تأثیر امواج الکترومغناطیسی بر ویروس های بیماری زا و مکانیسم های مرتبط: بررسی در مجله ویروس شناسی

عفونت های ویروسی بیماری زا به یک مشکل مهم بهداشت عمومی در سراسر جهان تبدیل شده است. ویروس ها می توانند تمام موجودات سلولی را آلوده کرده و درجات مختلفی از آسیب و آسیب ایجاد کنند و منجر به بیماری و حتی مرگ شوند. با شیوع ویروس های بسیار بیماری زا مانند سندرم حاد تنفسی حاد Coronavirus 2 (SARS-COV-2) ، نیاز فوری به ایجاد روشهای مؤثر و ایمن برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا وجود دارد. روشهای سنتی برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا عملی است اما محدودیت هایی دارند. با ویژگی های قدرت نافذ زیاد ، رزونانس فیزیکی و آلودگی ، امواج الکترومغناطیسی به یک استراتژی بالقوه برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا تبدیل شده و توجه فزاینده ای را به خود جلب می کنند. این مقاله مروری بر نشریات اخیر در مورد تأثیر امواج الکترومغناطیسی بر ویروس های بیماری زا و مکانیسم های آنها و همچنین چشم انداز استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا و همچنین ایده ها و روش های جدید برای چنین غیرفعال سازی ارائه می دهد.
بسیاری از ویروس ها به سرعت گسترش می یابند ، برای مدت طولانی ادامه می یابند ، بسیار بیماری زا هستند و می توانند باعث اپیدمی جهانی و خطرات جدی برای سلامتی شوند. پیشگیری ، تشخیص ، آزمایش ، ریشه کن کردن و درمان مراحل کلیدی برای متوقف کردن شیوع ویروس است. از بین بردن سریع و کارآمد ویروس های بیماری زا شامل حذف پیشگیری کننده ، محافظ و منبع است. غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا توسط تخریب فیزیولوژیکی برای کاهش عفونت ، بیماری زایی و ظرفیت تولید مثل ، یک روش مؤثر برای از بین بردن آنها است. روشهای سنتی ، از جمله درجه حرارت بالا ، مواد شیمیایی و اشعه یونیزه کننده ، می توانند به طور موثری ویروس های بیماری زا را غیرفعال کنند. با این حال ، این روش ها هنوز هم محدودیت هایی دارند. بنابراین ، هنوز هم نیاز فوری به تدوین استراتژی های نوآورانه برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا وجود دارد.
انتشار امواج الکترومغناطیسی مزایای قدرت نفوذ بالا ، گرمایش سریع و یکنواخت ، رزونانس با میکروارگانیسم ها و انتشار پلاسما را دارد و انتظار می رود به روشی عملی برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا تبدیل شود [1،2،3]. توانایی امواج الکترومغناطیسی برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا در قرن گذشته نشان داده شد [4]. در سالهای اخیر ، استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا ، توجه فزاینده ای را به خود جلب کرده است. در این مقاله به بررسی تأثیر امواج الکترومغناطیسی بر ویروس های بیماری زا و مکانیسم های آنها می پردازیم که می تواند به عنوان یک راهنمای مفید برای تحقیقات اساسی و کاربردی باشد.
خصوصیات مورفولوژیکی ویروس ها می تواند توابع مانند بقا و عفونت را منعکس کند. نشان داده شده است که امواج الکترومغناطیسی ، به ویژه با فرکانس فوق العاده بالا (UHF) و فرکانس فوق العاده بالا (EHF) امواج الکترومغناطیسی ، می توانند مورفولوژی ویروس ها را مختل کنند.
باکتریوفاژ MS2 (MS2) اغلب در زمینه های تحقیقاتی مختلف مانند ارزیابی ضد عفونی ، مدل سازی جنبشی (آبی) و خصوصیات بیولوژیکی مولکولهای ویروسی مورد استفاده قرار می گیرد [5 ، 6]. وو دریافت که مایکروویو در 2450 مگاهرتز و 700 وات باعث تجمع و انقباض قابل توجه فاژهای آبزی MS2 پس از 1 دقیقه از تابش مستقیم می شود [1]. پس از بررسی های بیشتر ، وقفه در سطح فاژ MS2 نیز مشاهده شد [7]. Kaczmarczyk [8] تعلیق نمونه های Coronavirus 229E (COV-229E) را به امواج میلی متر با فرکانس 95 گیگاهرتز و چگالی قدرت 70 تا 100 W/cm2 برای 0.1 ثانیه در معرض دید قرار داد. سوراخ های بزرگی را می توان در پوسته کروی خشن ویروس یافت ، که منجر به از بین رفتن محتوای آن می شود. قرار گرفتن در معرض امواج الکترومغناطیسی می تواند برای اشکال ویروسی مخرب باشد. با این حال ، تغییر در خواص مورفولوژیکی ، مانند شکل ، قطر و صافی سطح ، پس از قرار گرفتن در معرض ویروس با تابش الکترومغناطیسی ناشناخته است. بنابراین ، تجزیه و تحلیل رابطه بین ویژگی های مورفولوژیکی و اختلالات عملکردی ، که می تواند شاخص های ارزشمند و مناسب برای ارزیابی غیرفعال سازی ویروس را فراهم کند ، مهم است.
ساختار ویروسی معمولاً از یک اسید نوکلئیک داخلی (RNA یا DNA) و یک کپسید خارجی تشکیل شده است. اسیدهای نوکلئیک خصوصیات ژنتیکی و تکثیر ویروس ها را تعیین می کنند. کپسید لایه بیرونی زیر واحد های پروتئینی مرتب شده ، داربست اساسی و مؤلفه آنتی ژن ذرات ویروسی است و همچنین از اسیدهای نوکلئیک محافظت می کند. بیشتر ویروس ها دارای ساختار پاکت تشکیل شده از لیپیدها و گلیکوپروتئین ها هستند. علاوه بر این ، پروتئین های پاکت ویژگی گیرنده ها را تعیین می کنند و به عنوان آنتی ژن های اصلی که سیستم ایمنی بدن می تواند تشخیص دهد ، خدمت می کنند. ساختار کامل یکپارچگی و پایداری ژنتیکی ویروس را تضمین می کند.
تحقیقات نشان داده است که امواج الکترومغناطیسی ، به ویژه امواج الکترومغناطیسی UHF ، می توانند به RNA ویروس های ایجاد کننده بیماری آسیب برساند. وو [1] به طور مستقیم محیط آبی ویروس MS2 را به مدت 2 دقیقه در مایکروویو 2450 مگاهرتز در معرض دید قرار داد و ژنهای رمزگذار پروتئین A ، پروتئین کپسید ، پروتئین تکثیر و پروتئین شکاف را با استفاده از الکتروفورز ژل و واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس تجزیه و تحلیل کرد. RT-PCR). این ژن ها با افزایش چگالی قدرت به تدریج از بین رفتند و حتی در بالاترین چگالی قدرت ناپدید شدند. به عنوان مثال ، بیان پروتئین A ژن (934 جفت باز) پس از قرار گرفتن در معرض امواج الکترومغناطیسی با قدرت 119 و 385 W به طور قابل توجهی کاهش یافته و کاملاً ناپدید می شود که چگالی قدرت به 700 W افزایش یابد. این داده ها نشان می دهد که امواج الکترومغناطیسی بسته به دوز ، می توانند ساختار اسید نوکلئیک از ویروس ها را از بین ببرند.
مطالعات اخیر نشان داده است که تأثیر امواج الکترومغناطیسی بر پروتئین های ویروسی بیماری زا عمدتا بر اساس اثر حرارتی غیرمستقیم آنها بر واسطه ها و تأثیر غیرمستقیم آنها بر سنتز پروتئین به دلیل تخریب اسیدهای نوکلئیک است [1 ، 3 ، 8 ، 9]. با این حال ، اثرات آترمی همچنین می تواند قطبیت یا ساختار پروتئین های ویروسی را تغییر دهد [1 ، 10 ، 11]. تأثیر مستقیم امواج الکترومغناطیسی بر پروتئین های ساختاری/غیر ساختاری اساسی مانند پروتئین های کپسید ، پروتئین های پاکت یا پروتئین های سنبله ویروس های بیماری زا هنوز هم نیاز به مطالعه بیشتر دارد. اخیراً پیشنهاد شده است که 2 دقیقه اشعه الکترومغناطیسی با فرکانس 2.45 گیگاهرتز با قدرت 700 وات می تواند با بخش های مختلف پروتئین از طریق تشکیل لکه های داغ و مزارع الکتریکی نوسان کننده از طریق اثرات صرفاً الکترومغناطیسی در تعامل باشد [12].
پاکت ویروس بیماری زا با توانایی آن در آلودگی یا ایجاد بیماری ارتباط نزدیکی دارد. مطالعات متعددی گزارش داده اند که امواج الکترومغناطیسی UHF و مایکروویو می توانند پوسته های ویروس های ایجاد کننده بیماری را از بین ببرند. همانطور که در بالا ذکر شد ، می توان سوراخ های متمایز را در پاکت ویروسی Coronavirus 229e پس از 0.1 قرار گرفتن در معرض موج دوم موج 95 گیگاهرتز با چگالی قدرت 70 تا 100 W/cm2 تشخیص داد [8]. تأثیر انتقال انرژی رزونانس امواج الکترومغناطیسی می تواند باعث استرس کافی برای از بین بردن ساختار پاکت ویروس شود. برای ویروس های پاکت شده ، پس از پارگی پاکت ، عفونت یا برخی فعالیت ها معمولاً کاهش می یابد یا کاملاً از بین می رود [13 ، 14]. یانگ [13] ویروس آنفلوانزا H3N2 (H3N2) و ویروس آنفلوانزا H1N1 (H1N1) را به مایکروویوها در 8.35 گیگاهرتز ، 320 W/m² و 7 گیگاهرتز ، 308 W/m² در معرض دید قرار داد. برای مقایسه سیگنال های RNA ویروس های بیماری زا در معرض امواج الکترومغناطیسی و یک مدل تکه تکه شده یخ زده و بلافاصله در نیتروژن مایع برای چندین چرخه ذوب شد ، RT-PCR انجام شد. نتایج نشان داد که سیگنال های RNA از دو مدل بسیار سازگار هستند. این نتایج نشان می دهد که ساختار فیزیکی ویروس مختل می شود و ساختار پاکت پس از قرار گرفتن در معرض تابش مایکروویو از بین می رود.
فعالیت ویروس را می توان با توانایی آن در آلودگی ، تکثیر و رونویسی مشخص کرد. عفونت یا فعالیت ویروسی معمولاً با اندازه گیری عناوین ویروسی با استفاده از سنجش پلاک ، دوز عفونی متوسط ​​کشت بافت (TCID50) یا فعالیت ژن گزارشگر لوسیفراز ارزیابی می شود. اما همچنین می توان آن را مستقیماً با جداسازی ویروس زنده یا با تجزیه و تحلیل آنتی ژن ویروسی ، تراکم ذرات ویروسی ، بقای ویروس و غیره ارزیابی کرد.
گزارش شده است که امواج الکترومغناطیسی UHF ، SHF و EHF می توانند به طور مستقیم آئروسل های ویروسی یا ویروس های ناشی از آب را غیرفعال کنند. وو [1] آئروسول باکتریوفاژ MS2 تولید شده توسط یک سحابییزر آزمایشگاهی به امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 2450 مگاهرتز و قدرت 700 W برای 1.7 دقیقه ، در حالی که میزان بقای باکتریوفاژ MS2 تنها 8.66 ٪ بود. مشابه آئروسل ویروسی MS2 ، 91.3 ٪ از MS2 آبی در طی 1.5 دقیقه پس از قرار گرفتن در معرض همان دوز امواج الکترومغناطیسی غیرفعال شد. علاوه بر این ، توانایی تابش الکترومغناطیسی برای غیرفعال کردن ویروس MS2 با چگالی قدرت و زمان قرار گرفتن در معرض همبستگی مثبت داشت. با این حال ، هنگامی که راندمان غیرفعال سازی به حداکثر مقدار خود می رسد ، با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض یا افزایش چگالی قدرت ، بازده غیرفعال سازی نمی تواند بهبود یابد. به عنوان مثال ، ویروس MS2 پس از قرار گرفتن در معرض 2450 مگاهرتز و 700 W الکترومغناطیسی ، حداقل بقا از 2.65 ٪ تا 4.37 ٪ داشت و با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض تغییر معنی داری مشاهده نشد. Siddharta [3] تعلیق کشت سلولی حاوی ویروس هپاتیت C (HCV)/ویروس نقص ایمنی انسان نوع 1 (HIV-1) با امواج الکترومغناطیسی در فرکانس 2450 مگاهرتز و قدرت 360 W را نشان می دهد. انتقال ویروس حتی در هنگام قرار گرفتن در کنار هم. هنگام تابش کشت سلول های HCV و سیستم تعلیق HIV-1 با امواج الکترومغناطیسی کم مصرف با فرکانس 2450 مگاهرتز ، 90 W یا 180 W ، تغییر در تیتر ویروس ، تعیین شده توسط فعالیت گزارشگر لوسیفراز و تغییر قابل توجهی در عفونت ویروسی مشاهده شد. در 600 و 800 وات به مدت 1 دقیقه ، عفونت هر دو ویروس به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد ، که اعتقاد بر این است که مربوط به قدرت تابش موج الکترومغناطیسی و زمان قرار گرفتن در معرض دما بحرانی است.
Kaczmarczyk [8] برای اولین بار نشان دهنده ماندگاری امواج الکترومغناطیسی EHF در برابر ویروس های بیماری زا در آب در سال 2021 بود. آنها نمونه هایی از Coronavirus 229E یا Poliovirus (PV) را در معرض امواج الکترومغناطیسی در فرکانس 95 گیگاهرتز و یک چگالی قدرت 70 تا 1000 تا 1000 به مدت 1000 W/CM2 قرار دادند. راندمان غیرفعال سازی دو ویروس بیماری زا به ترتیب 99.98 ٪ و 375 ٪ 99. بود. که نشان می دهد امواج الکترومغناطیسی EHF دارای چشم انداز کاربرد گسترده ای در زمینه غیرفعال سازی ویروس هستند.
اثربخشی غیرفعال شدن UHF ویروس ها نیز در رسانه های مختلف مانند شیر مادر و برخی از موادی که معمولاً در خانه استفاده می شود ، ارزیابی شده است. محققان ماسک های بیهوشی آلوده به آدنو ویروس (ADV) ، پلی ویروس نوع 1 (PV-1) ، تبخال 1 (HV-1) و رینو ویروس (RHV) را در معرض تابش الکترومغناطیسی با فرکانس 2450 مگاهرتز و قدرت 720 وات قرار دادند. آنها گزارش دادند كه آزمایشات مربوط به آنتی ژن های ADV و PV-1 منفی شد و عناوین HV-1 ، PIV-3 و RHV به صفر كاهش یافتند و این نشانگر غیرفعال كامل همه ویروس ها پس از 4 دقیقه قرار گرفتن در معرض [15 ، 16]. Elhafi [17] مستقیم سواب های آلوده به ویروس برونشیت عفونی مرغی (IBV) ، پنوموویروس مرغی (APV) ، ویروس بیماری نیوکاسل (NDV) و ویروس آنفلوانزا مرغی (AIV) را به 2450 مگاهرتز ، 900 W مایکرووی مایکرووی. عفونت خود را از دست دهید. در میان آنها ، APV و IBV علاوه بر این در فرهنگ های اندامهای تراشه به دست آمده از جنین جوجه نسل 5 تشخیص داده شدند. اگرچه ویروس نمی تواند جدا شود ، اسید نوکلئیک ویروسی هنوز توسط RT-PCR تشخیص داده شد. بن شوشان [18] به طور مستقیم 2450 مگاهرتز ، 750 W امواج الکترومغناطیسی را در معرض 15 نمونه شیر مادر مثبت (CMV) به مدت 30 ثانیه قرار داد. تشخیص آنتی ژن توسط پوسته-رسانه ای غیرفعال کامل CMV را نشان داد. با این حال ، در 500 W ، 2 از 15 نمونه به غیرفعال شدن کامل دست نیافته ، که این نشانگر همبستگی مثبت بین راندمان غیرفعال سازی و قدرت امواج الکترومغناطیسی است.
همچنین شایان ذکر است که یانگ [13] فرکانس رزونانس بین امواج الکترومغناطیسی و ویروس ها را بر اساس مدلهای فیزیکی ایجاد شده پیش بینی کرد. سیستم تعلیق ذرات ویروس H3N2 با چگالی 1014 m-1014 M-3 ، تولید شده توسط سلولهای کلیه سگ های حساس به ویروس مادین داربی (MDCK) ، مستقیماً در معرض امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 8 گیگاهرتز و قدرت 820 W/m² به مدت 15 دقیقه قرار گرفت. سطح غیرفعال بودن ویروس H3N2 به 100 ٪ می رسد. با این حال ، در یک آستانه نظری 82 W/m2 ، تنها 38 ٪ از ویروس H3N2 غیرفعال شد ، نشان می دهد که کارآیی غیرفعال ویروس با واسطه EM نزدیک به چگالی قدرت است. بر اساس این مطالعه ، باربورا [14] دامنه فرکانس رزونانس (8.5-20 گیگاهرتز) را بین امواج الکترومغناطیسی و SARS-COV-2 محاسبه کرد و نتیجه گرفت که 1014 M-3 M-3 از SARS-COV-2 در معرض امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 10-17 گیگاهرتز و یک عمر 100 ٪ W/M2 For-M2 For 1 W/M2 For 1 W/M2 یک مطالعه جدید توسط وانگ [19] نشان داد که فرکانس های رزونانس SARS-COV-2 4 و 7.5 گیگاهرتز است که وجود فرکانس های رزونانس مستقل از تیتر ویروس را تأیید می کند.
در نتیجه ، می توان گفت که امواج الکترومغناطیسی می توانند بر آئروسل ها و تعلیق ها و همچنین فعالیت ویروس ها بر روی سطوح تأثیر بگذارند. مشخص شد که اثربخشی غیرفعال سازی نزدیک به فرکانس و قدرت امواج الکترومغناطیسی و محیط مورد استفاده برای رشد ویروس است. علاوه بر این ، فرکانس های الکترومغناطیسی مبتنی بر رزونانس فیزیکی برای غیرفعال کردن ویروس بسیار مهم است [2 ، 13]. تاکنون تأثیر امواج الکترومغناطیسی بر فعالیت ویروس های بیماری زا عمدتا بر تغییر عفونت متمرکز شده است. با توجه به مکانیسم پیچیده ، مطالعات متعددی تأثیر امواج الکترومغناطیسی در تکثیر و رونویسی ویروس های بیماری زا را گزارش کرده اند.
مکانیسم هایی که از طریق آن امواج الکترومغناطیسی ویروس ها را غیرفعال می کنند ، از نزدیک با نوع ویروس ، فرکانس و قدرت امواج الکترومغناطیسی و محیط رشد ویروس ارتباط دارند ، اما تا حد زیادی ناشناخته هستند. تحقیقات اخیر بر مکانیسم های انتقال انرژی رزونانس حرارتی ، آترمی و ساختاری متمرکز شده است.
اثر حرارتی به عنوان افزایش دما ناشی از چرخش با سرعت بالا ، برخورد و اصطکاک مولکول های قطبی در بافت های تحت تأثیر امواج الکترومغناطیسی درک می شود. با توجه به این خاصیت ، امواج الکترومغناطیسی می توانند دمای ویروس را در بالای آستانه تحمل فیزیولوژیکی بالا ببرند و باعث مرگ ویروس می شوند. با این حال ، ویروس ها حاوی تعداد کمی مولکول قطبی هستند ، که نشان می دهد اثرات حرارتی مستقیم بر ویروس ها نادر است [1]. در مقابل ، مولکول های قطبی بیشتری در محیط و محیط مانند مولکول های آب وجود دارد که مطابق با میدان الکتریکی متناوب که توسط امواج الکترومغناطیسی هیجان زده می شوند ، حرکت می کنند و از طریق اصطکاک گرما ایجاد می کنند. سپس گرما به ویروس منتقل می شود تا دمای آن افزایش یابد. هنگامی که آستانه تحمل بیش از حد باشد ، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها از بین می روند که در نهایت باعث کاهش عفونت می شود و حتی ویروس را نیز غیرفعال می کند.
چندین گروه گزارش داده اند که امواج الکترومغناطیسی می توانند عفونت ویروس ها را از طریق قرار گرفتن در معرض حرارتی کاهش دهند [1 ، 3 ، 8]. Kaczmarczyk [8] تعلیق در معرض Coronavirus 229E در امواج الکترومغناطیسی در فرکانس 95 گیگاهرتز با چگالی قدرت 70 تا 100 W/cm² برای 0.2-0.7 ثانیه قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما 100 درجه سانتیگراد در طی این فرایند به از بین رفتن مورفولوژی ویروس و کاهش فعالیت ویروس کمک کرده است. این اثرات حرارتی را می توان با عملکرد امواج الکترومغناطیسی روی مولکول های آب اطراف توضیح داد. Siddharta [3] تعلیق سلول های حاوی HCV حاوی HCV از ژنوتیپ های مختلف ، از جمله GT1A ، GT2A ، GT3A ، GT4A ، GT5A ، GT6A و GT7A ، با امواج الکترومغناطیسی در یک فرکانس 2450 MHz و یک قدرت 90 W و 80 W و 180 W ، 360 W ، 360 W ، 360 W ، متوسط ​​از 26 درجه سانتیگراد تا 92 درجه سانتیگراد ، تابش الکترومغناطیسی باعث کاهش عفونت ویروس یا ویروس کاملاً غیرفعال شده است. اما HCV برای مدت کوتاهی در قدرت کم (90 یا 180 W ، 3 دقیقه) یا قدرت بالاتر (600 یا 800 W ، 1 دقیقه) در معرض امواج الکترومغناطیسی قرار گرفت ، در حالی که افزایش قابل توجهی در دما و تغییر قابل توجهی در ویروس مشاهده نشد.
نتایج فوق نشان می دهد که اثر حرارتی امواج الکترومغناطیسی یک عامل اصلی مؤثر بر عفونت یا فعالیت ویروس های بیماری زا است. علاوه بر این ، مطالعات بیشماری نشان داده اند که اثر حرارتی تابش الکترومغناطیسی ویروس های بیماری زا را به طور مؤثرتر از UV-C و گرمایش معمولی غیرفعال می کند [8 ، 20 ، 21 ، 22 ، 23 ، 24].
علاوه بر اثرات حرارتی ، امواج الکترومغناطیسی همچنین می توانند قطبیت مولکول ها مانند پروتئین های میکروبی و اسیدهای نوکلئیک را تغییر داده و باعث چرخش و لرزش مولکول ها شوند و در نتیجه باعث کاهش زنده ماندن یا حتی مرگ شود [10]. اعتقاد بر این است که تغییر سریع قطبیت امواج الکترومغناطیسی باعث قطبش پروتئین می شود ، که منجر به پیچاندن و انحنای ساختار پروتئین و در نهایت به دناتوراسیون پروتئین می شود [11].
اثر غیردولتی امواج الکترومغناطیسی بر غیرفعال شدن ویروس بحث برانگیز است ، اما بیشتر مطالعات نتایج مثبتی را نشان داده اند [1 ، 25]. همانطور که در بالا اشاره کردیم ، امواج الکترومغناطیسی می توانند به طور مستقیم به پروتئین پاکت ویروس MS2 نفوذ کرده و اسید نوکلئیک ویروس را از بین ببرند. علاوه بر این ، آئروسل های ویروس MS2 نسبت به MS2 آبی نسبت به امواج الکترومغناطیسی بسیار حساس هستند. با توجه به مولکول های قطبی کمتر ، مانند مولکول های آب ، در محیط اطراف آئروسل های ویروس MS2 ، اثرات آترمی ممکن است نقش مهمی در غیرفعال شدن ویروس با واسطه موج الکترومغناطیسی داشته باشد [1].
پدیده رزونانس به تمایل یک سیستم فیزیکی برای جذب انرژی بیشتر از محیط خود در فرکانس طبیعی و طول موج آن اشاره دارد. رزونانس در بسیاری از مناطق طبیعت رخ می دهد. مشخص است که ویروس ها با مایکروویو با همان فرکانس در یک حالت قطبی آکوستیک محدود ، یک پدیده رزونانس طنین انداز می شوند [2 ، 13 ، 26]. حالت های رزونانس تعامل بین یک موج الکترومغناطیسی و ویروس توجه بیشتری را به خود جلب می کند. تأثیر انتقال انرژی رزونانس ساختاری کارآمد (SRET) از امواج الکترومغناطیسی به نوسانات آکوستیک بسته (CAV) در ویروس ها می تواند منجر به پارگی غشای ویروسی شود. علاوه بر این ، اثربخشی کلی SRET مربوط به ماهیت محیط است ، جایی که اندازه و pH ذرات ویروسی به ترتیب فرکانس رزونانس و جذب انرژی را تعیین می کند [2 ، 13 ، 19].
اثر رزونانس فیزیکی امواج الکترومغناطیسی نقش مهمی در غیرفعال کردن ویروس های پاکت دار ، که توسط یک غشای دو لایه تعبیه شده در پروتئین های ویروسی احاطه شده است. محققان دریافتند که غیرفعال کردن H3N2 توسط امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 6 گیگاهرتز و چگالی قدرت 486 W/m² عمدتاً در اثر پارگی فیزیکی پوسته به دلیل اثر رزونانس ایجاد شده است [13]. دمای تعلیق H3N2 تنها 7 درجه سانتیگراد پس از 15 دقیقه قرار گرفتن در معرض افزایش یافته است ، با این حال ، برای غیرفعال کردن ویروس H3N2 انسان با گرمایش حرارتی ، دمای بالاتر از 55 درجه سانتیگراد مورد نیاز است [9]. پدیده های مشابه برای ویروس هایی مانند SARS-COV-2 و H3N1 مشاهده شده است [13 ، 14]. علاوه بر این ، غیرفعال کردن ویروس ها توسط امواج الکترومغناطیسی منجر به تخریب ژنوم RNA ویروسی نمی شود [1،13،14]. بنابراین ، غیرفعال کردن ویروس H3N2 توسط رزونانس فیزیکی به جای قرار گرفتن در معرض حرارتی ترویج شد [13].
در مقایسه با اثر حرارتی امواج الکترومغناطیسی ، غیرفعال کردن ویروس ها توسط رزونانس فیزیکی به پارامترهای دوز کمتری نیاز دارد ، که زیر استانداردهای ایمنی مایکروویو است که توسط انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک ایجاد شده است (IEEE) [2 ، 13]. فرکانس و دوز قدرت رزونانس به خصوصیات فیزیکی ویروس مانند اندازه ذرات و کشش بستگی دارد و تمام ویروس های موجود در فرکانس رزونانس می توانند به طور مؤثر برای غیرفعال سازی هدف قرار گیرند. با توجه به میزان نفوذ زیاد ، عدم وجود اشعه یونیزه کننده و ایمنی خوب ، غیرفعال سازی ویروس با واسطه اثر آترمی CPET نویدبخش برای درمان بیماریهای بدخیم انسان ناشی از ویروس های بیماری زا است [14 ، 26].
با توجه به اجرای غیرفعال شدن ویروس ها در فاز مایع و بر روی سطح رسانه های مختلف ، امواج الکترومغناطیسی می توانند به طور موثری با ذرات معلق در ویروس برخورد کنند [1 ، 26] ، که این یک دستیابی به موفقیت است و برای کنترل انتقال ویروس و جلوگیری از انتقال ویروس در جامعه از اهمیت بالایی برخوردار است. اپیدمی. علاوه بر این ، کشف خصوصیات رزونانس فیزیکی امواج الکترومغناطیسی در این زمینه از اهمیت زیادی برخوردار است. تا زمانی که فرکانس رزونانس یک ویروس خاص و امواج الکترومغناطیسی شناخته شده باشد ، تمام ویروس های موجود در محدوده فرکانس رزونانس زخم را می توان هدف قرار داد ، که با روشهای غیرفعال سازی ویروس سنتی قابل دستیابی نیست [13،14،26]. غیرفعال سازی الکترومغناطیسی ویروس ها یک تحقیق امیدوارکننده با تحقیق عالی و ارزش و پتانسیل کاربردی است.
در مقایسه با فناوری کشتار ویروس سنتی ، امواج الکترومغناطیسی ویژگی های محافظت از محیط زیست ساده ، مؤثر و عملی هنگام کشتن ویروس ها را به دلیل خاصیت فیزیکی منحصر به فرد خود دارند [2 ، 13]. با این حال ، بسیاری از مشکلات باقی مانده است. اول ، دانش مدرن محدود به خصوصیات بدنی امواج الکترومغناطیسی است و مکانیسم استفاده از انرژی در هنگام انتشار امواج الکترومغناطیسی فاش نشده است [10 ، 27]. مایکروویو ، از جمله امواج میلی متر ، به طور گسترده ای برای مطالعه غیرفعال سازی ویروس و مکانیسم های آن مورد استفاده قرار گرفته است ، با این حال ، مطالعات مربوط به امواج الکترومغناطیسی در فرکانس های دیگر ، به ویژه در فرکانس های 100 کیلوهرتز تا 300 مگاهرتز و از 300 گیگاهرتز تا 10 THz ، گزارش نشده است. ثانیا ، مکانیسم کشتن ویروس های بیماری زا توسط امواج الکترومغناطیسی روشن نشده است ، و فقط ویروس های کروی و میله ای شکل مورد مطالعه قرار گرفته است [2]. علاوه بر این ، ذرات ویروس کوچک ، عاری از سلول هستند ، به راحتی جهش یافته و به سرعت پخش می شوند که می تواند از غیرفعال شدن ویروس جلوگیری کند. برای غلبه بر مانع ویروس های غیرفعال کننده بیماری زا ، فناوری موج الکترومغناطیسی هنوز باید بهبود یابد. سرانجام ، جذب زیاد انرژی تابشی توسط مولکول های قطبی در محیط مانند مولکول های آب منجر به از بین رفتن انرژی می شود. علاوه بر این ، اثربخشی SRET ممکن است تحت تأثیر چندین مکانیسم ناشناس در ویروس ها باشد [28]. اثر SRET همچنین می تواند ویروس را برای سازگاری با محیط آن تغییر دهد و در نتیجه مقاومت در برابر امواج الکترومغناطیسی ایجاد شود [29].
در آینده ، فناوری غیرفعال سازی ویروس با استفاده از امواج الکترومغناطیسی باید بیشتر بهبود یابد. تحقیقات علمی اساسی باید با هدف روشن کردن مکانیسم غیرفعال سازی ویروس توسط امواج الکترومغناطیسی انجام شود. به عنوان مثال ، مکانیسم استفاده از انرژی ویروس ها هنگام قرار گرفتن در معرض امواج الکترومغناطیسی ، مکانیسم دقیق عمل غیر حرارتی که ویروس های بیماری زا را از بین می برد ، و مکانیسم اثر SRET بین امواج الکترومغناطیسی و انواع مختلف ویروس ها باید به طور سیستماتیک روشن شود. تحقیقات کاربردی باید بر نحوه جلوگیری از جذب بیش از حد انرژی تابش توسط مولکول های قطبی ، بررسی تأثیر امواج الکترومغناطیسی فرکانسهای مختلف بر ویروس های مختلف بیماری زا و بررسی اثرات غیر حرارتی امواج الکترومغناطیسی در تخریب ویروس های بیماری زا متمرکز شود.
امواج الکترومغناطیسی به روشی امیدوار کننده برای غیرفعال کردن ویروس های بیماری زا تبدیل شده اند. فناوری موج الکترومغناطیسی مزایای آلودگی کم ، کم هزینه و راندمان غیرفعال سازی ویروس پاتوژن بالا را دارد که می تواند بر محدودیت های فناوری سنتی ضد ویروس غلبه کند. با این حال ، تحقیقات بیشتر برای تعیین پارامترهای فناوری موج الکترومغناطیسی و روشن شدن مکانیسم غیرفعال سازی ویروس مورد نیاز است.
دوز مشخصی از تابش موج الکترومغناطیسی می تواند ساختار و فعالیت بسیاری از ویروس های بیماری زا را از بین ببرد. کارایی غیرفعال سازی ویروس از نزدیک با فرکانس ، چگالی قدرت و زمان قرار گرفتن در معرض ارتباط دارد. علاوه بر این ، مکانیسم های بالقوه شامل اثرات رزونانس حرارتی ، آترمی و ساختاری انتقال انرژی است. در مقایسه با فن آوری های ضد ویروسی سنتی ، غیرفعال سازی ویروس مبتنی بر موج الکترومغناطیسی مزایای سادگی ، راندمان بالا و آلودگی کم را دارد. بنابراین ، غیرفعال سازی ویروس با واسطه موج الکترومغناطیسی به یک روش ضد ویروسی امیدوار کننده برای کاربردهای آینده تبدیل شده است.
تو یو تأثیر تابش مایکروویو و پلاسما سرد بر فعالیت بیوائروسول و مکانیسم های مرتبط. دانشگاه پکن. سال 2013.
Sun CK ، Tsai YC ، Chen Ye ، Liu TM ، Chen HY ، Wang HC et al. اتصال دو قطبی رزونانس مایکروویو و نوسانات صوتی محدود در باکولوویروس ها. گزارش علمی 2017 ؛ 7 (1): 4611.
Siddharta A ، Pfaender S ، Malassa A ، Doerrbecker J ، Anggakusuma ، Engelmann M ، et al. غیرفعال سازی مایکروویو HCV و HIV: یک رویکرد جدید برای جلوگیری از انتقال ویروس در بین مصرف کنندگان مواد مخدر. گزارش علمی 2016 ؛ 6: 36619.
Yan SX ، Wang RN ، Cai YJ ، Song YL ، QV HL. بررسی و مشاهده تجربی آلودگی اسناد بیمارستان توسط ضد عفونی مایکروویو [J] مجله پزشکی چینی. 1987 ؛ 4: 221-2.
مطالعه اولیه Sun WEI از مکانیسم غیرفعال سازی و اثربخشی دیکلرویزوسیانات سدیم در برابر باکتریوفاژ MS2. دانشگاه سیچوان. 2007.
مطالعه مقدماتی یانگ لی از اثر غیرفعال سازی و مکانیسم عملکرد O-phthalaldehyde در باکتریوفاژ MS2. دانشگاه سیچوان. 2007.
وو یو ، خانم یائو. غیرفعال کردن ویروس هوا در محل توسط تابش مایکروویو. بولتن علوم چینی. 2014 ؛ 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS ، Marsai KS ، Shevchenko S. ، Pilosof M. ، Levy N. ، Einat M. et al. Coronaviruses و Polioviruses نسبت به پالس های کوتاه تابش سیکلوترون باند W حساس هستند. نامه شیمی محیط زیست. 2021 ؛ 19 (6): 3967-72.
Yonges M ، Liu VM ، Van Der Vries E ، Jacobi R ، Pronk I ، Boog S ، et al. غیرفعال شدن ویروس آنفلوانزا برای مطالعات آنتی ژن و سنجش مقاومت در برابر مهار کننده های نورامینیداز فنوتیپی. مجله میکروبیولوژی بالینی. 2010 ؛ 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi ، Zhang Lijia ، Liu Yujia ، Li Yu ، Zhang Jia ، Lin Fujia ، et al. نمای کلی از عقیم سازی مایکروویو. علم ریز مغذی گوانگدونگ. 2013 ؛ 20 (6): 67-70.
لی جیزی. اثرات بیولوژیکی غیردولتی مایکروویوها بر میکروارگانیسم های غذایی و فناوری عقیم سازی مایکروویو [دانشگاه JJ جنوب غربی دانشگاه (نسخه علوم طبیعی). 2006 ؛ 6: 1219–22.
Afagi P ، Lapolla MA ، Gandhi K. SARS-COV-2 سنبله دناتوراسیون بر تابش مایکروویو Athermic. گزارش علمی 2021 ؛ 11 (1): 23373.
Yang SC ، Lin HC ، Liu TM ، Lu JT ، Hong WT ، Huang YR ، et al. انتقال انرژی رزونانس ساختاری کارآمد از مایکروویو به نوسانات صوتی محدود در ویروس ها. گزارش علمی 2015 ؛ 5: 18030.
Barbora A ، Minnes R. درمان ضد ویروسی هدفمند با استفاده از پرتودرمانی غیر یونیزر برای SARS-COV-2 و آماده سازی برای همه گیر ویروسی: روش ها ، روش ها و یادداشت های تمرین برای کاربردهای بالینی. PLOS یکی. 2021 ؛ 16 (5): E0251780.
یانگ هویمینگ. عقیم سازی مایکروویو و عوامل مؤثر بر آن. مجله پزشکی چینی. 1993 ؛ (04): 246-51.
صفحه WJ ، مارتین WG بقای میکروب ها در اجاق های مایکروویو. شما می توانید میکروارگانیسم ها را داشته باشید. 1978 ؛ 24 (11): 1431-3.
Elhafi G. ، Naylor SJ ، Savage KE ، Microwave یا Autoclave Jones RS ، عفونت ویروس برونشیت عفونی و ذات الریه مرغی را از بین می برد ، اما به آنها اجازه می دهد تا با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس تشخیص داده شوند. بیماری مرغ 2004 ؛ 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M. ، Mandel D. ، Lubezki R. ، Dollberg S. ، Mimouni FB از بین بردن مایکروویو از سیتومگالوویروس از شیر مادر: یک مطالعه مقدماتی. داروی شیردهی. 2016 ؛ 11: 186-7.
Wang PJ ، Pang YH ، Huang SY ، Fang JT ، Chang SY ، Shih Sr ، et al. جذب رزونانس مایکروویو ویروس SARS-COV-2. گزارش علمی 2022 ؛ 12 (1): 12596.
Sabino CP ، Sellera FP ، Sales-Medina DF ، Machado RRG ، Durigon EL ، Freitas-Junior LH و غیره. UV-C (254 نانومتر) دوز کشنده SARS-COV-2. Photodyne Diagnostics Light. 2020 ؛ 32: 101995.
Storm N ، McKay LGA ، Downs SN ، Johnson RI ، Birru D ، De Samber M و غیره. غیرفعال سازی سریع و کامل SARS-COV-2 توسط UV-C. گزارش علمی 2020 ؛ 10 (1): 22421.