Effetti tal-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-virusijiet jistgħu jinfettaw l-organiżmi ċellulari kollha u jikkawżaw gradi differenti ta 'korriment u ħsara, li jwasslu għal mard u saħansitra mewt. Bil-prevalenza ta’ viruses patoġeniċi ħafna bħal koronavirus 2 tas-sindromu respiratorju akut sever (SARS-CoV-2), hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati metodi effettivi u sikuri biex jiġu inattivati ​​viruses patoġeniċi. Il-metodi tradizzjonali għall-inattivazzjoni tal-viruses patoġeniċi huma prattiċi iżda għandhom xi limitazzjonijiet. Bil-karatteristiċi ta 'qawwa ta' penetrazzjoni għolja, reżonanza fiżika u l-ebda tniġġis, il-mewġ elettromanjetiku saru strateġija potenzjali għall-inattivazzjoni ta 'viruses patoġeniċi u qed jiġbdu attenzjoni dejjem akbar. Dan l-artikolu jipprovdi ħarsa ġenerali lejn pubblikazzjonijiet reċenti 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, l-iskoperta, l-ittestjar, il-qerda u t-trattament huma passi ewlenin biex titwaqqaf it-tixrid tal-virus. L-eliminazzjoni rapida u effiċjenti tal-viruses patoġeniċi tinkludi l-eliminazzjoni profilattika, protettiva u tas-sors. L-inattivazzjoni ta 'viruses patoġeniċi permezz ta' distruzzjoni 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 inattivaw viruses patoġeniċi. Madankollu, dawn il-metodi għad għandhom xi limitazzjonijiet. Għalhekk, għad hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati strateġiji innovattivi għall-inattivazzjoni tal-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]. L-abbiltà tal-mewġ elettromanjetiku li jinattiva viruses patoġeniċi ntweriet fl-aħħar seklu [4]. F'dawn l-aħħar snin, 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 għar-riċerka bażika u applikata.
Il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-viruses 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), jistgħu jfixklu l-morfoloġija tal-viruses.
Bacteriophage MS2 (MS2) ħafna drabi jintuża f'diversi oqsma ta 'riċerka bħall-evalwazzjoni tad-diżinfezzjoni, l-immudellar kinetiku (l-ilma), u l-karatterizzazzjoni bijoloġika ta' molekuli virali [5, 6]. Wu sab li microwaves f'2450 MHz u 700 W ikkawżaw aggregazzjoni u tnaqqis sinifikanti tal-fagi akkwatiċi MS2 wara minuta 1 ta 'irradjazzjoni diretta [1]. Wara aktar investigazzjoni, ġiet osservata wkoll waqfa fil-wiċċ tal-fagi MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] espona sospensjonijiet ta' kampjuni ta' 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 jwassal għat-telf tal-kontenut tiegħu. L-espożizzjoni għal mewġ elettromanjetiku jista' jkun distruttiv għal forom virali. Madankollu, bidliet fil-proprjetajiet morfoloġiċi, bħall-għamla, id-dijametru u l-intoppi tal-wiċċ, wara l-espożizzjoni għall-virus b'radjazzjoni elettromanjetika mhumiex magħrufa. Għalhekk, huwa importanti li tiġi analizzata r-relazzjoni bejn il-karatteristiċi morfoloġiċi u d-disturbi funzjonali, li jistgħu jipprovdu indikaturi ta 'valur u konvenjenti għall-valutazzjoni tal-inattivazzjoni tal-virus [1].
L-istruttura virali ġeneralment tikkonsisti f'aċidu nuklejku intern (RNA jew DNA) u kapsid estern. L-aċidi nukleiċi 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 ta' partiċelli virali, u jipproteġi wkoll l-aċidi nuklejċi. Il-biċċa l-kbira tal-viruses għandhom struttura ta' envelope magħmula minn lipidi u glikoproteini. 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 ta' viruses li jikkawżaw il-mard. Wu [1] esposta direttament l-ambjent milwiema tal-virus MS2 għal microwaves 2450 MHz għal 2 minuti u analizza l-ġeni li jikkodifikaw proteina A, proteina capsid, proteina replicase, u proteina qsim permezz ta 'elettroforesi tal-ġel u reazzjoni tal-katina tal-polimerażi tat-traskrizzjoni inversa. RT-PCR). Dawn il-ġeni ġew meqruda b'mod progressiv b'densità ta 'qawwa dejjem tiżdied u anke sparixxew fl-ogħla densità ta' qawwa. Pereżempju, l-espressjoni tal-ġene tal-proteina A (934 bp) naqset b'mod sinifikanti wara espożizzjoni għal mewġ elettromanjetiku b'qawwa ta '119 u 385 W u sparixxa kompletament meta d-densità tal-qawwa żdiedet għal 700 W. Din id-dejta tindika li l-mewġ elettromanjetiku jista', skond id-doża, jeqirdu l-istruttura ta 'l-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, l-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-pakkett jew proteini spike ta 'viruses patoġeniċi għadu jeħtieġ aktar studju. Dan l-aħħar ġie ssuġġerit li 2 minuti ta 'radjazzjoni elettromanjetika fi frekwenza ta' 2.45 GHz b'qawwa ta '700 W jistgħu jinteraġixxu ma' frazzjonijiet differenti ta 'charges ta' proteini permezz tal-formazzjoni ta 'hot spots u kampi elettriċi li joxxillaw permezz ta' effetti purament elettromanjetiċi [12].
L-envelop ta 'virus patoġeniku huwa relatat mill-qrib mal-kapaċità tiegħu li jinfetta jew jikkawża mard. Diversi studji rrappurtaw li l-mewġ elettromanjetiku UHF u microwave jistgħu jeqirdu l-qxur tal-viruses li jikkawżaw il-mard. Kif issemma hawn fuq, toqob distinti jistgħu jiġu skoperti fl-envelop virali tal-koronavirus 229E wara espożizzjoni ta’ 0.1 sekonda għall-mewġ millimetru ta’ 95 GHz f’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 enveloped, wara li jinqasam l-envelop, l-infettività jew xi attività normalment tonqos jew tintilef kompletament [13, 14]. Yang [13] espona l-virus tal-influwenza H3N2 (H3N2) u l-virus tal-influwenza H1N1 (H1N1) għal microwaves f'8.35 GHz, 320 W/m² u 7 GHz, 308 W/m², rispettivament, għal 15-il minuta. Biex tqabbel is-sinjali RNA ta 'viruses patoġeniċi esposti għal mewġ elettromanjetiku u mudell frammentat iffriżat u imdewweb immedjatament fin-nitroġenu likwidu għal diversi ċikli, saret RT-PCR. Ir-riżultati wrew li s-sinjali RNA taż-żewġ mudelli huma konsistenti ħafna. Dawn ir-riżultati jindikaw li l-istruttura fiżika tal-virus hija mfixkla u l-istruttura tal-envelop tinqered wara l-espożizzjoni għar-radjazzjoni microwave.
L-attività ta 'virus tista' tkun ikkaratterizzata mill-kapaċità tiegħu li jinfetta, jirreplika u jittraskrivi. L-infettività jew l-attività virali normalment tiġi vvalutata billi jitkejlu titri virali bl-użu ta' analiżi tal-plakka, doża infettiva medjana tal-kultura tat-tessuti (TCID50), jew attività tal-ġene reporter luciferase. Iżda tista 'wkoll tiġi vvalutata direttament billi jiġi iżolat virus ħaj jew billi jiġu analizzati l-antiġeni virali, id-densità tal-partiċelli virali, is-sopravivenza tal-virus, eċċ.
Ġie rrappurtat li l-mewġ elettromanjetiku UHF, SHF u EHF jista 'jattiva direttament aerosols virali jew viruses li jinġarru fl-ilma. Wu [1] esposta MS2 batterjofaġi 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-batterjofagi MS2 kienet biss 8.66%. Simili għall-ajrusol 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 tinattiva l-virus MS2 kienet korrelatata 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 ta 'sopravivenza minima ta' 2.65% sa 4.37% wara espożizzjoni għal mewġ elettromanjetiku ta '2450 MHz u 700 W, u ma nstabet l-ebda tibdil sinifikanti biż-żieda fil-ħin ta' espożizzjoni. Siddharta [3] irradja sospensjoni tal-kultura taċ-ċelluli li fiha l-virus tal-epatite Ċ (HCV)/virus tal-immunodefiċjenza umana tip 1 (HIV-1) b'mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 360 W. 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 l-irradjazzjoni ta 'kulturi ta' ċelluli HCV u sospensjonijiet ta 'HIV-1 b'mewġ elettromanjetiku ta' qawwa baxxa bi frekwenza ta '2450 MHz, 90 W jew 180 W, l-ebda bidla fit-titer tal-virus, iddeterminat mill-attività ta' reporter luciferase, u bidla sinifikanti fl-infettività virali ġew osservati. f'600 u 800 W għal 1 minuta, l-infettività taż-żewġ viruses ma naqsetx b'mod sinifikanti, li huwa maħsub li huwa relatat mal-qawwa tar-radjazzjoni tal-mewġ elettromanjetiku u l-ħin ta 'espożizzjoni għat-temperatura kritika.
Kaczmarczyk [8] l-ewwel wera l-letalità tal-mewġ elettromanjetiku EHF kontra viruses patoġeniċi li jinġarru fl-ilma fl-2021. Huma esponew kampjuni tal-koronavirus 229E jew tal-poljovirus (PV) għal mewġ elettromanjetiku bi frekwenza ta’ 95 GHz u densità ta’ qawwa ta’ 70 sa 100 W/cm2 għal 2 sekondi. L-effiċjenza ta 'inattivazzjoni taż-żewġ viruses patoġeniċi kienet 99.98% u 99.375%, rispettivament. li jindika li l-mewġ elettromanjetiku EHF għandu prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fil-qasam tal-inattivazzjoni tal-virus.
L-effettività tal-inattivazzjoni tal-UHF tal-viruses ġiet ukoll evalwata 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 tip 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) u rhinovirus (RHV) għal radjazzjoni elettromanjetika bi frekwenza ta '2450 MHz u qawwa ta' 720 watts. 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 jindikaw inattivazzjoni sħiħa tal-viruses kollha wara 4 minuti ta 'espożizzjoni [15, 16]. Elhafi [17] esponiet 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 microwave ta' 2450 MHz, 900 W. jitilfu l-infettività tagħhom. Fosthom, APV u IBV ġew skoperti wkoll f'kulturi ta 'organi trakeali miksuba minn embrijuni tal-flieles 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 ta' ħalib tas-sider pożittiv għal ċitomegalovirus (CMV) għal 30 sekonda. Is-sejbien tal-antiġen minn Shell-Vial wera inattivazzjoni sħiħa tas-CMV. Madankollu, f'500 W, 2 minn 15-il kampjun ma kisbux inattivazzjoni sħiħa, li tindika korrelazzjoni pożittiva bejn l-effiċjenza ta 'inattivazzjoni u l-qawwa tal-mewġ elettromanjetiku.
Ta 'min jinnota wkoll li Yang [13] bassar il-frekwenza reżonanti bejn il-mewġ elettromanjetiku u l-viruses ibbażati fuq mudelli fiżiċi stabbiliti. Sospensjoni ta 'partiċelli tal-virus H3N2 b'densità ta' 7.5 × 1014 m-3, prodotta minn ċelluli tal-kliewi tal-klieb Madin Darby sensittivi għall-virus (MDCK), kienet esposta direttament għal mewġ elettromanjetiku fi 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 kien inattivat, li jissuġġerixxi li l-effiċjenza tal-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-EM hija relatata mill-qrib mad-densità tal-qawwa. Abbażi ta’ dan l-istudju, Barbora [14] ikkalkula l-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 A wave bi frekwenza ta' 10-17 GHz u densità ta' qawwa ta' 14.5 ± 1 W/m2 għal madwar 15-il minuta. jirriżulta f'100% diżattivazzjoni. Studju reċenti minn Wang [19] wera li l-frekwenzi reżonanti ta 'SARS-CoV-2 huma 4 u 7.5 GHz, li jikkonferma l-eżistenza ta' frekwenzi reżonanti indipendenti mit-titer tal-virus.
Bħala konklużjoni, nistgħu ngħidu li l-mewġ elettromanjetiku jista 'jaffettwa aerosols u sospensjonijiet, kif ukoll l-attività tal-viruses 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-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 it-tibdil tal-infettività. Minħabba l-mekkaniżmu kumpless, bosta studji rrappurtaw l-effett tal-mewġ elettromanjetiku fuq ir-replikazzjoni u t-traskrizzjoni ta 'viruses 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 jibqgħu fil-biċċa l-kbira mhux esplorati. Riċerka reċenti ffokat fuq il-mekkaniżmi ta 'trasferiment ta' enerġija reżonanti 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-proprjetà, il-mewġ elettromanjetiku jista 'jgħolli t-temperatura tal-virus 'il fuq mil-limitu ta' 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-medju u l-ambjent, bħal molekuli ta 'l-ilma, li jiċċaqilqu skond il-kamp elettriku alternanti eċċitati minn mewġ elettromanjetiku, li jiġġeneraw sħana permezz ta' frizzjoni. Is-sħana mbagħad tiġi trasferita lill-virus biex tgħolli t-temperatura tiegħu. Meta jinqabeż il-limitu ta 'tolleranza, l-aċidi nuklejċi u l-proteini jinqerdu, li fl-aħħar mill-aħħar inaqqas l-infettività u saħansitra jinattiva l-virus.
Diversi gruppi rrappurtaw li l-mewġ elettromanjetiku jista 'jnaqqas l-infettività tal-viruses permezz ta' espożizzjoni termali [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] espona sospensjonijiet tal-koronavirus 229E għal mewġ elettromanjetiku fi 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-virus u tnaqqis fl-attività tal-virus. Dawn l-effetti termali jistgħu jiġu spjegati mill-azzjoni tal-mewġ elettromanjetiku fuq il-molekuli tal-ilma tal-madwar. Siddharta [3] irradja sospensjonijiet ta' kultura taċ-ċelluli li fihom HCV ta' ġenotipi differenti, inklużi GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a u GT7a, b'mewġ elettromanjetiku fi frekwenza ta' 2450 MHz u qawwa ta' 90 W u 180 W, 360 W, 600 W u 800 Tue B'żieda fil- temperatura tal-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, minuta 1), filwaqt li ma kien hemm l-ebda żieda sinifikanti fit-temperatura u bidla sinifikanti fil- virus ma kienx osservat 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 ta' viruses patoġeniċi. Barra minn hekk, bosta studji wrew li l-effett termali tar-radjazzjoni elettromanjetika jinattiva viruses patoġeniċi b'mod aktar effettiv minn UV-C u tisħin konvenzjonali [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Minbarra l-effetti termali, il-mewġ elettromanjetiku jista 'wkoll ibiddel il-polarità ta' molekuli bħal proteini mikrobjali u aċidi nuklejċi, u jikkawżaw li l-molekuli jduru u jivvibraw, li jirriżultaw fi vijabbiltà mnaqqsa jew saħansitra mewt [10]. Huwa maħsub li l-bidla rapida tal-polarità tal-mewġ elettromanjetiku jikkawża polarizzazzjoni tal-proteini, li twassal għal brim u kurvatura tal-istruttura tal-proteini u, fl-aħħar mill-aħħar, għal denaturazzjoni tal-proteini [11].
L-effett mhux termali tal-mewġ elettromanjetiku fuq l-inattivazzjoni tal-virus għadu kontroversjali, iżda l-biċċa l-kbira tal-istudji wrew riżultati pożittivi [1, 25]. Kif semmejna hawn fuq, il-mewġ elettromanjetiku jista 'jippenetra direttament il-proteina tal-pakkett tal-virus MS2 u jeqred l-aċidu nuklejku tal-virus. Barra minn hekk, l-ajrusols tal-virus MS2 huma ħafna aktar sensittivi għall-mewġ elettromanjetiku minn MS2 milwiema. Minħabba molekuli inqas polari, bħall-molekuli tal-ilma, fl-ambjent li jdawwar l-aerosols tal-virus MS2, l-effetti atermiċi jista '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 naturali u wavelength tagħha. Ir-reżonanza sseħħ f'ħafna postijiet fin-natura. Huwa magħruf li l-viruses jirresonaw ma 'microwave ta' l-istess frekwenza f'modalità dipole akustika limitata, fenomenu ta 'reżonanza [2, 13, 26]. Modi reżonanti ta 'interazzjoni bejn mewġ elettromanjetiku u virus qed jiġbdu aktar u aktar attenzjoni. L-effett ta 'trasferiment effiċjenti ta' enerġija ta 'reżonanza strutturali (SRET) minn mewġ elettromanjetiku għal oxxillazzjonijiet akustiċi magħluqa (CAV) f'viruses jista' jwassal għal qsim tal-membrana virali minħabba vibrazzjonijiet opposti tal-qalba-capsid. Barra minn hekk, l-effettività ġenerali ta 'SRET hija relatata man-natura tal-ambjent, fejn id-daqs u l-pH tal-partiċelli virali jiddeterminaw il-frekwenza reżonanti u l-assorbiment tal-enerġija, rispettivament [2, 13, 19].
L-effett tar-reżonanza fiżika tal-mewġ elettromanjetiku għandu rwol ewlieni fl-inattivazzjoni ta 'viruses enveloped, li huma mdawra b'membrana b'żewġ saffi inkorporati fil-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 prinċipalment ikkawżata mill-qsim 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 uman H3N2 permezz ta' tisħin termali, hija meħtieġa temperatura 'l fuq minn 55°C [9]. Ġew osservati fenomeni simili għal viruses bħal SARS-CoV-2 u H3N1 [13, 14]. Barra minn hekk, l-inattivazzjoni tal-viruses minn mewġ elettromanjetiku ma twassalx għad-degradazzjoni tal-ġenomi tal-RNA virali [1,13,14]. Għalhekk, l-inattivazzjoni tal-virus H3N2 kienet promossa minn reżonanza fiżika aktar milli espożizzjoni termali [13].
Meta mqabbel mal-effett termali tal-mewġ elettromanjetiku, l-inattivazzjoni tal-viruses permezz ta 'reżonanza fiżika teħtieġ parametri ta' doża aktar baxxa, li huma taħt l-istandards ta 'sikurezza tal-microwave stabbiliti mill-Istitut tal-Inġiniera Elettrika u Elettronika (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 fi ħdan il-frekwenza reżonanti jistgħu jkunu mmirati b'mod effettiv għall-inattivazzjoni. Minħabba r-rata ta 'penetrazzjoni għolja, in-nuqqas ta' radjazzjoni jonizzanti, u sigurtà tajba, l-inattivazzjoni tal-virus medjata mill-effett atermiku ta 'CPET hija promettenti għat-trattament ta' mard malinn uman ikkawżat minn viruses patoġeniċi [14, 26].
Ibbażat fuq l-implimentazzjoni tal-inattivazzjoni tal-viruses fil-fażi likwida u fuq il-wiċċ ta 'diversi mezzi, il-mewġ elettromanjetiku jista' effettivament jittrattaw aerosols virali [1, 26], li huwa avvanz u huwa ta 'importanza kbira għall-kontroll tat-trażmissjoni tal- virus u l-prevenzjoni tat-trażmissjoni tal-virus fis-soċjetà. epidemija. Barra minn hekk, l-iskoperta tal-proprjetajiet tar-reżonanza fiżika tal-mewġ elettromanjetiku hija ta 'importanza kbira f'dan il-qasam. Sakemm il-frekwenza reżonanti ta 'virion partikolari u mewġ elettromanjetiku huma magħrufa, il-viruses kollha fil-medda ta' frekwenza reżonanti tal-ferita jistgħu jiġu mmirati, li ma jistgħux jinkisbu b'metodi tradizzjonali ta 'inattivazzjoni tal-virus [13,14,26]. L-inattivazzjoni elettromanjetika tal-viruses hija riċerka promettenti b'riċerka kbira u b'valur u potenzjal applikati.
Meta mqabbel mat-teknoloġija tradizzjonali tal-qtil tal-virus, 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 fadal ħafna problemi. L-ewwel, l-għarfien modern huwa limitat għall-proprjetajiet fiżiċi tal-mewġ elettromanjetiku, u l-mekkaniżmu tal-użu tal-enerġija matul l-emissjoni tal-mewġ elettromanjetiku ma ġiex żvelat [10, 27]. Microwaves, inklużi mewġ millimetriku, 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 ta 'viruses patoġeniċi permezz ta' mewġ elettromanjetiku ma ġiex spjegat, u viruses sferiċi u f'forma ta 'vireg biss ġew studjati [2]. Barra minn hekk, il-partiċelli tal-virus huma żgħar, mingħajr ċelluli, jimmodifikaw faċilment, u jinfirxu malajr, li jistgħu jipprevjenu l-inattivazzjoni tal-virus. It-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku għad trid tittejjeb biex tegħleb l-ostaklu li jinattivaw 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-effettività ta '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 jeħtieġ li tittejjeb aktar. Ir-riċerka xjentifika fundamentali għandha tkun immirata biex tiċċara l-mekkaniżmu tal-inattivazzjoni tal-virus minn mewġ elettromanjetiku. Pereżempju, il-mekkaniżmu tal-użu tal-enerġija tal-viruses meta jkun espost għal mewġ elettromanjetiku, il-mekkaniżmu dettaljat ta 'azzjoni mhux termali li joqtol viruses patoġeniċi, u l-mekkaniżmu tal-effett SRET bejn mewġ elettromanjetiku u diversi tipi ta' virus għandhom jiġu eluċidati b'mod sistematiku. Ir-riċerka applikata għandha tiffoka fuq kif tipprevjeni l-assorbiment eċċessiv tal-enerġija tar-radjazzjoni minn molekuli polari, tistudja l-effett ta 'mewġ elettromanjetiku ta' frekwenzi differenti fuq diversi viruses patoġeniċi, u tistudja l-effetti mhux termali ta 'mewġ elettromanjetiku fil-qerda ta' viruses patoġeniċi.
Il-mewġ elettromanjetiku saru 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-patoġenu, li tista 'tegħleb il-limitazzjonijiet tat-teknoloġija tradizzjonali kontra l-virus. Madankollu, hija meħtieġa aktar riċerka biex jiġu ddeterminati l-parametri tat-teknoloġija tal-mewġ elettromanjetiku u jiġi eluċidat il-mekkaniżmu tal-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 tal-espożizzjoni. Barra minn hekk, mekkaniżmi potenzjali jinkludu effetti ta 'reżonanza termali, atermali u strutturali tat-trasferiment tal-enerġija. Meta mqabbel ma 'teknoloġiji antivirali tradizzjonali, l-inattivazzjoni tal-virus ibbażata fuq il-mewġ elettromanjetiku għandha l-vantaġġi ta' 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 microwave u plażma kiesħa fuq l-attività tal-bijoaerosol u mekkaniżmi relatati. Università ta’ Peking. sena 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Akkoppjar dipole reżonanti ta 'microwave 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-microwave tal-HCV u tal-HIV: approċċ ġdid għall-prevenzjoni tat-trażmissjoni tal-virus fost dawk li jużaw id-droga li tinjetta. Rapport xjentifiku 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Investigazzjoni u Osservazzjoni Sperimentali tal-Kontaminazzjoni tad-Dokumenti tal-Isptar bid-Diżinfettar tal-Mikrowave [J] Ġurnal Mediku Ċiniż. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Studju preliminari tal-mekkaniżmu ta 'inattivazzjoni u l-effikaċja ta' dichloroisocyanate tas-sodju kontra batterjofaġi MS2. Università ta 'Sichuan. 2007.
Yang Li Studju preliminari ta 'l-effett ta' inattivazzjoni u mekkaniżmu ta 'azzjoni ta' o-phthalaldehyde fuq batterjofaġi MS2. Università ta 'Sichuan. 2007.
Wu Ye, is-Sinjura Yao. Inattivazzjoni ta' virus fl-arja in situ permezz ta' radjazzjoni microwave. Bullettin tax-Xjenza Ċiniż. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Il-koronavirus u l-poljoviruses huma sensittivi għal impulsi qosra ta’ radjazzjoni ċiklotroni 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 ta' l-influwenza għal studji ta' antiġeniċità u analiżi ta' reżistenza għal inibituri fenotipiċi ta' neuraminidase. 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-majkrowejv fuq mikro-organiżmi tal-ikel u teknoloġija tal-isterilizzazzjoni tal-majkrowejv [JJ Southwestern Nationalities University (Edizzjoni tax-Xjenza Naturali). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Denaturazzjoni tal-proteina spike SARS-CoV-2 fuq irradjazzjoni atermika 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 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 microwave u fatturi li jinfluwenzawha. Ġurnal Mediku Ċiniż. 1993;(04):246-51.
Paġna WJ, Martin WG Sopravivenza ta 'mikrobi fi fran microwave. Tista J Mikro-organiżmi. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Microwave jew trattament awtoklavi jeqred l-infettività tal-virus tal-bronkite infettiva u l-pnewmovirus tat-tjur, iżda jippermettilhom li jiġu skoperti bl-użu ta 'reverse transcriptase polymerase chain reaction. mard tat-tjur. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Microwave eradikazzjoni ta 'cytomegalovirus mill-ħalib tas-sider: studju pilota. mediċina li qed ireddgħu. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Assorbiment tar-reżonanza 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 UV-C (254 nm) doża letali 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 sħiħa ta 'SARS-CoV-2 minn UV-C. Rapport Xjentifiku 2020; 10(1):22421.