ელექტრომაგნიტური ტალღების შედეგები პათოგენურ ვირუსებზე და მათთან დაკავშირებულ მექანიზმებზე: მიმოხილვა ვირუსოლოგიის ჟურნალში

პათოგენური ვირუსული ინფექციები მთელ მსოფლიოში საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის პრობლემა გახდა. ვირუსებს შეუძლიათ დაინფიცირონ ყველა ფიჭური ორგანიზმი და გამოიწვიოს დაზიანებისა და დაზიანების სხვადასხვა ხარისხი, რაც იწვევს დაავადებას და სიკვდილსაც კი. უაღრესად პათოგენური ვირუსების პრევალენტობით, როგორიცაა მწვავე მწვავე რესპირატორული სინდრომი Coronavirus 2 (SARS-COV-2), პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის აუცილებელია ეფექტური და უსაფრთხო მეთოდები. პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციის ტრადიციული მეთოდები პრაქტიკულია, მაგრამ აქვს გარკვეული შეზღუდვები. მაღალი შეღწევადობის სიმძლავრის, ფიზიკური რეზონანსისა და დაბინძურების არარსებობის მახასიათებლებით, ელექტრომაგნიტური ტალღები გახდა პოტენციური სტრატეგია პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის და იზიდავს მზარდ ყურადღებას. ამ სტატიაში მოცემულია ბოლოდროინდელი პუბლიკაციების მიმოხილვა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენის შესახებ პათოგენურ ვირუსებზე და მათ მექანიზმებზე, აგრეთვე ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენების პერსპექტივები პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის, ასევე ახალი იდეები და მეთოდები ასეთი ინაქტივაციისთვის.
ბევრი ვირუსი სწრაფად ვრცელდება, დიდხანს შენარჩუნებულია, ძალიან პათოგენურია და შეიძლება გამოიწვიოს გლობალური ეპიდემიები და ჯანმრთელობის სერიოზული რისკები. პრევენცია, გამოვლენა, ტესტირება, აღმოფხვრა და მკურნალობა არის მნიშვნელოვანი ნაბიჯები ვირუსის გავრცელების შესაჩერებლად. პათოგენური ვირუსების სწრაფი და ეფექტური აღმოფხვრა მოიცავს პროფილაქტიკურ, დამცავ და წყაროს აღმოფხვრას. პათოგენური ვირუსების ინაქტივაცია ფიზიოლოგიური განადგურებით, მათი ინფექციის შესამცირებლად, პათოგენურობა და რეპროდუქციული შესაძლებლობები მათი აღმოფხვრის ეფექტური მეთოდია. ტრადიციულმა მეთოდებმა, მათ შორის მაღალი ტემპერატურის, ქიმიკატების და მაიონებელი გამოსხივების ჩათვლით, შეიძლება ეფექტურად მოახდინონ პათოგენური ვირუსების ინაქტივაცია. ამასთან, ამ მეთოდებს ჯერ კიდევ აქვთ გარკვეული შეზღუდვები. ამრიგად, პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის ინოვაციური სტრატეგიების შემუშავების აუცილებლობა ჯერ კიდევ არსებობს.
ელექტრომაგნიტური ტალღების ემისიას აქვს მაღალი შეღწევადობის ძალა, სწრაფი და ერთგვაროვანი გათბობა, მიკროორგანიზმებით და პლაზმური განთავისუფლების რეზონანსი და, სავარაუდოდ, გახდება პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციის პრაქტიკული მეთოდი [1,2,3]. გასულ საუკუნეში გამოვლინდა ელექტრომაგნიტური ტალღების უნარები პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის [4]. ბოლო წლების განმავლობაში, პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციისთვის ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებამ უფრო მეტი ყურადღება მიიპყრო. ამ სტატიაში განხილულია ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა პათოგენურ ვირუსებზე და მათ მექანიზმებზე, რომლებიც შეიძლება სასარგებლო სახელმძღვანელო გახდეს ძირითადი და გამოყენებითი კვლევებისთვის.
ვირუსების მორფოლოგიურმა მახასიათებლებმა შეიძლება ასახავდეს ისეთი ფუნქციები, როგორიცაა გადარჩენა და ინფექცია. აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები, განსაკუთრებით ულტრა მაღალი სიხშირე (UHF) და ულტრა მაღალი სიხშირის (EHF) ელექტრომაგნიტური ტალღები, შეიძლება შეაფერხოს ვირუსების მორფოლოგია.
ბაქტერიოფაგი MS2 (MS2) ხშირად გამოიყენება სხვადასხვა კვლევითი სფეროებში, როგორიცაა დეზინფექციის შეფასება, კინეტიკური მოდელირება (წყალხსნარი) და ვირუსული მოლეკულების ბიოლოგიური დახასიათება [5, 6]. WU- მა დაადგინა, რომ მიკროტალღები 2450 MHz და 700 W- ზე გამოიწვია MS2 წყლის ფაგების აგრეგაცია და მნიშვნელოვანი შემცირება პირდაპირი დასხივების 1 წუთის შემდეგ [1]. შემდგომი გამოძიების შემდეგ, ასევე დაფიქსირდა MS2 ფაგის ზედაპირის შესვენება [7]. Kaczmarczyk [8] გამოავლინა Coronavirus 229E (COV-229E) ნიმუშების შეჩერებები მილიმეტრიან ტალღებამდე, სიხშირით 95 გიგაჰერზ და დენის სიმკვრივე 70-დან 100 ვტ/სმ 2-მდე 0,1 წმ-ზე. დიდი ხვრელები შეგიძლიათ იპოვოთ ვირუსის უხეში სფერული ჭურვი, რაც იწვევს მისი შინაარსის დაკარგვას. ელექტრომაგნიტური ტალღების ზემოქმედება შეიძლება დამანგრეველი იყოს ვირუსული ფორმებისთვის. ამასთან, მორფოლოგიური თვისებების ცვლილებები, როგორიცაა ფორმა, დიამეტრი და ზედაპირის სიგლუვეს, ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მქონე ვირუსის ზემოქმედების შემდეგ, უცნობია. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია გავაანალიზოთ მორფოლოგიურ მახასიათებლებსა და ფუნქციურ დარღვევებს შორის ურთიერთობა, რამაც შეიძლება უზრუნველყოს ღირებული და მოსახერხებელი ინდიკატორები ვირუსის ინაქტივაციის შესაფასებლად [1].
ვირუსული სტრუქტურა, როგორც წესი, შედგება შიდა ნუკლეინის მჟავისაგან (რნმ ან დნმ) და გარე კაფსიდან. ნუკლეინის მჟავები განსაზღვრავს ვირუსების გენეტიკური და რეპლიკაციის თვისებებს. კაფსიდი არის რეგულარულად მოწყობილი ცილის ქვედანაყოფების გარე ფენა, ვირუსული ნაწილაკების ძირითადი სკაფა და ანტიგენური კომპონენტი და ასევე იცავს ნუკლეინის მჟავებს. ვირუსების უმეტესობას აქვს კონვერტის სტრუქტურა, რომელიც შედგება ლიპიდებისა და გლიკოპროტეინებისგან. გარდა ამისა, კონვერტის ცილები განსაზღვრავს რეცეპტორების სპეციფიკას და ემსახურება როგორც მთავარ ანტიგენებს, რომელსაც მასპინძლის იმუნური სისტემა შეუძლია აღიაროს. სრული სტრუქტურა უზრუნველყოფს ვირუსის მთლიანობასა და გენეტიკურ სტაბილურობას.
კვლევებმა აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები, განსაკუთრებით UHF ელექტრომაგნიტური ტალღები, შეიძლება დააზიანოს დაავადების გამომწვევი ვირუსების რნმ. WU [1] პირდაპირ გამოავლინა MS2 ვირუსის წყალხსნარი 2450 MHz მიკროტალღების 2 წუთის განმავლობაში და გაანალიზა ცილის A, კაფსიდის ცილის, რეპლიკაზას ცილის და ცილის ცილის კოდირების გენები და ცილის ცილა, გელის ელექტროფორეზის და საპირისპირო ტრანსკრიპციის პოლიმერაზის ჯაჭვის რეაქციით. RT-PCR). ეს გენები თანდათანობით განადგურდნენ ენერგიის სიმკვრივით და გაუჩინარდნენ ენერგიის უმაღლესი სიმკვრივითაც კი. მაგალითად, ცილის A გენის გამოხატულება (934 bp) მნიშვნელოვნად შემცირდა ელექტრომაგნიტური ტალღების ზემოქმედების შემდეგ 119 და 385 ვტ ენერგიით და მთლიანად გაქრა, როდესაც ენერგიის სიმკვრივე გაიზარდა 700 ვტ -მდე. ეს მონაცემები მიუთითებს, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება განადგურდეს დოზით, გაანადგუროს ვირუსების ბირთვული მჟავების სტრუქტურა.
ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების მოქმედება პათოგენურ ვირუსულ ცილებზე, ძირითადად, ემყარება მათ არაპირდაპირი თერმული მოქმედებას შუამავლებზე და მათ არაპირდაპირი მოქმედებით ცილების სინთეზზე ნუკლეინის მჟავების განადგურების გამო [1, 3, 8, 9]. ამასთან, ათერმული ეფექტები ასევე შეიძლება შეცვალოს ვირუსული ცილების პოლარობა ან სტრუქტურა [1, 10, 11]. ელექტრომაგნიტური ტალღების უშუალო მოქმედება ფუნდამენტურ სტრუქტურულ/არა სტრუქტურულ ცილებზე, როგორიცაა კაფსიდ ცილები, კონვერტის ცილები ან პათოგენური ვირუსების სპიკერი ცილები, კვლავ მოითხოვს შემდგომ შესწავლას. ახლახან გამოითქვა მოსაზრება, რომ 2 წუთი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება 2.45 გჰც სიხშირით, რომელსაც აქვს 700 ვტ სიმძლავრე, შეუძლია ურთიერთქმედება ცილის მუხტის სხვადასხვა ფრაქციებთან ცხელი წერტილების ფორმირებით და ელექტრო ველების წარმოქმნით წმინდა ელექტრომაგნიტური ეფექტების საშუალებით [12].
პათოგენური ვირუსის კონვერტი მჭიდრო კავშირშია მისი დაავადების ინფიცირების ან მიზეზის გამო. არაერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ UHF და მიკროტალღური ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება გაანადგურონ დაავადების გამომწვევი ვირუსების ჭურვები. როგორც ზემოთ აღინიშნა, მკაფიო ხვრელები შეიძლება გამოვლინდეს კორონავირუსის 229E ვირუსულ კონვერტში, 95 გიგაჰერზ მილიმეტრიანი ტალღის 0,1 წამით ზემოქმედების შემდეგ, დენის სიმკვრივე 70 -დან 100 ვტ/სმ 2 -მდე [8]. ელექტრომაგნიტური ტალღების რეზონანსული ენერგიის გადაცემის ეფექტმა შეიძლება გამოიწვიოს საკმარისი სტრესი ვირუსის კონვერტის სტრუქტურის გასანადგურებლად. კონვერტირებული ვირუსებისთვის, კონვერტის რღვევის შემდეგ, ინფექციურობა ან გარკვეული აქტივობა, ჩვეულებრივ, მცირდება ან მთლიანად იკარგება [13, 14]. იანგმა [13] გამოავლინა H3N2 (H3N2) გრიპის ვირუსი და H1N1 (H1N1) გრიპის ვირუსი მიკროტალღებში, 8.35 გჰც, 320 ვტ/მ² და 7 გჰც, 308 ვტ/მ², შესაბამისად, 15 წუთის განმავლობაში. პათოგენური ვირუსების რნმ-ის სიგნალების შესადარებლად, რომელიც ექვემდებარება ელექტრომაგნიტურ ტალღებს და ფრაგმენტულ მოდელს გაყინული და დაუყოვნებლივ გაჟღენთილია თხევადი აზოტით რამდენიმე ციკლისთვის, ჩატარდა RT-PCR. შედეგებმა აჩვენა, რომ ორი მოდელის რნმ -ის სიგნალები ძალიან თანმიმდევრულია. ეს შედეგები მიუთითებს, რომ ვირუსის ფიზიკური სტრუქტურა იშლება და კონვერტის სტრუქტურა განადგურებულია მიკროტალღური გამოსხივების ზემოქმედების შემდეგ.
ვირუსის მოქმედება შეიძლება ხასიათდებოდეს მისი ინფიცირების, რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის უნარით. ვირუსული ინფექცია ან აქტივობა ჩვეულებრივ ფასდება ვირუსული ტიტრების გაზომვით, დაფის გამოკვლევების, ქსოვილების კულტურის საშუალო ინფექციური დოზის გამოყენებით (TCID50) ან ლუციფერაზის რეპორტიორის გენის აქტივობით. მაგრამ ის ასევე შეიძლება შეფასდეს უშუალოდ ცოცხალი ვირუსის იზოლირებით ან ვირუსული ანტიგენის, ვირუსული ნაწილაკების სიმკვრივის, ვირუსის გადარჩენის და ა.შ.
გავრცელდა ინფორმაცია, რომ UHF, SHF და EHF ელექტრომაგნიტური ტალღები უშუალოდ შეუძლიათ ვირუსული აეროზოლების ან წყალმცენარეების ვირუსების ინაქტივაცია. Wu [1] გამოავლინა MS2 ბაქტერიოფაგის აეროზოლი, რომელიც წარმოიქმნება ლაბორატორიული ნებულაიზერით ელექტრომაგნიტური ტალღებით, სიხშირით 2450 MHz და სიმძლავრე 700 ვტ 1,7 წუთის განმავლობაში, ხოლო MS2 ბაქტერიოფაგის გადარჩენის მაჩვენებელი მხოლოდ 8.66%იყო. MS2 ვირუსული აეროზოლის მსგავსად, წყლის MS2- ის 91.3% ინაქტივირებული იყო ელექტრომაგნიტური ტალღების იგივე დოზის ზემოქმედებიდან 1,5 წუთში. გარდა ამისა, ელექტრომაგნიტური გამოსხივების უნარი MS2 ვირუსის ინაქტივაციისთვის დადებითად იყო დაკავშირებული ენერგიის სიმკვრივესა და ექსპოზიციის დროს. ამასთან, როდესაც დეაქტივაციის ეფექტურობა მიაღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, დეაქტივაციის ეფექტურობა არ შეიძლება გაუმჯობესდეს ექსპოზიციის დროის გაზრდით ან ენერგიის სიმკვრივის გაზრდით. მაგალითად, MS2 ვირუსს ჰქონდა მინიმალური გადარჩენის მაჩვენებელი 2.65% -დან 4.37% -მდე, 2450 MHz და 700 ვტ ელექტრომაგნიტური ტალღების ზემოქმედების შემდეგ, და მნიშვნელოვანი ცვლილებები ვერ იქნა ნაპოვნი ექსპოზიციის მატებასთან ერთად. Siddharta [3] დასხივდა უჯრედული კულტურის სუსპენზია, რომელიც შეიცავს C ჰეპატიტის ვირუსს (HCV)/ადამიანის იმუნოდეფიციტის ვირუსის ტიპის 1 (HIV-1) ელექტრომაგნიტური ტალღებით 2450 MHz სიხშირით და 360 ვტ. მათ დაადგინეს, რომ ვირუსების ტიტრები მნიშვნელოვნად დაეცა HCV და ეფექტურია, რომ ეფექტურია ზემოქმედება და ეფექტურია, რომ ელექტროტომაგია, რომ ეფექტურია ზემოქმედება, ხოლო ეფექტურია ზემოქმედების საწინააღმდეგო და ხელს უშლის ვირუსის გადაცემის თავიდან აცილებასაც კი, როდესაც ერთმანეთთან ერთად ხდება. HCV უჯრედების კულტურების დასხივებისას და HIV-1 შეჩერებების დროს დაბალი სიმძლავრის ელექტრომაგნიტური ტალღებით, სიხშირით 2450 MHz, 90 ვტ ან 180 ვტ, ვირუსის ტიტრში ცვლილებები არ არის განსაზღვრული ლუციფერაზის რეპორტიორის მოქმედებით და ვირუსული ინფექციების მნიშვნელოვანი ცვლილება დაფიქსირდა. 600 და 800 ვტ -ზე 1 წუთის განმავლობაში, ორივე ვირუსის ინფექციამ მნიშვნელოვნად არ შემცირდა, რაც ითვლება, რომ ეს უკავშირდება ელექტრომაგნიტური ტალღის გამოსხივების ძალას და ტემპერატურის კრიტიკულ ზემოქმედებას.
კაჩმარციკმა [8] პირველად აჩვენა EHF ელექტრომაგნიტური ტალღების ლეტალურობა წყალმომარაგების პათოგენური ვირუსების წინააღმდეგ 2021 წელს. მათ გამოავლინეს კორონავირუსის 229E ან პოლიოვირუსის (PV) ნიმუშები ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირით 95 გ/ ორი პათოგენური ვირუსის ინაქტივაციის ეფექტურობა იყო 99,98% და 99,375%, შესაბამისად. რაც მიუთითებს იმაზე, რომ EHF ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები ვირუსის ინაქტივაციის სფეროში.
ვირუსების UHF ინაქტივაციის ეფექტურობა ასევე შეფასდა სხვადასხვა მედიაში, როგორიცაა დედის რძე და ზოგიერთი მასალა, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება სახლში. მკვლევარებმა გამოავლინეს ანესთეზიის ნიღბები, რომლებიც დაბინძურებულია ადენოვირუსით (ADV), პოლიოვირუსის ტიპი 1 (PV-1), ჰერპესვირუსით 1 (HV-1) და რინოვირუსით (RHV) ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით 2450 MHz სიხშირით და 720 ვატებით. მათ განაცხადეს, რომ ADV და PV-1 ანტიგენების ტესტები უარყოფითი გახდა, ხოლო HV-1, PIV-3 და RHV ტიტრები დაეცა ნულამდე, რაც მიუთითებს ყველა ვირუსის სრულ ინაქტივაციაზე 4 წუთის განმავლობაში ექსპოზიციის შემდეგ [15, 16]. Elhafi [17] უშუალოდ ექვემდებარება ტალღებს, რომლებიც ინფიცირებულ იქნა ფრინველის ინფექციური ბრონქიტის ვირუსით (IBV), ფრინველის პნევმოვირუსით (APV), ნიუკასლის დაავადების ვირუსით (NDV) და ფრინველის გრიპის ვირუსით (AIV) 2450 MHz, 900 W Microwave ღუმელში. დაკარგოს მათი ინფექცია. მათ შორის, APV და IBV დამატებით დაფიქსირდა მე -5 თაობის ქათმის ემბრიონისგან მიღებული ტრაქეალური ორგანოების კულტურებში. მიუხედავად იმისა, რომ ვირუსის იზოლირება არ შეიძლებოდა, ვირუსული ნუკლეინის მჟავა კვლავ გამოვლინდა RT-PCR- ით. ბენ-შოშანმა [18] უშუალოდ გამოავლინა 2450 MHz, 750 ვ ელექტრომაგნიტური ტალღები 15 ციტომეგალოვირუსამდე (CMV) დედის რძის დადებითი ნიმუშები 30 წამის განმავლობაში. ანტიგენის გამოვლენამ ჭურვი-ხედვით აჩვენა CMV– ის სრული ინაქტივაცია. ამასთან, 500 ვტ -ზე, 15 ნიმუშიდან 2 -მა ვერ მიაღწია სრულ ინაქტივაციას, რაც მიუთითებს დადებით კორელაციაზე ინაქტივაციის ეფექტურობასა და ელექტრომაგნიტური ტალღების ძალას შორის.
აღსანიშნავია ისიც, რომ იანგ [13] იწინასწარმეტყველა რეზონანსული სიხშირე ელექტრომაგნიტურ ტალღებსა და ვირუსებს შორის დადგენილი ფიზიკური მოდელების საფუძველზე. H3N2 ვირუსის ნაწილაკების შეჩერება სიმკვრივით 7.5 × 1014 მ -3, რომელიც წარმოიქმნა ვირუსით მგრძნობიარე Madin Darby ძაღლის თირკმელების უჯრედებით (MDCK), პირდაპირ ექვემდებარებოდა ელექტრომაგნიტურ ტალღებს 8 გჰც სიხშირით და 820 ვტ/მ² 15 წუთის განმავლობაში. H3N2 ვირუსის ინაქტივაციის დონე 100%-ს აღწევს. ამასთან, 82 ვტ/მ 2-ის თეორიული ბარიერის დროს, H3N2 ვირუსის მხოლოდ 38% იყო ინაქტივირებული, რაც მიგვითითებს, რომ EM- შუამავლობით ვირუსის ინაქტივაციის ეფექტურობა მჭიდრო კავშირშია ენერგიის სიმკვრივესთან. ამ გამოკვლევის საფუძველზე, ბარბორამ [14] გამოითვალა რეზონანსული სიხშირის დიაპაზონი (8.5–20 გჰც) ელექტრომაგნიტურ ტალღებსა და SARS-COV-2 შორის და დაასკვნა, რომ SARS-Cov- 2 7.5 × 1014 მ -3 -3 SARS-Cov- 2 ექვემდებარება ელექტრომაგნიტურ ტალღას, რომლის სიხშირეა 10-17 გჰცჰც-ით. დეაქტივაცია. ვანგის [19] მიერ ჩატარებულმა ბოლოდროინდელმა კვლევამ აჩვენა, რომ SARS-COV-2- ის რეზონანსული სიხშირეა 4 და 7.5 გიგაჰერზით, რაც დაადასტურა ვირუსის ტიტრისგან დამოუკიდებელი რეზონანსული სიხშირეების არსებობა.
დასკვნის სახით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ელექტრომაგნიტურმა ტალღებმა შეიძლება გავლენა მოახდინონ აეროზოლებსა და შეჩერებებზე, ასევე ვირუსების მოქმედებაზე ზედაპირებზე. გაირკვა, რომ ინაქტივაციის ეფექტურობა მჭიდრო კავშირშია ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირესა და ძალასთან და ვირუსის ზრდისთვის გამოყენებული საშუალო. გარდა ამისა, ფიზიკურ რეზონანსებზე დაფუძნებული ელექტრომაგნიტური სიხშირე ძალიან მნიშვნელოვანია ვირუსის ინაქტივაციისთვის [2, 13]. ამ დრომდე, ელექტრომაგნიტური ტალღების მოქმედება პათოგენური ვირუსების მოქმედებაზე, ძირითადად, ორიენტირებულია ინფექციის შეცვლაზე. რთული მექანიზმის გამო, რამდენიმე გამოკვლევაში აღინიშნა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა პათოგენური ვირუსების რეპლიკაციაზე და ტრანსკრიპციაზე.
მექანიზმები, რომლითაც ელექტრომაგნიტური ტალღები ინაქტივაციური ვირუსები მჭიდრო კავშირშია ვირუსის ტიპთან, ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირესა და ძალასთან და ვირუსის ზრდის გარემოსთან, მაგრამ დიდწილად აუხსნელია. ბოლოდროინდელმა კვლევებმა ყურადღება გაამახვილა თერმული, ათერმული და სტრუქტურული რეზონანსული ენერგიის გადაცემის მექანიზმებზე.
თერმული ეფექტი გასაგებია, როგორც ტემპერატურის ზრდა, რომელიც გამოწვეულია მაღალი სიჩქარით ბრუნვით, პოლარული მოლეკულების შეჯახებით და ხახუნებით, ქსოვილებში, ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენის ქვეშ. ამ ქონების გამო, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შეუძლიათ ვირუსის ტემპერატურა აამაღლონ ფიზიოლოგიური ტოლერანტობის ზღურბლზე, რაც იწვევს ვირუსის სიკვდილს. ამასთან, ვირუსები შეიცავს რამდენიმე პოლარულ მოლეკულას, რაც მიგვითითებს, რომ ვირუსებზე პირდაპირი თერმული ეფექტები იშვიათია [1]. ამის საწინააღმდეგოდ, საშუალო და გარემოში კიდევ ბევრი პოლარული მოლეკულა არსებობს, მაგალითად, წყლის მოლეკულები, რომლებიც გადადიან ელექტრომაგნიტური ტალღებით აღფრთოვანებული ალტერნატიული ელექტრო ველის შესაბამისად, ხახუნის საშუალებით სითბოს წარმოქმნიან. შემდეგ სითბო გადადის ვირუსში, რომ გაზარდოს მისი ტემპერატურა. როდესაც ტოლერანტობის ბარიერი გადააჭარბებს, ნუკლეინის მჟავები და ცილები განადგურებულია, რაც საბოლოოდ ამცირებს ინფექციას და ვირუსსაც კი ინაქტივაციებს.
რამდენიმე ჯგუფმა განაცხადა, რომ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შეუძლიათ შეამცირონ ვირუსების ინფექცია თერმული ზემოქმედების გზით [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] კორონავირუსის 229E- ს შეჩერებით ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირით 95 გიგაჰერცით, ენერგიის სიმკვრივე 70-დან 100 ვტ/სმ² 0.2-0,7 წმ-ზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ამ პროცესის განმავლობაში 100 ° C ტემპერატურის მომატებამ ხელი შეუწყო ვირუსის მორფოლოგიის განადგურებას და ვირუსის მოქმედების შემცირებას. ეს თერმული ეფექტები შეიძლება აიხსნას ელექტრომაგნიტური ტალღების მოქმედებით მიმდებარე წყლის მოლეკულებზე. Siddharta [3] დასხივებული HCV– ს უჯრედების კულტურის დასხივება სხვადასხვა გენოტიპების შეჩერებებში, მათ შორის GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A და GT7a, ელექტრომაგნიტური ტალღებით სიხშირით 2450 MHz და 90 W და 180 W, 360 W, 600 W, 600 W, 600 W, 600 W, 600 W, 600 ვტ-ით, 90 ვტ და 180 ვტ-ით. უჯრედების კულტურის საშუალო საშუალო საშუალებები 26 ° C- დან 92 ° C- მდე, ელექტრომაგნიტური გამოსხივება შეამცირა ვირუსის ინფექციით ან მთლიანად ინაქტივირებული ვირუსით. მაგრამ HCV ექვემდებარებოდა ელექტრომაგნიტურ ტალღებს მოკლე დროში დაბალი სიმძლავრით (90 ან 180 ვტ, 3 წუთი) ან უფრო მაღალი სიმძლავრით (600 ან 800 ვტ, 1 წუთი), ხოლო ტემპერატურის მნიშვნელოვანი ზრდა არ ყოფილა და ვირუსის მნიშვნელოვანი ცვლილება არ დაფიქსირდა ინფექციით ან აქტივობით.
ზემოხსენებული შედეგები მიუთითებს, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების თერმული ეფექტი არის მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს პათოგენური ვირუსების ინფექციურ ან მოქმედებაზე. გარდა ამისა, მრავალრიცხოვანმა გამოკვლევებმა აჩვენეს, რომ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების თერმული ეფექტი პათოგენურ ვირუსებს უფრო ეფექტურად ახდენს, ვიდრე UV-C და ჩვეულებრივი გათბობა [8, 20, 21, 22, 23, 24].
თერმული ეფექტების გარდა, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს ასევე შეუძლიათ შეცვალონ მოლეკულების პოლარობა, როგორიცაა მიკრობული ცილები და ნუკლეინის მჟავები, რამაც გამოიწვია მოლეკულების როტაცია და ვიბრაცია, რის შედეგადაც შემცირდება სიცოცხლისუნარიანობა ან თუნდაც სიკვდილი [10]. ითვლება, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების პოლარობის სწრაფი გადართვა იწვევს ცილის პოლარიზაციას, რაც იწვევს ცილის სტრუქტურის გადახრა და მრუდი და, საბოლოოდ, ცილის დენატრაციისკენ [11].
ელექტრომაგნიტური ტალღების არათანაბარი მოქმედება ვირუსის ინაქტივაციაზე რჩება საკამათო, მაგრამ კვლევების უმეტესობამ აჩვენა დადებითი შედეგები [1, 25]. როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შეუძლიათ პირდაპირ შეაღწიონ MS2 ვირუსის კონვერტის ცილას და გაანადგურონ ვირუსის ნუკლეინის მჟავა. გარდა ამისა, MS2 ვირუსის აეროზოლები ბევრად უფრო მგრძნობიარეა ელექტრომაგნიტური ტალღების მიმართ, ვიდრე წყალხსნარი MS2. ნაკლებად პოლარული მოლეკულების გამო, მაგალითად, წყლის მოლეკულები, MS2 ვირუსის აეროზოლების მიმდებარე გარემოში, ათერომურმა ეფექტებმა შეიძლება მნიშვნელოვანი როლი შეასრულოს ელექტრომაგნიტური ტალღის შუამავლობით ვირუსის ინაქტივაციაში [1].
რეზონანსის ფენომენი გულისხმობს ფიზიკური სისტემის ტენდენციას, რომ უფრო მეტი ენერგია შეიწოვოს თავისი გარემოდან მისი ბუნებრივი სიხშირით და ტალღის სიგრძეზე. რეზონანსი ხდება ბუნების ბევრ ადგილას. ცნობილია, რომ ვირუსები რეზონანსულნი არიან იმავე სიხშირის მიკროტალღებით, შეზღუდული აკუსტიკური დიპოლური რეჟიმში, რეზონანსული ფენომენი [2, 13, 26]. ელექტრომაგნიტურ ტალღასა და ვირუსს შორის ურთიერთქმედების რეზონანსული რეჟიმები უფრო და უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს. ეფექტური სტრუქტურული რეზონანსული ენერგიის გადაცემის (SRET) ეფექტმა ელექტრომაგნიტური ტალღებიდან დაწყებული აკუსტიკური რხევების (CAV) ვირუსებში შეიძლება გამოიწვიოს ვირუსული მემბრანის რღვევა ბირთვული კაფსიდური ვიბრაციის გამო. გარდა ამისა, SRET– ის საერთო ეფექტურობა დაკავშირებულია გარემოს ბუნებასთან, სადაც ვირუსული ნაწილაკების ზომა და pH განსაზღვრავს რეზონანსული სიხშირეს და ენერგიის შეწოვას, შესაბამისად [2, 13, 19].
ელექტრომაგნიტური ტალღების ფიზიკური რეზონანსული ეფექტი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კონვერტირებული ვირუსების ინაქტივაციაში, რომლებიც გარშემორტყმულია ვირუსული ცილებით ჩასმული ბილიერის მემბრანით. მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ H3N2- ის დეაქტივაცია ელექტრომაგნიტური ტალღებით, 6 გჰცჰც -ის სიხშირით და ენერგიის სიმკვრივე 486 ვტ/მ², ძირითადად გამოწვეული იყო გარსის ფიზიკური რღვევით რეზონანსული ეფექტის გამო [13]. H3N2 სუსპენზიის ტემპერატურა გაიზარდა მხოლოდ 7 ° C ტემპერატურაზე 15 წუთის განმავლობაში ექსპოზიციის შემდეგ, თუმცა, თერმული გათბობით ადამიანის H3N2 ვირუსის ინაქტივაციისთვის, საჭიროა ტემპერატურა 55 ° C- ზე ზემოთ [9]. მსგავსი მოვლენები დაფიქსირდა ვირუსებისთვის, როგორიცაა SARS-COV-2 და H3N1 [13, 14]. გარდა ამისა, ელექტრომაგნიტური ტალღების მიერ ვირუსების ინაქტივაცია არ იწვევს ვირუსული რნმ -ის გენომის დეგრადაციას [1,13,14]. ამრიგად, H3N2 ვირუსის ინაქტივაცია ხელი შეუწყო ფიზიკურ რეზონანსს, ვიდრე თერმული ზემოქმედებას [13].
ელექტრომაგნიტური ტალღების თერმული ეფექტთან შედარებით, ფიზიკური რეზონანსით ვირუსების ინაქტივაცია მოითხოვს დოზის უფრო დაბალ პარამეტრებს, რომლებიც მიკროტალღური უსაფრთხოების სტანდარტების ქვემოთაა, რომელიც დადგენილია ელექტრო და ელექტრონიკის ინჟინრების ინსტიტუტის მიერ (IEEE) [2, 13]. რეზონანსული სიხშირე და ენერგიის დოზა დამოკიდებულია ვირუსის ფიზიკურ თვისებებზე, როგორიცაა ნაწილაკების ზომა და ელასტიურობა, ხოლო რეზონანსული სიხშირის ყველა ვირუსი შეიძლება ეფექტურად იყოს გამიზნული ინაქტივაციისთვის. შეღწევადობის მაღალი მაჩვენებლის გამო, მაიონებელი გამოსხივების არარსებობა და კარგი უსაფრთხოება, ვირუსის ინაქტივაცია, რომელიც შუამავლობით ხდება CPET– ის ათერული ეფექტის შედეგად, გვპირდება პათოგენური ვირუსებით გამოწვეული ადამიანის ავთვისებიანი დაავადებების სამკურნალოდ [14, 26].
თხევადი ფაზაში ვირუსების ინაქტივაციის განხორციელების საფუძველზე და სხვადასხვა მედიის ზედაპირზე, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შეუძლიათ ეფექტურად გაუმკლავდნენ ვირუსულ აეროზოლებს [1, 26], რომელიც არის გარღვევა და დიდი მნიშვნელობა აქვს ვირუსის გადაცემის კონტროლისთვის და საზოგადოებაში ვირუსის გადაცემის თავიდან ასაცილებლად. ეპიდემია. უფრო მეტიც, ამ სფეროში ელექტრომაგნიტური ტალღების ფიზიკური რეზონანსული თვისებების აღმოჩენას დიდი მნიშვნელობა აქვს. სანამ ცნობილია კონკრეტული ვირუსისა და ელექტრომაგნიტური ტალღების რეზონანსული სიხშირე, ჭრილობის რეზონანსული სიხშირის დიაპაზონში ყველა ვირუსი შეიძლება იყოს მიზნობრივი, რომლის მიღწევა შეუძლებელია ვირუსის ტრადიციული ინაქტივაციის მეთოდებით [13,14,26]. ვირუსების ელექტრომაგნიტური ინაქტივაცია არის პერსპექტიული კვლევა, რომელსაც აქვს დიდი კვლევა და გამოყენებითი მნიშვნელობა და პოტენციალი.
ვირუსის მკვლელობის ტრადიციულ ტექნოლოგიასთან შედარებით, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აქვთ მარტივი, ეფექტური, პრაქტიკული გარემოს დაცვის მახასიათებლები ვირუსების მკვლელობის დროს, მისი უნიკალური ფიზიკური თვისებების გამო [2, 13]. თუმცა, მრავალი პრობლემა რჩება. პირველ რიგში, თანამედროვე ცოდნა შემოიფარგლება ელექტრომაგნიტური ტალღების ფიზიკური თვისებებით, ხოლო ელექტრომაგნიტური ტალღების ემისიის დროს ენერგიის გამოყენების მექანიზმი არ გამჟღავნებულა [10, 27]. მიკროტალღები, მათ შორის მილიმეტრიანი ტალღების ჩათვლით, ფართოდ იქნა გამოყენებული ვირუსის ინაქტივაციის შესასწავლად და მისი მექანიზმების შესასწავლად, თუმცა, ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოკვლევა სხვა სიხშირეებში, განსაკუთრებით სიხშირეზე 100 კჰც -დან 300 MHz- მდე და 300 გჰც -დან 10 -მდე THz- მდე, არ არის ნათქვამი. მეორეც, ელექტრომაგნიტური ტალღების მიერ პათოგენური ვირუსების მკვლელობის მექანიზმი არ გამოიკვეთა და შესწავლილია მხოლოდ სფერული და როდ ფორმის ვირუსები [2]. გარდა ამისა, ვირუსის ნაწილაკები არის მცირე, უჯრედისგან თავისუფალი, ადვილად მუტაცია და სწრაფად ვრცელდება, რამაც შეიძლება თავიდან აიცილოს ვირუსის ინაქტივაცია. ელექტრომაგნიტური ტალღის ტექნოლოგია ჯერ კიდევ საჭიროა გაუმჯობესდეს, რომ გადალახოს პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციური წინააღმდეგობა. დაბოლოს, საშუალო ენერგიის მაღალი შეწოვა პოლარული მოლეკულებით საშუალო, მაგალითად, წყლის მოლეკულები, იწვევს ენერგიის დაკარგვას. გარდა ამისა, SRET– ის ეფექტურობაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს ვირუსებში რამდენიმე დაუდგენელ მექანიზმზე [28]. SRET ეფექტს ასევე შეუძლია შეცვალოს ვირუსი, რომ ადაპტირდეს მის გარემოში, რის შედეგადაც ხდება ელექტრომაგნიტური ტალღებისადმი წინააღმდეგობის გაწევა [29].
მომავალში, ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებით ვირუსის ინაქტივაციის ტექნოლოგია კიდევ უფრო გაუმჯობესდება. ფუნდამენტური სამეცნიერო კვლევა უნდა იყოს მიმართული ელექტრომაგნიტური ტალღების მიერ ვირუსის ინაქტივაციის მექანიზმის გარკვევაში. მაგალითად, ვირუსების ენერგიის გამოყენების მექანიზმი, როდესაც ექვემდებარება ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, არა თერმული მოქმედების დეტალური მექანიზმი, რომელიც კლავს პათოგენურ ვირუსებს, და ელექტრომაგნიტურ ტალღებსა და სხვადასხვა ტიპის ვირუსებს შორის SRET ეფექტის მექანიზმი სისტემატურად უნდა იქნას გამოყენებული. გამოყენებულმა კვლევებმა უნდა გაამახვილოს ყურადღება იმაზე, თუ როგორ უნდა თავიდან აიცილოთ რადიაციული ენერგიის გადაჭარბებული შეწოვა პოლარული მოლეკულებით, შეისწავლონ სხვადასხვა სიხშირეების ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა სხვადასხვა პათოგენურ ვირუსებზე და შეისწავლონ ელექტრომაგნიტური ტალღების არა თერმული ეფექტები პათოგენური ვირუსების განადგურებაში.
ელექტრომაგნიტური ტალღები პათოგენური ვირუსების ინაქტივაციის პერსპექტიული მეთოდი გახდა. ელექტრომაგნიტური ტალღის ტექნოლოგიას აქვს დაბალი დაბინძურების, დაბალი ღირებულების და მაღალი პათოგენური ვირუსის ინაქტივაციის ეფექტურობის უპირატესობა, რამაც შეიძლება გადალახოს ტრადიციული ანტივირუსული ტექნოლოგიის შეზღუდვები. ამასთან, საჭიროა შემდგომი გამოკვლევა ელექტრომაგნიტური ტალღის ტექნოლოგიის პარამეტრების დასადგენად და ვირუსის ინაქტივაციის მექანიზმის დასადგენად.
ელექტრომაგნიტური ტალღის გამოსხივების გარკვეულმა დოზამ შეიძლება გაანადგუროს მრავალი პათოგენური ვირუსის სტრუქტურა და მოქმედება. ვირუსის ინაქტივაციის ეფექტურობა მჭიდრო კავშირშია სიხშირესთან, ენერგიის სიმკვრივესა და ექსპოზიციის დროსთან. გარდა ამისა, პოტენციურ მექანიზმებში შედის ენერგიის გადაცემის თერმული, ათერმული და სტრუქტურული რეზონანსული ეფექტები. ტრადიციულ ანტივირუსულ ტექნოლოგიებთან შედარებით, ელექტრომაგნიტურ ტალღაზე დაფუძნებული ვირუსის ინაქტივაცია აქვს სიმარტივის, მაღალი ეფექტურობისა და დაბალი დაბინძურების უპირატესობებს. ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ტალღის შუამავლობით ვირუსის ინაქტივაცია გახდა პერსპექტიული ანტივირუსული ტექნიკა მომავალი პროგრამებისთვის.
U yu. მიკროტალღური გამოსხივების და ცივი პლაზმის გავლენა ბიოაეროზოლური მოქმედებაზე და მათთან დაკავშირებულ მექანიზმებზე. პეკინგის უნივერსიტეტი. 2013 წელი.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. მიკროტალღების რეზონანსული დიპოლური დაწყვილება და ბაკულოვირუსებში შეზღუდული აკუსტიკური რხევები. სამეცნიერო ანგარიში 2017; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. HCV და აივ - ის მიკროტალღური ინაქტივაცია: ახალი მიდგომა ვირუსის გადაცემის თავიდან ასაცილებლად ნარკოტიკების მომხმარებლებს შორის. სამეცნიერო ანგარიში 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. მიკროტალღური დეზინფექციით საავადმყოფოს დოკუმენტების დაბინძურების გამოძიება და ექსპერიმენტული დაკვირვება [J] ჩინური სამედიცინო ჟურნალი. 1987; 4: 221-2.
Sun Wei- ს ინაქტივაციის მექანიზმის წინასწარი შესწავლა და ნატრიუმის დიქლოროიზოციანატის ეფექტურობა ბაქტერიოფაგის MS2– ის წინააღმდეგ. სიჩუანის უნივერსიტეტი. 2007 წ.
იანგ ლი წინასწარი შესწავლა ინაქტივაციის ეფექტისა და ო-ფთალალდეჰიდის მოქმედების მექანიზმის ბაქტერიოფაგზე MS2- ზე. სიჩუანის უნივერსიტეტი. 2007 წ.
Wu Ye, ქალბატონი Yao. საჰაერო ხომალდის ვირუსის ინაქტივაცია ადგილზე მიკროტალღური გამოსხივებით. ჩინეთის მეცნიერების ბიულეტენი. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. კორონავირუსები და პოლიოვირუსები მგრძნობიარეა W- ბენდის ციკლოტრონის გამოსხივების მოკლე პულსიების მიმართ. წერილი გარემოსდაცვითი ქიმიის შესახებ. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, Van Der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. გრიპის ვირუსის ინაქტივაცია ანტიგენურობის შესწავლისა და წინააღმდეგობის გამოკვლევებისთვის ფენოტიპური ნეირამინიდაზას ინჰიბიტორებისთვის. კლინიკური მიკრობიოლოგიის ჟურნალი. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. მიკროტალღური სტერილიზაციის მიმოხილვა. Guangdong Micronutrient Science. 2013; 20 (6): 67-70.
ლი ჯიზი. მიკროტალღების არათანაბარი ბიოლოგიური მოქმედებები საკვების მიკროორგანიზმებზე და მიკროტალღური სტერილიზაციის ტექნოლოგიაზე [JJ Southwestern Nationalities University (ბუნებრივი მეცნიერების გამოცემა). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Sars-Cov-2 Spike ცილის დენატურაცია ათერმული მიკროტალღური დასხივების დროს. სამეცნიერო ანგარიში 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr, et al. ეფექტური სტრუქტურული რეზონანსული ენერგიის გადაცემიდან მიკროტალღებიდან ვირუსებში შეზღუდული აკუსტიკური რხევები. სამეცნიერო ანგარიში 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. მიზნად ისახავდა ანტივირუსული თერაპია SARS-COV-2- ისთვის არაიონიზაციური რადიაციული თერაპიის გამოყენებით და ვირუსული პანდემიის მომზადება: მეთოდები, მეთოდები და პრაქტიკული შენიშვნები კლინიკური გამოყენებისთვის. Plos ერთი. 2021; 16 (5): E0251780.
იანგ ჰუიმინგი. მიკროტალღური სტერილიზაცია და მასზე გავლენის ფაქტორები. ჩინური სამედიცინო ჟურნალი. 1993; (04): 246-51.
გვერდი WJ, Martin WG მიკრობების გადარჩენა მიკროტალღურ ღუმელში. შეგიძლიათ J მიკროორგანიზმები. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS მიკროტალღური ან ავტოკლავური მკურნალობა ანადგურებს ინფექციური ბრონქიტის ვირუსისა და ფრინველის პნევმოვირუსის ინფექციას, მაგრამ მათ საშუალებას აძლევს მათ გამოვლინდეს საპირისპირო ტრანსკრიპტაზის პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის გამოყენებით. ფრინველის დაავადება. 2004; 33 (3): 303-6.
ბენ-შოშან მ. ძუძუთი კვების წამალი. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. SARS-COV-2 ვირუსის მიკროტალღური რეზონანსული შეწოვა. სამეცნიერო ანგარიში 2022; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Sellala FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH და ა.შ. UV-C (254 ნმ) SARS-COV-2 ლეტალური დოზა. მსუბუქი დიაგნოსტიკა Photodyne Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, De Samber M და ა.შ. SARS-COV-2– ის სწრაფი და სრული ინაქტივაცია UV-C– ით. სამეცნიერო ანგარიში 2020; 10 (1): 22421.