Effetti ta 'mewġ elettromanjetiku fuq viruses patoġeniċi u mekkaniżmi relatati: Reviżjoni fil-Ġurnal tal-Viroloġija

Infezzjonijiet virali patoġeniċi saru problema ewlenija tas-saħħa pubblika mad-dinja kollha. Il-viruses jistgħu jinfettaw l-organiżmi ċellulari kollha u jikkawżaw gradi differenti ta 'korriment u ħsara, li jwasslu għal mard u anke mewt. Bil-prevalenza ta 'viruses patoġeniċi ħafna bħal coronavirus 2 sindromu akut sever (SARS-COV-2), hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati metodi effettivi u sikuri biex inattivaw il-viruses patoġeniċi. Metodi tradizzjonali għall-inattivazzjoni tal-viruses patoġeniċi huma prattiċi iżda għandhom xi limitazzjonijiet. Bil-karatteristiċi ta 'poter ta' penetrazzjoni għolja, reżonanza fiżika u l-ebda tniġġis, il-mewġ elettromanjetiku sar strateġija potenzjali għall-inattivazzjoni ta 'viruses patoġeniċi u qed jattiraw attenzjoni dejjem akbar. Dan l-artikolu jipprovdi ħarsa ġenerali tal-pubblikazzjonijiet riċenti dwar l-impatt tal-mewġ elettromanjetiku fuq viruses patoġeniċi u l-mekkaniżmi tagħhom, kif ukoll il-prospetti għall-użu ta 'mewġ elettromanjetiku għall-inattivazzjoni ta' viruses 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, is-sejbien, l-ittestjar, il-qerda u t-trattament huma passi ewlenin biex twaqqaf it-tixrid tal-virus. L-eliminazzjoni rapida u effiċjenti ta 'viruses patoġeniċi tinkludi eliminazzjoni profilattika, protettiva u sors. L-inattivazzjoni ta 'viruses patoġeniċi permezz ta' qerda fiżjoloġika biex tnaqqas l-infettività, il-patoġeniċità u l-kapaċità riproduttiva tagħhom hija metodu effettiv ta 'l-eliminazzjoni tagħhom. Metodi tradizzjonali, inklużi temperatura għolja, kimiċi u radjazzjoni jonizzanti, jistgħu effettivament jattivaw 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' enerġija li tippenetra għolja, tisħin rapidu u uniformi, reżonanza b'mikroorganiżmi u rilaxx fil-plażma, u huwa mistenni li jsir metodu prattiku għall-inattivazzjoni ta 'virus patoġeniċi [1,2,3]. L-abbiltà tal-mewġ elettromanjetiku biex inattiva l-viruses patoġeniċi ġiet murija fl-aħħar seklu [4]. Fi snin reċenti, l-użu ta 'mewġ elettromanjetiku għall-inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi ġibed attenzjoni dejjem akbar. Dan l-artikolu jiddiskuti l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq viruses patoġeniċi u l-mekkaniżmi tagħhom, li jistgħu jservu bħala gwida utli għal riċerka bażika u applikata.
Il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-viruses jistgħu jirriflettu funzjonijiet bħas-sopravivenza u l-infettività. Ġie muri li mewġ elettromanjetiku, speċjalment mewġ elettromanjetiku ta 'frekwenza ultra għolja (UHF) u ultra (EHF), jistgħu jfixklu l-morfoloġija tal-viruses.
Il-batterjofagi MS2 (MS2) spiss jintuża f'diversi oqsma ta 'riċerka bħall-evalwazzjoni tad-diżinfezzjoni, l-immudellar kinetiku (milwiem), u l-karatterizzazzjoni bijoloġika ta' molekuli virali [5, 6]. Wu sab li l-microwaves ta '2450 MHz u 700 W ikkawżaw aggregazzjoni u jinxtorob sinifikanti ta' fagi akkwatiċi MS2 wara 1 minuta ta 'irradjazzjoni diretta [1]. Wara investigazzjoni ulterjuri, ġiet osservata wkoll waqfa fil-wiċċ tal-fagi MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] esposti sospensjonijiet ta 'kampjuni ta' koronavirus 229E (COV-229E) għal mewġ millimetru 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-esponiment għal mewġ elettromanjetiku jista 'jkun distruttiv għal forom virali. Madankollu, bidliet fil-proprjetajiet morfoloġiċi, bħalma huma l-għamla, id-dijametru u l-intoppi tal-wiċċ, wara l-esponiment 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 nuklejiċi jiddeterminaw il-proprjetajiet ġenetiċi u ta 'replikazzjoni tal-viruses. Il-kapsid huwa s-saff ta 'barra ta' subunitajiet ta 'proteina rranġati regolarment, l-armar bażiku u l-komponent antiġeniku ta' partiċelli virali, u jipproteġi wkoll l-aċidi nuklejiċi. Il-biċċa l-kbira tal-viruses għandhom struttura ta 'pakkett magħmul minn lipidi u glycoproteins. Barra minn hekk, il-proteini tal-pakkett jiddeterminaw l-ispeċifiċità tar-riċetturi u jservu bħala l-antiġeni ewlenin li s-sistema immunitarja tal-ospitanti tista 'tirrikonoxxi. L-istruttura sħiħa 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 tal-viruses li jikkawżaw il-mard. Wu [1] espona direttament l-ambjent milwiem 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 replikata, u l-proteina tal-qsim permezz ta' elettroforeżi tal-ġel u reazzjoni tal-katina tal-polimerażi ta 'traskrizzjoni reverse. RT-PCR). Dawn il-ġeni ġew meqruda progressivament biż-żieda fid-densità tal-poter u saħansitra sparixxew fl-ogħla densità tal-poter. Pereżempju, l-espressjoni tal-ġene tal-proteina A (934 bp) naqset b'mod sinifikanti wara l-esponiment għal mewġ elettromanjetiku b'qawwa ta '119 u 385 W u sparixxiet kompletament meta d-densità tal-qawwa kienet miżjuda għal 700 W. Din id-dejta tindika li l-mewġ elettromanjetiku jista', skont id-doża, jiddependi fuq id-doża, jeqred l-istruttura ta 'l-aċidi nukleiċi.
Studji riċenti wrew li l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq proteini virali patoġeniċi huwa prinċipalment ibbażat fuq l-effett termiku indirett tagħhom fuq il-medjaturi u l-effett indirett tagħhom fuq is-sinteżi tal-proteina minħabba l-qerda ta 'aċidi nuklejiċi [1, 3, 8, 9]. Madankollu, l-effetti atmiċi 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-pakkett jew proteini bil-ponta ta 'viruses patoġeniċi għadhom jeħtieġu aktar studju. Dan l-aħħar 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 'piżijiet tal-proteina permezz tal-formazzjoni ta' postijiet sħan u li joxxillaw kampi elettriċi permezz ta 'effetti purament elettromanjetiċi [12].
L-envelop ta 'virus patoġeniku huwa relatat mill-qrib mal-kapaċità tiegħu li jinfetta jew jikkawża mard. Bosta studji rrappurtaw li l-mewġ elettromanjetiċi tal-UHF u tal-majkrowejv jistgħu jeqirdu l-qxur tal-viruses li jikkawżaw il-mard. Kif imsemmi hawn fuq, toqob distinti jistgħu jiġu skoperti fl-envelop virali ta 'koronavirus 229E wara 0.1 it-tieni esponiment għall-mewġa ta' 95 GHz millimetru 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-pakkett tal-virus. Għal viruses imdawra, wara t-tifrik tal-pakkett, 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 fi 8.35 GHz, 320 w / m² u 7 GHz, 308 W / m², rispettivament, għal 15-il minuta. Biex tqabbel is-sinjali tal-RNA ta 'viruses patoġeniċi esposti għal mewġ elettromanjetiku u mudell frammentat iffriżat u immedjatament imdewweb f'nitroġenu likwidu għal diversi ċikli, twettaq 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 mħarbta u l-istruttura tal-pakkett tinqered wara l-esponiment għar-radjazzjoni tal-majkrowejv.
L-attività ta 'virus tista' tkun ikkaratterizzata mill-abbiltà tagħha li tinfetta, tirreplika u tittraskrivi. L-infettività jew l-attività virali hija ġeneralment evalwata billi jitkejlu titli virali bl-użu ta 'testijiet tal-plakka, doża infettiva medjana tat-tessuti (TCID50), jew attività tal-ġene tar-reporter ta' luciferase. Iżda jista 'wkoll jiġi vvalutat direttament billi jiżola virus ħaj jew billi jiġu analizzati antiġen virali, densità ta' partiċelli virali, sopravivenza tal-virus, eċċ.
Ġie rrappurtat li l-mewġ elettromanjetiku UHF, SHF u EHF jistgħu jattivaw direttament l-ajrusoli virali jew viruses fl-ilma. Wu [1] espost MS2 Bacteriophage aerosol iġġenerat minn nebulizzatur tal-laboratorju għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta '2450 MHz u qawwa ta' 700 W għal 1.7 min, filwaqt li r-rata ta 'sopravivenza tal-batterjofage MS2 kienet biss ta' 8.66%. Simili għall-aerosol virali MS2, 91.3% ta 'MS2 milwiem ġie inattivat fi żmien 1.5 minuti wara l-esponiment għall-istess doża ta' mewġ elettromanjetiku. Barra minn hekk, l-abbiltà tar-radjazzjoni elettromanjetika biex inattiva l-virus MS2 kienet korrelata b'mod pożittiv mad-densità tal-qawwa u l-ħin ta 'espożizzjoni. Madankollu, meta l-effiċjenza ta 'diżattivazzjoni tilħaq il-valur massimu tagħha, l-effiċjenza ta' diżattivazzjoni ma tistax titjieb billi tiżdied il-ħin ta 'espożizzjoni jew tiżdied id-densità tal-qawwa. Pereżempju, il-virus MS2 kellu rata ta 'sopravivenza minima ta' 2.65% sa 4.37% wara l-esponiment għal mewġ elettromanjetiku ta '2450 MHz u 700 W, u ma nstabet l-ebda tibdil sinifikanti b'żieda fil-ħin ta' espożizzjoni. Siddharta [3] irradjat sospensjoni tal-kultura taċ-ċellula li fiha l-virus tal-epatite Ċ (HCV) / virus tal-immunodefiċjenza umana tat-tip 1 (HIV-1) bi mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta '2450 MHz u qawwa ta' 360 W. Huma sabu li t-titers tal-virus waqgħu b'mod sinifikanti wara 3 minuti ta 'espożizzjoni, li jindikaw li jindikaw l-infettazzjoni elettromagnetika hija effettiva kontra Jgħin biex jipprevjeni t-trasmissjoni tal-virus anke meta jkun espost flimkien. Meta l-kulturi taċ-ċelloli HCV irradjanti u sospensjonijiet ta 'HIV-1 b'mewġ elettromanjetiċi ta' enerġija baxxa bi frekwenza ta '2450 MHz, 90 W jew 180 W, l-ebda bidla fit-titolu tal-virus, determinata mill-attività tar-reporter ta' luciferase, u bidla sinifikanti fl-infettività virali. F'600 u 800 W għal 1 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-esponiment kritiku tat-temperatura.
Kaczmarczyk [8] l-ewwel wera l-letalità ta 'mewġ elettromanjetiċi EHF kontra viruses patoġeniċi fl-ilma fl-2021. Huma esponew kampjuni ta' koronavirus 229E jew poliovirus (PV) għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta '95 GHz u densità ta' enerġija ta '70 sa 100 w / cm2 għal 2 sekonda. L-effiċjenza tal-inattivazzjoni taż-żewġ viruses patoġeniċi kienet 99.98% u 99.375%, rispettivament. li jindika li l-mewġ elettromanjetiku EHF għandhom prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fil-qasam tal-inattivazzjoni tal-virus.
L-effikaċja tal-inattivazzjoni tal-viruses tal-UHF ġiet evalwata wkoll f'diversi mezzi bħal ħalib tas-sider u xi materjali użati b'mod komuni fid-dar. Ir-riċerkaturi esponew maskri ta 'anestesija kkontaminati b'adenovirus (ADV), poliovirus tat-tip 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) u rinovirus (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-titli HV-1, PIV-3, u RHV naqsu għal żero, u jindikaw inattivazzjoni sħiħa tal-viruses kollha wara 4 minuti ta 'espożizzjoni [15, 16]. Elhafi [17] Swabs esposti direttament 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 ta’ 2450 MHz, 900 W microwave. jitilfu l-infettività tagħhom. Fost dawn, l-APV u l-IBV ġew innutati wkoll f'kulturi ta 'organi trakali miksuba minn embrijuni tal-flieles tal-5 ġenerazzjoni. Għalkemm il-virus ma setax jiġi iżolat, l-aċidu nuklejiku virali kien għadu skopert minn RT-PCR. Ben-Shoshan [18] espona direttament 2450 MHz, 750 W mewġ elettromanjetiku għal 15-il ċitomegalovirus (CMV) kampjuni pożittivi tal-ħalib tas-sider għal 30 sekonda. Id-detezzjoni tal-antiġen permezz tal-qoxra tal-qoxra wriet inattivazzjoni sħiħa ta 'CMV. Madankollu, f'500 W, 2 minn 15-il kampjun ma kisbux inattivazzjoni sħiħa, li tindika 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 mewġ elettromanjetiku u viruses ibbażati fuq mudelli fiżiċi stabbiliti. Sospensjoni ta 'partiċelli tal-virus H3N2 b'densità ta' 7.5 × 1014 M-3, prodotta miċ-ċelloli tal-kliewi tal-klieb Madin Darby sensittivi għall-virus (MDCK), kienet 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-virus H3N2 jilħaq 100%. Madankollu, f'limitu teoretiku ta '82 w / m2, 38% biss tal-virus H3N2 ġie inattivat, li jissuġġerixxi li l-effiċjenza tal-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-EM hija relatata mill-qrib mad-densità tal-poter. Ibbażat fuq dan l-istudju, Barbora [14] ikkalkulat il-firxa tal-frekwenza reżonanti (8.5-20 GHz) bejn mewġ elettromanjetiku u SARS-Cov-2 u kkonkluda li 7.5 × 1014 m-3 ta 'SARS-Cov-2 esposti għal mewġ elettromanjetiku ta' mewġa ta 'mewġ b'frekwenza ta' 10-17 GHz u densità ta 'enerġija ta' 14.5 ± 1 w / M2 diżattivazzjoni. Studju reċenti ta 'Wang [19] wera li l-frekwenzi reżonanti ta' SARS-Cov-2 huma 4 u 7.5 GHz, li jikkonfermaw l-eżistenza ta 'frekwenzi reżonanti indipendenti mit-titlu tal-virus.
Bħala konklużjoni, nistgħu ngħidu li mewġ elettromanjetiku jista 'jaffettwa l-ajrusols u s-sospensjonijiet, kif ukoll l-attività tal-viruses fuq uċuħ. Instab li l-effikaċja tal-inattivazzjoni hija relatata mill-qrib mal-frekwenza u l-qawwa tal-mewġ elettromanjetiku u l-mezz użat għat-tkabbir tal-virus. Barra minn hekk, frekwenzi elettromanjetiċi bbażati fuq reżonanzi fiżiċi huma importanti ħafna għall-inattivazzjoni tal-virus [2, 13]. Sa issa, l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq l-attività tal-viruses patoġeniċi ffoka prinċipalment fuq il-bidla fl-infettività. Minħabba l-mekkaniżmu kumpless, bosta studji rrappurtaw l-effett ta 'mewġ elettromanjetiku fuq ir-replikazzjoni u t-traskrizzjoni ta' viruses patoġeniċi.
Il-mekkaniżmi li bihom il-mewġ elettromanjetiku inattiva l-viruses huma relatati mill-qrib mat-tip ta 'virus, frekwenza u qawwa tal-mewġ elettromanjetiku, u l-ambjent tat-tkabbir tal-virus, iżda jibqgħu fil-biċċa l-kbira mhux esplorati. Riċerka riċenti ffokat fuq il-mekkaniżmi ta 'trasferiment ta' enerġija termali, atermali u strutturali.
L-effett termali huwa mifhum bħala żieda fit-temperatura kkawżata minn rotazzjoni ta 'veloċità għolja, ħabta u frizzjoni ta' molekuli polari fit-tessuti taħt l-influwenza ta 'mewġ elettromanjetiku. Minħabba din il-propjetà, 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 iktar molekuli polari fil-medju u fl-ambjent, bħal molekuli tal-ilma, li jimxu skont il-kamp elettriku alternattiv eċċitat mill-mewġ elettromanjetiku, li jiġġenera sħana permezz tal-frizzjoni. Is-sħana mbagħad tiġi trasferita għall-virus biex tgħolli t-temperatura tiegħu. Meta jinqabeż il-limitu tat-tolleranza, l-aċidi nuklejiċi u l-proteini jinqerdu, li fl-aħħar inaqqas l-infettività u anke jattiva l-virus.
Bosta gruppi rrappurtaw li mewġ elettromanjetiku jista 'jnaqqas l-infettività tal-viruses permezz ta' esponiment termali [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] sospensjonijiet esposti ta 'koronavirus 229E għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 95 GHz b'densità ta 'enerġija 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 ikkontribwixxiet għall-qerda tal-morfoloġija tal-virus u l-attività tal-virus imnaqqsa. Dawn l-effetti termali jistgħu jiġu spjegati bl-azzjoni ta 'mewġ elettromanjetiku fuq il-molekuli tal-ilma tal-madwar. Siddharta [3] sospensjonijiet irradjati tal-kultura taċ-ċelluli li fihom HCV ta 'ġenotipi differenti, inklużi GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A u GT7A, bi mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta '90 W u 180 W, 360 w, 600 W Medju tal-kultura taċ-ċelluli minn 26 ° C sa 92 ° C, ir-radjazzjoni elettromanjetika naqqset l-infettività tal-virus jew inattivat kompletament il-virus. Iżda HCV kien espost għal mewġ elettromanjetiku għal żmien qasir f'qawwa baxxa (90 jew 180 W, 3 minuti) jew qawwa ogħla (600 jew 800 W, 1 minuta), filwaqt li ma kien hemm l-ebda żieda sinifikanti fit-temperatura u bidla sinifikanti fil-virus ma ġietx osservata infettività jew attività.
Ir-riżultati ta 'hawn fuq jindikaw li l-effett termali tal-mewġ elettromanjetiku huwa fattur ewlieni li jinfluwenza l-infettività jew l-attività tal-viruses patoġeniċi. Barra minn hekk, bosta studji wrew li l-effett termali tar-radjazzjoni elettromanjetika inattiva l-viruses patoġeniċi b'mod aktar effettiv minn UV-C u tisħin konvenzjonali [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Minbarra l-effetti termali, il-mewġ elettromanjetiċi jistgħu wkoll ibiddlu l-polarità tal-molekuli bħal proteini mikrobjali u aċidi nuklejiċi, u jikkawżaw li l-molekuli jduru u jivvibraw, li jirriżultaw fi vijabbiltà mnaqqsa jew anke mewt [10]. Huwa maħsub li l-bidla rapida tal-polarità tal-mewġ elettromanjetiku tikkawża polarizzazzjoni tal-proteina, li twassal għal brim u kurvatura tal-istruttura tal-proteina u, fl-aħħar mill-aħħar, għad-denaturazzjoni tal-proteina [11].
L-effett mhux termiku tal-mewġ elettromanjetiku fuq l-inattivazzjoni tal-virus jibqa 'kontroversjali, iżda ħafna studji wrew riżultati pożittivi [1, 25]. Kif semmejna hawn fuq, mewġ elettromanjetiku jista 'jippenetra direttament il-proteina tal-pakkett tal-virus MS2 u jeqred l-aċidu nuklejiku tal-virus. Barra minn hekk, l-ajrusols tal-virus MS2 huma ħafna aktar sensittivi għall-mewġ elettromanjetiku minn MS2 milwiem. Minħabba molekuli inqas polari, bħal molekuli ta 'l-ilma, fl-ambjent li jdawwar l-ajrusols tal-virus MS2, l-effetti atmermiċi jista' jkollhom rwol ewlieni fl-inattivazzjoni tal-virus elettromanjetiku medjat mill-mewġ [1].
Il-fenomenu tar-reżonanza jirreferi għat-tendenza ta 'sistema fiżika li tassorbi aktar enerġija mill-ambjent tagħha fil-frekwenza naturali u t-tul ta' mewġa tagħha. Ir-reżonanza sseħħ f'ħafna postijiet fin-natura. Huwa magħruf li l-viruses jidħlu ma 'microwaves ta' l-istess frekwenza f'modalità akustika limitata ta 'dipole, fenomenu ta' reżonanza [2, 13, 26]. Modi ta 'interazzjoni reżonanti bejn mewġa elettromanjetika u virus qed jattiraw aktar u aktar attenzjoni. L-effett ta 'trasferiment ta' enerġija ta 'reżonanza strutturali effiċjenti (SRET) minn mewġ elettromanjetiku għal oxxillazzjonijiet akustiċi magħluqa (CAV) fil-viruses jista' jwassal għal ksur tal-membrana virali minħabba vibrazzjonijiet tal-qalba-capsid. Barra minn hekk, l-effettività ġenerali ta 'SRET hija relatata man-natura ta' l-ambjent, fejn id-daqs u l-pH tal-partiċella virali jiddeterminaw il-frekwenza reżonanti u l-assorbiment ta 'l-enerġija, rispettivament [2, 13, 19].
L-effett ta 'reżonanza fiżika tal-mewġ elettromanjetiku għandu rwol ewlieni fl-inattivazzjoni ta' viruses imdawra, li huma mdawra minn membrana bil-kisja inkorporata fil-proteini virali. Ir-riċerkaturi sabu li d-diżattivazzjoni ta 'H3N2 permezz ta' mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta '6 GHz u densità ta' qawwa ta '486 w / m² kienet ikkawżata prinċipalment mit-tifrik fiżiku tal-qoxra minħabba l-effett ta' reżonanza [13]. It-temperatura tas-sospensjoni 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 tal-viruses permezz ta 'mewġ elettromanjetiku ma twassalx għad-degradazzjoni tal-ġenomi ta' RNA virali [1,13,14]. Għalhekk, l-inattivazzjoni tal-virus H3N2 ġiet promossa permezz ta 'reżonanza fiżika minflok esponiment termiku [13].
Meta mqabbel mal-effett termiku tal-mewġ elettromanjetiku, l-inattivazzjoni tal-viruses permezz ta 'reżonanza fiżika teħtieġ parametri ta' doża aktar baxxi, li huma taħt l-istandards ta 'sigurtà tal-majkrowejv stabbiliti mill-Istitut ta' Inġiniera Elettriċi u Elettroniċi (IEEE) [2, 13]. Il-frekwenza reżonanti u d-doża tal-qawwa jiddependu fuq il-proprjetajiet fiżiċi tal-virus, bħad-daqs tal-partiċelli u l-elastiċità, u l-viruses kollha fil-frekwenza reżonanti jistgħu jiġu mmirati b'mod effettiv għall-inattivazzjoni. Minħabba r-rata ta 'penetrazzjoni għolja, in-nuqqas ta' radjazzjoni jonizzanti, u s-sigurtà tajba, l-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-effett atmermiku ta 'CPET hija promettenti għat-trattament ta' mard malinni uman ikkawżat minn viruses patoġeniċi [14, 26].
Abbażi tal-implimentazzjoni tal-inattivazzjoni tal-viruses fil-fażi likwida u fuq il-wiċċ ta 'diversi mezzi, mewġ elettromanjetiku jista' jittratta b'mod effettiv l-ajrusols virali [1, 26], li huwa avvanz u huwa ta 'importanza kbira għall-kontroll tat-trasmissjoni tal-virus u għall-prevenzjoni tat-trasmissjoni tal-virus fis-soċjetà. epidemija. Barra minn hekk, l-iskoperta tal-proprjetajiet ta 'reżonanza fiżika tal-mewġ elettromanjetiku hija ta' importanza kbira f'dan il-qasam. Sakemm il-frekwenza reżonanti ta 'virjon partikolari u mewġ elettromanjetiku huma magħrufa, il-viruses kollha fil-firxa tal-frekwenza reżonanti tal-ferita jistgħu jiġu mmirati, li ma jistgħux jinkisbu b'metodi tradizzjonali ta' inattivazzjoni tal-virus [13,14,26]. Inattivazzjoni elettromanjetika tal-viruses hija riċerka promettenti b'riċerka kbira u valur applikat u potenzjal.
Meta mqabbel mat-teknoloġija tradizzjonali tal-qtil tal-virus, il-mewġ elettromanjetiku għandu l-karatteristiċi ta 'protezzjoni ambjentali sempliċi, effettiva u prattika meta joqtlu viruses minħabba l-proprjetajiet fiżiċi uniċi tiegħu [2, 13]. Madankollu, għad fadal ħafna problemi. L-ewwel, l-għarfien modern huwa limitat għall-proprjetajiet fiżiċi tal-mewġ elettromanjetiku, u l-mekkaniżmu ta 'użu tal-enerġija waqt l-emissjoni ta' mewġ elettromanjetiku ma ġiex żvelat [10, 27]. Microwaves, inklużi mewġ millimetri, intużaw ħafna biex jistudjaw l-inattivazzjoni tal-virus 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 tal-viruses patoġeniċi permezz ta 'mewġ elettromanjetiċi ma ġiex eluċidat, u ġew studjati biss virus sferiċi u forma ta' virga [2]. Barra minn hekk, il-partiċelli tal-virus huma żgħar, ħielsa miċ-ċelloli, jimmutaw faċilment, u jinfirxu malajr, li jistgħu jipprevjenu l-inattivazzjoni tal-virus. It-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku għad trid titjieb biex tingħeleb l-ostaklu ta 'inattivazzjoni ta' viruses patoġeniċi. Fl-aħħarnett, assorbiment għoli ta 'enerġija radjanti minn molekuli polari fil-medju, bħal molekuli ta' l-ilma, jirriżulta f'telf ta 'enerġija. Barra minn hekk, l-effikaċja ta 'SRET tista' tkun affettwata minn bosta mekkaniżmi mhux identifikati fil-viruses [28]. L-effett SRET jista 'wkoll jimmodifika l-virus biex jadatta għall-ambjent tiegħu, u jirriżulta f'reżistenza għal mewġ elettromanjetiku [29].
Fil-futur, it-teknoloġija ta 'l-inattivazzjoni tal-virus bl-użu ta' mewġ elettromanjetiku jeħtieġ li titjieb aktar. Ir-riċerka xjentifika fundamentali għandha tkun immirata lejn l-eluċidazzjoni tal-mekkaniżmu ta 'inattivazzjoni tal-virus permezz ta' mewġ elettromanjetiku. Pereżempju, il-mekkaniżmu ta 'l-użu tal-enerġija tal-viruses meta jkun espost għal mewġ elettromanjetiku, il-mekkaniżmu dettaljat ta' azzjoni mhux termali li joqtol il-viruses patoġeniċi, u l-mekkaniżmu ta 'l-effett SRET bejn mewġ elettromanjetiku u diversi tipi ta' viruses għandu jkun sistematikament eluċidat. Riċerka applikata għandha tiffoka fuq kif tipprevjeni assorbiment eċċessiv ta 'enerġija mir-radjazzjoni permezz ta' molekuli polari, tistudja l-effett ta 'mewġ elettromanjetiku ta' frekwenzi differenti fuq diversi virus patoġeniċi, u tistudja l-effetti mhux termali ta 'mewġ elettromanjetiċi 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, prezz baxx, u effiċjenza għolja ta' inattivazzjoni tal-virus tal-patoġen, li tista 'tegħleb il-limitazzjonijiet tat-teknoloġija tradizzjonali kontra l-virus. Madankollu, hemm bżonn ta 'aktar riċerka biex tiddetermina l-parametri tat-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku u tinqata' l-mekkaniżmu ta 'inattivazzjoni tal-virus.
Ċerta doża 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 ta 'espożizzjoni. Barra minn hekk, il-mekkaniżmi potenzjali jinkludu effetti termali, atermali u strutturali tar-reżonanza tat-trasferiment tal-enerġija. Meta mqabbel ma 'teknoloġiji antivirali tradizzjonali, l-inattivazzjoni tal-virus ibbażata fuq il-mewġ elettromanjetiku għandha l-vantaġġi tas-sempliċità, effiċjenza għolja u tniġġis baxx. Għalhekk, l-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-mewġ elettromanjetiku saret teknika antivirali promettenti għal applikazzjonijiet futuri.
U yu. Influwenza tar-radjazzjoni tal-majkrowejv u plażma kiesħa fuq l-attività tal-bijoerosol u mekkaniżmi relatati. Università Peking. Sena 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen YE, Liu TM, Chen HY, Wang Hc et al. L-akkoppjar ta 'dipole reżonanti ta' microwaves u oxxillazzjonijiet 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-majkrowejv ta 'HCV u HIV: Approċċ ġdid għall-prevenzjoni tat-trasmissjoni tal-virus fost l-utenti tad-droga li jinjettaw. Rapport Xjentifiku 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Kanzunetta YL, QV HL. Investigazzjoni u osservazzjoni sperimentali tal-kontaminazzjoni tad-dokumenti tal-isptar permezz ta 'diżinfezzjoni tal-majkrowejv [j] Ġurnal Mediku Ċiniż. 1987; 4: 221-2.
Studju preliminari ta 'Sun Wei tal-mekkaniżmu ta' inattivazzjoni u l-effikaċja ta 'dichloroisocyanate tas-sodju kontra l-batterjofagi MS2. Università Sichuan. 2007.
Studju preliminari ta 'Yang Li ta' l-effett ta 'inattivazzjoni u l-mekkaniżmu ta' azzjoni ta 'o-phtalaldehyde fuq batterjofagi MS2. Università Sichuan. 2007.
Wu Ye, Ms Yao. Inattivazzjoni ta 'virus fl-ajru in situ permezz ta' radjazzjoni microwave. Bulettin tax-Xjenza Ċiniż. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Koronavirus u poliovirus huma sensittivi għal impulsi qosra ta 'radjazzjoni taċ-ċiklotron tal-banda 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 ta 'neuraminidase fenotipiċi. Il-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-majkrowejv. Guangdong Micronutrient Science. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. Effetti bijoloġiċi mhux termali ta 'microwaves fuq mikro-organiżmi ta' l-ikel u teknoloġija ta 'sterilizzazzjoni ta' microwave [JJ Southwestern Nationality University (Edizzjoni tax-Xjenza Naturali). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Sars-Cov-2 Spike DeNaturation Protein wara irradjazzjoni tal-majkrowejv atermiku. 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 majkrowejv għal oxxillazzjonijiet akustiċi limitati fil-viruses. Rapport Xjentifiku 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. immirata terapija antivirali bl-użu ta 'terapija ta' radjazzjoni mhux jonizzanti għal SARS-Cov-2 u preparazzjoni għal pandemija virali: metodi, metodi, u noti ta 'prattika għal applikazzjoni klinika. Plos wieħed. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Sterilizzazzjoni tal-majkrowejv u fatturi li jinfluwenzawha. Ġurnal Mediku Ċiniż. 1993; (04): 246-51.
Paġna WJ, Martin WG Sopravivenza tal-Mikrobi fil-fran tal-majkrowejv. Tista 'mikro-organiżmi. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS microwave jew trattament tal-awtoklavi jeqred l-infettività tal-virus tal-bronkite infettiva u l-pnewmovirus tat-tjur, iżda jippermettilhom jiġu skoperti bl-użu ta 'reazzjoni tal-katina tal-polimerażi reverse transcriptase. Marda tat-Tjur. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Microwave Eradication of cytomegalovirus mill-ħalib tas-sider: studju pilota. Mediċina li qed tredda '. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Assorbiment tar-reżonanza tal-majkrowejv 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. UV-C (254 nm) doża letali ta 'SARS-COV-2. Dijanjostiċi ħfief Photodyne Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, De Samber M, eċċ. Inattivazzjoni rapida u kompluta ta 'SARS-Cov-2 minn UV-C. Rapport Xjentifiku 2020; 10 (1): 22421.