku 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Trasferiment effiċjenti ta' enerġija reżonanti strutturali minn microwaves għal oxxillazzjonijiet akustiċi limitati fil-viruses. Rapport xjentifiku 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Terapija antivirali mmirata bl-użu ta' terapija bir-radjazzjoni mhux jonizzanti għal SARS-CoV-2 u tħejjija għal pandemija virali: metodi, noti ta' prattika u prattika għall-applikazzjoni klinika. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Sterilizzazzjoni bil-majkrowejv u fatturi li jinfluwenzawha. Ġurnal Mediku Ċiniż. 1993;(04):246-51.
Page WJ, Martin WG Sopravivenza tal-mikrobi fil-fran tal-microwave. Tista' J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS It-trattament bil-microwave jew bl-awtoklav jeqred l-infettività tal-virus tal-bronkite infettiva u l-pneumovirus tat-tjur, iżda jippermetti li jiġu skoperti bl-użu tar-reverse transcriptase polymerase chain reaction. tjur disease. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Eradikazzjoni bil-microwave taċ-ċitomegalovirus mill-ħalib tas-sider: studju pilota. mediċina għat-treddigħ. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Assorbiment tar-reżonanza tal-microwave tal-virus SARS-CoV-2. Rapport Xjentifiku 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, eċċ. Doża letali UV-C (254 nm) ta' SARS-CoV-2. Dijanjostika tad-dawl Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, eċċ. Inattivazzjoni rapida u kompleta tas-SARS-CoV-2 permezz tal-UV-C. Rapport Xjentifiku 2020; 10(1):22421.