Effekter af elektromagnetiske bølger på patogene vira og relaterede mekanismer: en gennemgang i Journal of Virology

Patogene virusinfektioner er blevet et stort folkesundhedsproblem på verdensplan. Vira kan inficere alle cellulære organismer og forårsage forskellige grader af skade og skade, hvilket fører til sygdom og endda død. Med forekomsten af ​​højpatogene vira såsom alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), er der et presserende behov for at udvikle effektive og sikre metoder til at inaktivere patogene vira. Traditionelle metoder til inaktivering af patogene vira er praktiske, men har nogle begrænsninger. Med karakteristika af høj gennemtrængende kraft, fysisk resonans og ingen forurening er elektromagnetiske bølger blevet en potentiel strategi for inaktivering af patogene vira og tiltrækker sig stigende opmærksomhed. Denne artikel giver et overblik over nyere publikationer om virkningen af ​​elektromagnetiske bølger på patogene vira og deres mekanismer, såvel som udsigterne for brugen af ​​elektromagnetiske bølger til inaktivering af patogene vira, samt nye ideer og metoder til en sådan inaktivering.
Mange vira spredes hurtigt, varer ved i lang tid, er højpatogene og kan forårsage globale epidemier og alvorlige sundhedsrisici. Forebyggelse, påvisning, testning, udryddelse og behandling er nøgletrin for at stoppe spredningen af ​​virussen. Hurtig og effektiv eliminering af patogene vira omfatter profylaktisk, beskyttende og kildeeliminering. Inaktivering af patogene vira ved fysiologisk ødelæggelse for at reducere deres infektivitet, patogenicitet og reproduktionsevne er en effektiv metode til deres eliminering. Traditionelle metoder, herunder høj temperatur, kemikalier og ioniserende stråling, kan effektivt inaktivere patogene vira. Disse metoder har dog stadig nogle begrænsninger. Derfor er der stadig et presserende behov for at udvikle innovative strategier til inaktivering af patogene vira.
Emissionen af ​​elektromagnetiske bølger har fordelene ved høj penetreringskraft, hurtig og ensartet opvarmning, resonans med mikroorganismer og plasmafrigivelse og forventes at blive en praktisk metode til inaktivering af patogene vira [1,2,3]. Elektromagnetiske bølgers evne til at inaktivere patogene vira blev demonstreret i det sidste århundrede [4]. I de senere år har brugen af ​​elektromagnetiske bølger til inaktivering af patogene vira tiltrukket sig stigende opmærksomhed. Denne artikel diskuterer effekten af ​​elektromagnetiske bølger på patogene vira og deres mekanismer, som kan tjene som en nyttig guide til grundlæggende og anvendt forskning.
De morfologiske karakteristika af vira kan afspejle funktioner som overlevelse og smitteevne. Det er blevet påvist, at elektromagnetiske bølger, især ultrahøjfrekvente (UHF) og ultrahøjfrekvente (EHF) elektromagnetiske bølger, kan forstyrre viras morfologi.
Bakteriofag MS2 (MS2) bruges ofte i forskellige forskningsområder såsom desinfektionsevaluering, kinetisk modellering (vandig) og biologisk karakterisering af virale molekyler [5, 6]. Wu fandt ud af, at mikrobølger ved 2450 MHz og 700 W forårsagede aggregering og signifikant svind af MS2 akvatiske fager efter 1 minuts direkte bestråling [1]. Efter yderligere undersøgelse blev der også observeret et brud i overfladen af ​​MS2-fagen [7]. Kaczmarczyk [8] udsatte suspensioner af prøver af coronavirus 229E (CoV-229E) for millimeterbølger med en frekvens på 95 GHz og en effekttæthed på 70 til 100 W/cm2 i 0,1 s. Store huller kan findes i virussens ru sfæriske skal, hvilket fører til tab af dets indhold. Eksponering for elektromagnetiske bølger kan være ødelæggende for virale former. Ændringer i morfologiske egenskaber, såsom form, diameter og overfladeglathed, efter eksponering for virussen med elektromagnetisk stråling er imidlertid ukendte. Derfor er det vigtigt at analysere forholdet mellem morfologiske træk og funktionelle lidelser, som kan give værdifulde og bekvemme indikatorer til vurdering af virusinaktivering [1].
Den virale struktur består normalt af en intern nukleinsyre (RNA eller DNA) og en ekstern capsid. Nukleinsyrer bestemmer viruss genetiske og replikationsegenskaber. Capsiden er det ydre lag af regelmæssigt arrangerede proteinunderenheder, den grundlæggende stillads og antigene komponent af virale partikler og beskytter også nukleinsyrer. De fleste vira har en kappestruktur, der består af lipider og glykoproteiner. Desuden bestemmer kappeproteiner specificiteten af ​​receptorerne og fungerer som de vigtigste antigener, som værtens immunsystem kan genkende. Den komplette struktur sikrer virussens integritet og genetiske stabilitet.
Forskning har vist, at elektromagnetiske bølger, især UHF elektromagnetiske bølger, kan beskadige RNA fra sygdomsfremkaldende vira. Wu [1] eksponerede direkte det vandige miljø af MS2-virussen for 2450 MHz mikrobølger i 2 minutter og analyserede generne kodende for protein A, capsidprotein, replikaseprotein og spaltningsprotein ved gelelektroforese og omvendt transkriptionspolymerasekædereaktion. RT-PCR). Disse gener blev gradvist ødelagt med stigende effekttæthed og forsvandt endda ved den højeste effekttæthed. Eksempelvis faldt ekspressionen af ​​protein A-genet (934 bp) signifikant efter eksponering for elektromagnetiske bølger med en effekt på 119 og 385 W og forsvandt fuldstændigt, når effekttætheden blev øget til 700 W. Disse data indikerer, at elektromagnetiske bølger kan, afhængigt af dosis, ødelægge strukturen af ​​nukleinsyrerne i vira.
Nylige undersøgelser har vist, at effekten af ​​elektromagnetiske bølger på patogene virale proteiner hovedsageligt er baseret på deres indirekte termiske effekt på mediatorer og deres indirekte effekt på proteinsyntese på grund af ødelæggelsen af ​​nukleinsyrer [1, 3, 8, 9]. Atermiske effekter kan dog også ændre polariteten eller strukturen af ​​virale proteiner [1, 10, 11]. Den direkte effekt af elektromagnetiske bølger på fundamentale strukturelle/ikke-strukturelle proteiner såsom capsidproteiner, kappeproteiner eller spidsproteiner fra patogene vira kræver stadig yderligere undersøgelse. Det er for nylig blevet foreslået, at 2 minutters elektromagnetisk stråling ved en frekvens på 2,45 GHz med en effekt på 700 W kan interagere med forskellige fraktioner af proteinladninger gennem dannelsen af ​​hot spots og oscillerende elektriske felter gennem rent elektromagnetiske effekter [12].
En sygdomsfremkaldende viruss kappe er tæt forbundet med dens evne til at inficere eller forårsage sygdom. Flere undersøgelser har rapporteret, at UHF og elektromagnetiske mikrobølgebølger kan ødelægge skallerne af sygdomsfremkaldende vira. Som nævnt ovenfor kan forskellige huller detekteres i viruskappen af ​​coronavirus 229E efter 0,1 sekunds eksponering for 95 GHz millimeterbølgen ved en effekttæthed på 70 til 100 W/cm2 [8]. Effekten af ​​resonansenergioverførsel af elektromagnetiske bølger kan forårsage nok stress til at ødelægge strukturen af ​​viruskappen. For indkapslede vira, efter brud på kappen, falder infektiviteten eller en vis aktivitet sædvanligvis eller er fuldstændig tabt [13, 14]. Yang [13] udsatte H3N2 (H3N2) influenzavirus og H1N1 (H1N1) influenzavirus for mikrobølger ved henholdsvis 8,35 GHz, 320 W/m² og 7 GHz, 308 W/m², i 15 minutter. For at sammenligne RNA-signalerne fra patogene vira udsat for elektromagnetiske bølger og en fragmenteret model frosset og øjeblikkeligt optøet i flydende nitrogen i flere cyklusser, blev der udført RT-PCR. Resultaterne viste, at RNA-signalerne fra de to modeller er meget konsistente. Disse resultater indikerer, at virussens fysiske struktur er forstyrret, og kappestrukturen ødelægges efter eksponering for mikrobølgestråling.
Aktiviteten af ​​en virus kan karakteriseres ved dens evne til at inficere, replikere og transskribere. Viral infektivitet eller aktivitet vurderes sædvanligvis ved at måle virale titere ved hjælp af plaque-assays, vævskultur median infektiøs dosis (TCID50) eller luciferase-reportergenaktivitet. Men det kan også vurderes direkte ved at isolere levende virus eller ved at analysere viralt antigen, viral partikeltæthed, virusoverlevelse osv.
Det er blevet rapporteret, at UHF, SHF og EHF elektromagnetiske bølger direkte kan inaktivere virale aerosoler eller vandbårne vira. Wu [1] udsatte MS2-bakteriofagaerosol genereret af en laboratorieforstøver for elektromagnetiske bølger med en frekvens på 2450 MHz og en effekt på 700 W i 1,7 min, mens MS2-bakteriofagoverlevelsesraten kun var 8,66 %. I lighed med MS2 viral aerosol blev 91,3 % af vandig MS2 inaktiveret inden for 1,5 minutter efter eksponering for den samme dosis af elektromagnetiske bølger. Derudover var elektromagnetisk strålings evne til at inaktivere MS2-virussen positivt korreleret med effekttæthed og eksponeringstid. Men når deaktiveringseffektiviteten når sin maksimale værdi, kan deaktiveringseffektiviteten ikke forbedres ved at øge eksponeringstiden eller øge effekttætheden. For eksempel havde MS2-virussen en minimal overlevelsesrate på 2,65 % til 4,37 % efter eksponering for 2450 MHz og 700 W elektromagnetiske bølger, og der blev ikke fundet væsentlige ændringer med stigende eksponeringstid. Siddharta [3] bestrålede en cellekultursuspension indeholdende hepatitis C-virus (HCV)/humant immundefektvirus type 1 (HIV-1) med elektromagnetiske bølger ved en frekvens på 2450 MHz og en effekt på 360 W. De fandt ud af, at virustitere faldt betydeligt efter 3 minutters eksponering, hvilket indikerer, at elektromagnetisk bølgestråling er effektiv mod HCV- og HIV-1-smitte og hjælper med at forhindre overførsel af virussen, selv når den eksponeres sammen. Ved bestråling af HCV-cellekulturer og HIV-1-suspensioner med elektromagnetiske bølger med lav effekt med en frekvens på 2450 MHz, 90 W eller 180 W, ingen ændring i virustiteren bestemt af luciferase-reporteraktiviteten og en signifikant ændring i viral infektivitet blev observeret. ved 600 og 800 W i 1 minut faldt infektiviteten af ​​begge vira ikke signifikant, hvilket menes at være relateret til styrken af ​​den elektromagnetiske bølgestråling og tidspunktet for eksponering for kritisk temperatur.
Kaczmarczyk [8] demonstrerede første gang dødeligheden af ​​EHF elektromagnetiske bølger mod vandbårne patogene vira i 2021. De udsatte prøver af coronavirus 229E eller poliovirus (PV) for elektromagnetiske bølger ved en frekvens på 95 GHz og en effekttæthed på 70 til 100 W/cm2 i 2 sekunder. Inaktiveringseffektiviteten af ​​de to patogene vira var henholdsvis 99,98 % og 99,375 %. hvilket indikerer, at EHF elektromagnetiske bølger har brede anvendelsesmuligheder inden for virusinaktivering.
Effektiviteten af ​​UHF-inaktivering af vira er også blevet evalueret i forskellige medier såsom modermælk og nogle materialer, der almindeligvis anvendes i hjemmet. Forskerne udsatte anæstesimasker kontamineret med adenovirus (ADV), poliovirus type 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) og rhinovirus (RHV) for elektromagnetisk stråling med en frekvens på 2450 MHz og en effekt på 720 watt. De rapporterede, at test for ADV- og PV-1-antigener blev negative, og HV-1-, PIV-3- og RHV-titre faldt til nul, hvilket indikerer fuldstændig inaktivering af alle vira efter 4 minutters eksponering [15, 16]. Elhafi [17] eksponerede direkte podninger inficeret med aviær infektiøs bronkitisvirus (IBV), aviær pneumovirus (APV), Newcastle disease virus (NDV) og fugleinfluenzavirus (AIV) for en 2450 MHz, 900 W mikrobølgeovn. mister deres smitteevne. Blandt dem blev APV og IBV desuden påvist i kulturer af luftrørsorganer opnået fra kyllingeembryoner af 5. generation. Selvom virussen ikke kunne isoleres, blev den virale nukleinsyre stadig påvist ved RT-PCR. Ben-Shoshan [18] eksponerede direkte 2450 MHz, 750 W elektromagnetiske bølger for 15 cytomegalovirus (CMV) positive modermælksprøver i 30 sekunder. Antigenpåvisning med Shell-Vial viste fuldstændig inaktivering af CMV. Ved 500 W opnåede 2 ud af 15 prøver dog ikke fuldstændig inaktivering, hvilket indikerer en positiv sammenhæng mellem inaktiveringseffektiviteten og effekten af ​​elektromagnetiske bølger.
Det er også værd at bemærke, at Yang [13] forudsagde resonansfrekvensen mellem elektromagnetiske bølger og vira baseret på etablerede fysiske modeller. En suspension af H3N2-viruspartikler med en densitet på 7,5 × 1014 m-3, produceret af virusfølsomme Madin Darby hundenyreceller (MDCK), blev direkte udsat for elektromagnetiske bølger ved en frekvens på 8 GHz og en effekt på 820 W/m² i 15 minutter. Niveauet af inaktivering af H3N2-viruset når 100%. Men ved en teoretisk tærskel på 82 W/m2 var kun 38% af H3N2-virussen inaktiveret, hvilket tyder på, at effektiviteten af ​​EM-medieret virusinaktivering er tæt forbundet med effekttæthed. Baseret på denne undersøgelse beregnede Barbora [14] resonansfrekvensområdet (8,5-20 GHz) mellem elektromagnetiske bølger og SARS-CoV-2 og konkluderede, at 7,5 × 1014 m-3 af SARS-CoV-2 udsat for elektromagnetiske bølger A-bølge med en frekvens på 10-17 GHz og en effekttæthed på 14,5 ± 1 W/m2 15 minutter vil resultere i 100 % deaktivering. En nylig undersøgelse foretaget af Wang [19] viste, at resonansfrekvenserne for SARS-CoV-2 er 4 og 7,5 GHz, hvilket bekræfter eksistensen af ​​resonansfrekvenser uafhængigt af virustiter.
Afslutningsvis kan vi sige, at elektromagnetiske bølger kan påvirke aerosoler og suspensioner, såvel som vira's aktivitet på overflader. Det blev fundet, at effektiviteten af ​​inaktivering er tæt forbundet med frekvensen og kraften af ​​elektromagnetiske bølger og det medium, der anvendes til væksten af ​​virussen. Derudover er elektromagnetiske frekvenser baseret på fysiske resonanser meget vigtige for virusinaktivering [2, 13]. Indtil nu har effekten af ​​elektromagnetiske bølger på aktiviteten af ​​patogene vira hovedsageligt fokuseret på at ændre infektivitet. På grund af den komplekse mekanisme har adskillige undersøgelser rapporteret effekten af ​​elektromagnetiske bølger på replikation og transskription af patogene vira.
De mekanismer, hvormed elektromagnetiske bølger inaktiverer vira, er tæt forbundet med virustypen, frekvensen og kraften af ​​elektromagnetiske bølger og virussens vækstmiljø, men forbliver stort set uudforsket. Nyere forskning har fokuseret på mekanismerne for termisk, atermisk og strukturel resonansenergioverførsel.
Den termiske effekt forstås som en temperaturstigning forårsaget af højhastighedsrotation, kollision og friktion af polære molekyler i væv under påvirkning af elektromagnetiske bølger. På grund af denne egenskab kan elektromagnetiske bølger hæve virussens temperatur over grænsen for fysiologisk tolerance, hvilket forårsager virussens død. Vira indeholder dog få polære molekyler, hvilket tyder på, at direkte termiske effekter på vira er sjældne [1]. Tværtimod er der mange flere polære molekyler i mediet og miljøet, såsom vandmolekyler, som bevæger sig i overensstemmelse med det vekslende elektriske felt, der exciteres af elektromagnetiske bølger, og genererer varme gennem friktion. Varmen overføres derefter til virussen for at hæve dens temperatur. Når tolerancetærsklen overskrides, ødelægges nukleinsyrer og proteiner, hvilket i sidste ende reducerer smitteevnen og endda inaktiverer virussen.
Flere grupper har rapporteret, at elektromagnetiske bølger kan reducere infektiviteten af ​​vira gennem termisk eksponering [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] udsatte suspensioner af coronavirus 229E for elektromagnetiske bølger ved en frekvens på 95 GHz med en effekttæthed på 70 til 100 W/cm² i 0,2-0,7 s. Resultaterne viste, at en temperaturstigning på 100°C under denne proces bidrog til ødelæggelsen af ​​virusmorfologien og reduceret virusaktivitet. Disse termiske effekter kan forklares ved virkningen af ​​elektromagnetiske bølger på de omgivende vandmolekyler. Siddharta [3] bestrålede HCV-holdige cellekultursuspensioner af forskellige genotyper, herunder GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a og GT7a, med elektromagnetiske bølger ved en frekvens på 2450 MHz og en effekt på 90 W og 3600 W. W, 600 W og 800 Tir Med en stigning i cellekulturmediets temperatur fra 26°C til 92°C, elektromagnetisk stråling reducerede virusets infektivitet eller inaktiverede fuldstændigt virussen. Men HCV blev udsat for elektromagnetiske bølger i kort tid ved lav effekt (90 eller 180 W, 3 minutter) eller højere effekt (600 eller 800 W, 1 minut), mens der ikke var nogen signifikant stigning i temperaturen og en signifikant ændring i virus blev ikke observeret infektivitet eller aktivitet.
Ovenstående resultater indikerer, at den termiske virkning af elektromagnetiske bølger er en nøglefaktor, der påvirker infektiviteten eller aktiviteten af ​​patogene vira. Derudover har talrige undersøgelser vist, at den termiske effekt af elektromagnetisk stråling inaktiverer patogene vira mere effektivt end UV-C og konventionel opvarmning [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Ud over termiske effekter kan elektromagnetiske bølger også ændre polariteten af ​​molekyler såsom mikrobielle proteiner og nukleinsyrer, hvilket får molekylerne til at rotere og vibrere, hvilket resulterer i reduceret levedygtighed eller endda død [10]. Det menes, at den hurtige skift af polariteten af ​​elektromagnetiske bølger forårsager proteinpolarisering, hvilket fører til snoning og krumning af proteinstrukturen og i sidste ende til proteindenaturering [11].
Den ikke-termiske effekt af elektromagnetiske bølger på virusinaktivering er fortsat kontroversiel, men de fleste undersøgelser har vist positive resultater [1, 25]. Som vi nævnte ovenfor, kan elektromagnetiske bølger direkte trænge ind i kappeproteinet i MS2-virussen og ødelægge virusets nukleinsyre. Derudover er MS2-virusaerosoler meget mere følsomme over for elektromagnetiske bølger end vandig MS2. På grund af mindre polære molekyler, såsom vandmolekyler, i miljøet omkring MS2-virusaerosoler, kan atermiske effekter spille en nøglerolle i elektromagnetisk bølgemedieret virusinaktivering [1].
Fænomenet resonans refererer til et fysisk systems tendens til at absorbere mere energi fra dets omgivelser ved dets naturlige frekvens og bølgelængde. Resonans forekommer mange steder i naturen. Det er kendt, at vira resonerer med mikrobølger af samme frekvens i en begrænset akustisk dipoltilstand, et resonansfænomen [2, 13, 26]. Resonansformer for interaktion mellem en elektromagnetisk bølge og en virus tiltrækker sig mere og mere opmærksomhed. Effekten af ​​effektiv strukturel resonansenergioverførsel (SRET) fra elektromagnetiske bølger til lukkede akustiske oscillationer (CAV) i vira kan føre til brud på den virale membran på grund af modsatrettede kerne-kapsidvibrationer. Derudover er den overordnede effektivitet af SRET relateret til naturen af ​​miljøet, hvor størrelsen og pH-værdien af ​​den virale partikel bestemmer henholdsvis resonansfrekvensen og energiabsorptionen [2, 13, 19].
Den fysiske resonanseffekt af elektromagnetiske bølger spiller en nøglerolle i inaktiveringen af ​​indkapslede vira, som er omgivet af en dobbeltlagsmembran indlejret i virale proteiner. Forskerne fandt ud af, at deaktiveringen af ​​H3N2 af elektromagnetiske bølger med en frekvens på 6 GHz og en effekttæthed på 486 W/m² hovedsageligt var forårsaget af det fysiske brud på skallen på grund af resonanseffekten [13]. Temperaturen af ​​H3N2-suspensionen steg kun med 7°C efter 15 minutters eksponering, men for inaktivering af det humane H3N2-virus ved termisk opvarmning kræves en temperatur over 55°C [9]. Lignende fænomener er blevet observeret for vira som SARS-CoV-2 og H3N1 [13, 14]. Derudover fører inaktivering af vira af elektromagnetiske bølger ikke til nedbrydning af virale RNA-genomer [1,13,14]. Således blev inaktiveringen af ​​H3N2-virussen fremmet af fysisk resonans snarere end termisk eksponering [13].
Sammenlignet med den termiske effekt af elektromagnetiske bølger kræver inaktivering af vira ved fysisk resonans lavere dosisparametre, som er under mikrobølgesikkerhedsstandarderne fastsat af Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [2, 13]. Resonansfrekvensen og effektdosis afhænger af virusets fysiske egenskaber, såsom partikelstørrelse og elasticitet, og alle vira inden for resonansfrekvensen kan effektivt målrettes til inaktivering. På grund af den høje penetrationshastighed, fraværet af ioniserende stråling og god sikkerhed, er virusinaktivering medieret af den atermiske effekt af CPET lovende til behandling af humane maligne sygdomme forårsaget af patogene vira [14, 26].
Baseret på implementeringen af ​​inaktivering af vira i væskefasen og på overfladen af ​​forskellige medier, kan elektromagnetiske bølger effektivt håndtere virale aerosoler [1, 26], hvilket er et gennembrud og har stor betydning for at kontrollere transmissionen af virus og forebyggelse af overførsel af virussen i samfundet. epidemi. Desuden er opdagelsen af ​​elektromagnetiske bølgers fysiske resonansegenskaber af stor betydning på dette område. Så længe resonansfrekvensen af ​​et bestemt virion og elektromagnetiske bølger er kendt, kan alle vira inden for sårets resonansfrekvensområde målrettes, hvilket ikke kan opnås med traditionelle virusinaktiveringsmetoder [13,14,26]. Elektromagnetisk inaktivering af vira er en lovende forskning med stor forskning og anvendt værdi og potentiale.
Sammenlignet med traditionel virusdræbende teknologi har elektromagnetiske bølger karakteristika af enkel, effektiv, praktisk miljøbeskyttelse, når de dræber vira på grund af dets unikke fysiske egenskaber [2, 13]. Der er dog stadig mange problemer. For det første er moderne viden begrænset til de fysiske egenskaber af elektromagnetiske bølger, og mekanismen for energiudnyttelse under emission af elektromagnetiske bølger er ikke blevet afsløret [10, 27]. Mikrobølger, herunder millimeterbølger, er blevet brugt i vid udstrækning til at studere virusinaktivering og dens mekanismer, men undersøgelser af elektromagnetiske bølger ved andre frekvenser, især ved frekvenser fra 100 kHz til 300 MHz og fra 300 GHz til 10 THz, er ikke blevet rapporteret. For det andet er mekanismen til at dræbe patogene vira med elektromagnetiske bølger ikke blevet belyst, og kun sfæriske og stavformede vira er blevet undersøgt [2]. Derudover er viruspartikler små, cellefri, muterer let og spredes hurtigt, hvilket kan forhindre virusinaktivering. Elektromagnetisk bølgeteknologi skal stadig forbedres for at overvinde hindringen med at inaktivere patogene vira. Endelig resulterer høj absorption af strålingsenergi af polære molekyler i mediet, såsom vandmolekyler, i energitab. Derudover kan effektiviteten af ​​SRET blive påvirket af flere uidentificerede mekanismer i vira [28]. SRET-effekten kan også modificere virussen til at tilpasse sig sit miljø, hvilket resulterer i modstand mod elektromagnetiske bølger [29].
I fremtiden skal teknologien til virusinaktivering ved hjælp af elektromagnetiske bølger forbedres yderligere. Grundlæggende videnskabelig forskning bør sigte mod at belyse mekanismen for virusinaktivering af elektromagnetiske bølger. For eksempel bør mekanismen for at bruge vira's energi, når de udsættes for elektromagnetiske bølger, den detaljerede mekanisme for ikke-termisk virkning, der dræber patogene vira, og mekanismen for SRET-effekten mellem elektromagnetiske bølger og forskellige typer vira belyses systematisk. Anvendt forskning bør fokusere på, hvordan man forhindrer overdreven absorption af strålingsenergi fra polære molekyler, studere effekten af ​​elektromagnetiske bølger af forskellige frekvenser på forskellige patogene vira og studere de ikke-termiske virkninger af elektromagnetiske bølger i ødelæggelsen af ​​patogene vira.
Elektromagnetiske bølger er blevet en lovende metode til inaktivering af patogene vira. Elektromagnetisk bølgeteknologi har fordelene ved lav forurening, lave omkostninger og høj effektivitet af patogenvirusinaktivering, som kan overvinde begrænsningerne ved traditionel antivirusteknologi. Der er imidlertid behov for yderligere forskning for at bestemme parametrene for elektromagnetisk bølgeteknologi og belyse mekanismen for virusinaktivering.
En vis dosis elektromagnetisk bølgestråling kan ødelægge strukturen og aktiviteten af ​​mange patogene vira. Effektiviteten af ​​virusinaktivering er tæt forbundet med frekvens, effekttæthed og eksponeringstid. Derudover omfatter potentielle mekanismer termiske, atermiske og strukturelle resonanseffekter af energioverførsel. Sammenlignet med traditionelle antivirale teknologier har elektromagnetisk bølgebaseret virusinaktivering fordelene ved enkelhed, høj effektivitet og lav forurening. Derfor er elektromagnetisk bølgemedieret virusinaktivering blevet en lovende antiviral teknik til fremtidige anvendelser.
U Yu. Indflydelse af mikrobølgestråling og kold plasma på bioaerosolaktivitet og relaterede mekanismer. Peking Universitet. år 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Resonant dipolkobling af mikrobølger og begrænsede akustiske svingninger i baculovirus. Videnskabelig rapport 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Mikrobølgeinaktivering af HCV og HIV: en ny tilgang til at forhindre overførsel af virussen blandt injicerende stofbrugere. Videnskabelig rapport 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Undersøgelse og eksperimentel observation af kontaminering af hospitalsdokumenter ved mikrobølgedesinfektion [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Foreløbig undersøgelse af inaktiveringsmekanismen og effektiviteten af ​​natriumdichlorisocyanat mod bakteriofag MS2. Sichuan Universitet. 2007.
Yang Li Foreløbig undersøgelse af inaktiveringseffekten og virkningsmekanismen af ​​o-phthalaldehyd på bakteriofag MS2. Sichuan Universitet. 2007.
Wu Ye, Ms. Yao. Inaktivering af en luftbåren virus in situ ved mikrobølgestråling. Kinesisk Videnskabsbulletin. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Coronavirus og poliovirus er følsomme over for korte impulser af W-bånds cyklotronstråling. Brev om miljøkemi. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Influenzavirusinaktivering til antigenicitetsundersøgelser og resistensassays over for fænotypiske neuraminidasehæmmere. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Oversigt over mikrobølgesterilisering. Guangdong mikronæringsstof videnskab. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Ikke-termiske biologiske virkninger af mikrobølger på fødevaremikroorganismer og mikrobølgesteriliseringsteknologi [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006; 6:1219-22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 spike proteindenaturering ved atermisk mikrobølgebestråling. Videnskabelig rapport 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Effektiv strukturel resonansenergioverførsel fra mikrobølger til begrænsede akustiske oscillationer i vira. Videnskabelig rapport 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Målrettet antiviral terapi ved hjælp af ikke-ioniserende strålebehandling til SARS-CoV-2 og forberedelse til en viral pandemi: metoder, metoder og praksisnoter til klinisk anvendelse. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrobølgesterilisering og faktorer, der påvirker det. Kinesisk medicinsk tidsskrift. 1993;(04):246-51.
Side WJ, Martin WG Overlevelse af mikrober i mikrobølgeovne. Du kan J Mikroorganismer. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrobølge- eller autoklavebehandling ødelægger smitsomheden af ​​infektiøs bronkitisvirus og fuglepneumovirus, men gør det muligt at påvise dem ved hjælp af omvendt transkriptasepolymerasekædereaktion. fjerkræsygdom. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Mikrobølgeudryddelse af cytomegalovirus fra modermælk: en pilotundersøgelse. ammemedicin. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Mikrobølgeresonansabsorption af SARS-CoV-2-virus. Videnskabelig rapport 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH osv. UV-C (254 nm) dødelig dosis af SARS-CoV-2. Lysdiagnostik Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M osv. Hurtig og fuldstændig inaktivering af SARS-CoV-2 ved UV-C. Videnskabelig rapport 2020; 10(1):22421.