Уплыў электрамагнітных хваль на патагенныя вірусы і звязаныя з імі механізмы: агляд у Journal of Virology

Патагенныя вірусныя інфекцыі сталі сур'ёзнай праблемай аховы здароўя ва ўсім свеце. Вірусы могуць паражаць усе клеткавыя арганізмы і выклікаць розную ступень пашкоджанняў і пашкоджанняў, што прыводзіць да захворванняў і нават смерці. У сувязі з распаўсюджанасцю высокапатагенных вірусаў, такіх як каранавірус цяжкага вострага рэспіраторнага сіндрому 2 (SARS-CoV-2), існуе вострая неабходнасць у распрацоўцы эфектыўных і бяспечных метадаў інактывацыі патагенных вірусаў. Традыцыйныя метады інактывацыі патагенных вірусаў практычныя, але маюць некаторыя абмежаванні. З характарыстыкамі высокай пранікальнай здольнасці, фізічнага рэзанансу і адсутнасці забруджвання электрамагнітныя хвалі сталі патэнцыйнай стратэгіяй для інактывацыі патагенных вірусаў і прыцягваюць усё большую ўвагу. У гэтым артыкуле прадстаўлены агляд апошніх публікацый аб уздзеянні электрамагнітных хваль на патагенныя вірусы і іх механізмы, а таксама перспектывы выкарыстання электрамагнітных хваль для інактывацыі патагенных вірусаў, а таксама новыя ідэі і метады такой інактывацыі.
Многія вірусы хутка распаўсюджваюцца, захоўваюцца на працягу доўгага часу, вельмі патагенныя і могуць выклікаць глабальныя эпідэміі і сур'ёзныя рызыкі для здароўя. Прафілактыка, выяўленне, тэставанне, ліквідацыя і лячэнне з'яўляюцца ключавымі крокамі для спынення распаўсюджвання віруса. Хуткая і эфектыўная ліквідацыя патагенных вірусаў ўключае прафілактыку, абарону і ліквідацыю крыніцы. Эфектыўным метадам іх ліквідацыі з'яўляецца інактывацыі патагенных вірусаў шляхам фізіялагічнай дэструкцыі з мэтай зніжэння іх інфекцыйнай, патагенных і рэпрадуктыўнай здольнасці. Традыцыйныя метады, уключаючы высокую тэмпературу, хімікаты і іанізуючае выпраменьванне, могуць эфектыўна інактываваць патагенныя вірусы. Аднак гэтыя метады ўсё яшчэ маюць некаторыя абмежаванні. Такім чынам, па-ранейшаму існуе вострая неабходнасць у распрацоўцы інавацыйных стратэгій для інактывацыі патагенных вірусаў.
Выпраменьванне электрамагнітных хваль мае такія перавагі, як высокая пранікальная здольнасць, хуткі і раўнамерны нагрэў, рэзананс з мікраарганізмамі і вызваленне плазмы, і, як чакаецца, стане практычным метадам інактывацыі патагенных вірусаў [1,2,3]. Здольнасць электрамагнітных хваль інактываваць патагенныя вірусы была прадэманстравана ў мінулым стагоддзі [4]. У апошнія гады ўсё большую ўвагу прыцягвае выкарыстанне электрамагнітных хваль для інактывацыі патагенных вірусаў. У гэтым артыкуле разглядаецца ўплыў электрамагнітных хваль на патагенныя вірусы і іх механізмы, што можа служыць карысным кіраўніцтвам для фундаментальных і прыкладных даследаванняў.
Марфалагічныя характарыстыкі вірусаў могуць адлюстроўваць такія функцыі, як выжыванне і інфекцыйнасць. Было прадэманстравана, што электрамагнітныя хвалі, асабліва электрамагнітныя хвалі звышвысокай частаты (УВЧ) і звышвысокай частаты (КВЧ), могуць парушаць марфалогію вірусаў.
Бактэрыяфаг MS2 (MS2) часта выкарыстоўваецца ў розных галінах даследаванняў, такіх як ацэнка дэзінфекцыі, кінэтычнае мадэляванне (водны) і біялагічная характарыстыка вірусных малекул [5, 6]. Ву выявіў, што мікрахвалевыя печы з частатой 2450 МГц і магутнасцю 700 Вт выклікаюць агрэгацыю і значнае ўсаджванне водных фагаў MS2 пасля 1 хвіліны прамога апраменьвання [1]. Пасля далейшага даследавання быў таксама заўважаны разрыў паверхні фага MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] падвергнуў суспензіі ўзораў каранавіруса 229E (CoV-229E) міліметровым хвалям з частатой 95 Ггц і шчыльнасцю магутнасці ад 70 да 100 Вт/см2 на працягу 0,1 с. У шурпатай сферычнай абалонцы віруса могуць быць выяўленыя буйныя адтуліны, што прыводзіць да страты яго змесціва. Ўздзеянне электрамагнітных хваль можа быць разбуральным для вірусных формаў. Аднак змены марфалагічных уласцівасцяў, такіх як форма, дыяметр і гладкасць паверхні, пасля ўздзеяння на вірус электрамагнітнага выпраменьвання невядомыя. Такім чынам, важна прааналізаваць ўзаемасувязь паміж марфалагічнымі прыкметамі і функцыянальнымі парушэннямі, якія могуць даць каштоўныя і зручныя паказчыкі для ацэнкі інактывацыі віруса [1].
Структура віруса звычайна складаецца з унутранай нуклеінавай кіслаты (РНК або ДНК) і вонкавага капсіда. Нуклеінавыя кіслоты вызначаюць генетычныя і рэплікацыйныя ўласцівасці вірусаў. Капсід - гэта знешні пласт рэгулярна размешчаных бялковых субадзінак, асноўны каркас і антыгенны кампанент вірусных часціц, які таксама абараняе нуклеінавыя кіслоты. Большасць вірусаў маюць структуру абалонкі, якая складаецца з ліпідаў і глікапратэінаў. Акрамя таго, вавёркі абалонкі вызначаюць спецыфічнасць рэцэптараў і служаць асноўнымі антыгенамі, якія можа распазнаць імунная сістэма гаспадара. Поўная структура забяспечвае цэласнасць і генетычную стабільнасць віруса.
Даследаванні паказалі, што электрамагнітныя хвалі, асабліва электрамагнітныя хвалі УВЧ, могуць пашкодзіць РНК хваробатворных вірусаў. Ву [1] непасрэдна падвергнуў воднае асяроддзе віруса MS2 ўздзеянню мікрахвалевых печаў з частатой 2450 МГц на працягу 2 хвілін і прааналізаваў гены, якія кадуюць бялок А, капсидный бялок, бялок рэпліказы і бялок расшчаплення з дапамогай гель-электрафарэзу і палімеразнай ланцуговай рэакцыі зваротнай транскрыпцыі. RT-PCR). Гэтыя гены паступова разбураліся з павелічэннем шчыльнасці магутнасці і нават знікалі пры самай высокай шчыльнасці магутнасці. Напрыклад, экспрэсія гена бялку А (934 п.н.) істотна зніжалася пасля ўздзеяння электрамагнітных хваль магутнасцю 119 і 385 Вт і цалкам знікала пры павышэнні шчыльнасці магутнасці да 700 Вт. Гэтыя дадзеныя паказваюць, што электрамагнітныя хвалі могуць, у залежнасці ад дозы, руйнуюць структуру нуклеінавых кіслот вірусаў.
Нядаўнія даследаванні паказалі, што ўздзеянне электрамагнітных хваль на патагенныя вірусныя вавёркі ў асноўным заснавана на іх непрамым цеплавым уздзеянні на медыятары і ўскосным уплыве на сінтэз бялкоў за кошт разбурэння нуклеінавых кіслот [1, 3, 8, 9]. Аднак атэрмічныя эфекты могуць таксама змяняць палярнасць або структуру вірусных бялкоў [1, 10, 11]. Непасрэдны ўплыў электрамагнітных хваль на асноўныя структурныя/неструктурныя вавёркі, такія як вавёркі капсідаў, вавёркі абалонкі або вавёркі-шыпы патагенных вірусаў, усё яшчэ патрабуе далейшага вывучэння. Нядаўна было выказана здагадка, што 2 хвіліны электрамагнітнага выпраменьвання на частаце 2,45 Ггц з магутнасцю 700 Вт могуць узаемадзейнічаць з рознымі фракцыямі зарадаў бялкоў шляхам адукацыі гарачых кропак і вагальных электрычных палёў праз чыста электрамагнітныя эфекты [12].
Абалонка патагеннага віруса цесна звязана з яго здольнасцю заражаць або выклікаць захворванне. Некалькі даследаванняў паказалі, што УВЧ і мікрахвалевыя электрамагнітныя хвалі могуць разбураць абалонкі хваробатворных вірусаў. Як згадвалася вышэй, выразныя дзіркі можна выявіць у віруснай абалонцы каранавіруса 229E пасля ўздзеяння міліметровай хвалі 95 ГГц на працягу 0,1 секунды пры шчыльнасці магутнасці ад 70 да 100 Вт/см2 [8]. Эфект рэзананснай перадачы энергіі электрамагнітных хваль можа выклікаць дастатковы стрэс, каб разбурыць структуру абалонкі віруса. Для вірусаў з абалонкай пасля разрыву абалонкі заразнасць або нейкая актыўнасць звычайна зніжаецца або цалкам губляецца [13, 14]. Янг [13] падвергнуў вірус грыпу H3N2 (H3N2) і вірус грыпу H1N1 (H1N1) ўздзеянню мікрахваляў з частатой 8,35 ГГц, 320 Вт/м² і 7 ГГц, 308 Вт/м², адпаведна, на працягу 15 хвілін. Для параўнання РНК-сігналаў патагенных вірусаў, якія падвергліся ўздзеянню электрамагнітных хваль, і фрагментаванай мадэлі, замарожанай і неадкладна размарожанай у вадкім азоце на працягу некалькіх цыклаў, была праведзена RT-PCR. Вынікі паказалі, што сігналы РНК дзвюх мадэляў вельмі ўзгодненыя. Гэтыя вынікі паказваюць, што фізічная структура віруса парушаецца і структура абалонкі разбураецца пасля ўздзеяння мікрахвалевага выпраменьвання.
Актыўнасць віруса можна ахарактарызаваць яго здольнасцю да заражэння, рэплікацыі і транскрыпцыі. Інфекцыйнасць або актыўнасць віруса звычайна ацэньваюць шляхам вымярэння тытраў віруса з дапамогай аналізаў бляшак, медыяны інфікуючай дозы культуры тканін (TCID50) або актыўнасці рэпарцёрнага гена люцыферазы. Але гэта таксама можна ацаніць непасрэдна шляхам вылучэння жывога віруса або аналізу віруснага антыгена, шчыльнасці вірусных часціц, выжывальнасці віруса і г.д.
Паведамлялася, што электрамагнітныя хвалі УВЧ, СВЧ і КВЧ могуць непасрэдна дэзактываваць вірусныя аэразолі або вірусы, якія перадаюцца вадой. Ву [1] падвяргаў ўздзеянню электрамагнітных хваль з частатой 2450 МГц і магутнасцю 700 Вт аэразоль бактэрыяфага MS2, які ствараецца лабараторным небулайзером, на працягу 1,7 хвілін, пры гэтым выжывальнасць бактэрыяфага MS2 склала ўсяго 8,66%. Падобна віруснаму аэразолю MS2, 91,3% воднага MS2 было інактывавана на працягу 1,5 хвілін пасля ўздзеяння такой жа дозы электрамагнітных хваль. Акрамя таго, здольнасць электрамагнітнага выпраменьвання інактываваць вірус MS2 станоўча карэлявала з шчыльнасцю магутнасці і часам уздзеяння. Аднак, калі эфектыўнасць дэзактывацыі дасягае максімальнага значэння, эфектыўнасць дэзактывацыі не можа быць палепшана шляхам павелічэння часу ўздзеяння або павелічэння шчыльнасці магутнасці. Напрыклад, вірус MS2 меў мінімальную выжывальнасць ад 2,65% да 4,37% пасля ўздзеяння электрамагнітных хваль з частатой 2450 МГц і магутнасцю 700 Вт, і ніякіх істотных змен не было выяўлена з павелічэннем часу ўздзеяння. Кампанія Siddharta [3] апрамяніла завісь культуры клетак, якая змяшчае вірус гепатыту С (ВГС)/вірус імунадэфіцыту чалавека тыпу 1 (ВІЧ-1), электрамагнітнымі хвалямі з частатой 2450 МГц і магутнасцю 360 Вт. Яны выявілі, што тытры віруса значна знізіліся. пасля 3 хвілін уздзеяння, што сведчыць аб тым, што электрамагнітнае выпраменьванне эфектыўна супраць ВГС і ВІЧ-1 і дапамагае прадухіліць перадачу вірус нават пры сумесным уздзеянні. Пры апрамяненні культур клетак ВГС і завісяў ВІЧ-1 электрамагнітнымі хвалямі малой магутнасці з частатой 2450 МГц, 90 Вт або 180 Вт не назіраецца змяненне тытра віруса, які вызначаецца па актыўнасці рэпарцёра люциферазы, і значнае змяненне віруснай інфекцыйнасці. назіраліся. пры 600 і 800 Вт на працягу 1 хвіліны інфекцыйнасць абодвух вірусаў істотна не зніжалася, што, як мяркуюць, звязана з магутнасцю выпраменьвання электрамагнітнай хвалі і часам ўздзеяння крытычнай тэмпературы.
Kaczmarczyk [8] упершыню прадэманстраваў смяротнасць электрамагнітных хваль КВЧ супраць патагенных вірусаў, якія перадаюцца вадой, у 2021 годзе. Яны ўздзейнічалі на ўзоры каранавіруса 229E або поліявіруса (PV) электрамагнітнымі хвалямі з частатой 95 ГГц і шчыльнасцю магутнасці ад 70 да 100 Вт/см2. на працягу 2 секунд. Эфектыўнасць інактывацыі двух патагенных вірусаў склала 99,98% і 99,375% адпаведна. што сведчыць аб шырокіх перспектывах прымянення КВЧ электрамагнітных хваль у галіне інактывацыі вірусаў.
Эфектыўнасць УВЧ інактывацыі вірусаў таксама была ацэненая ў розных асяроддзях, такіх як грудное малако і некаторыя матэрыялы, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў хатніх умовах. Даследчыкі падвяргалі наркозныя маскі, заражаныя адэнавірусам (ADV), поліявірусам тыпу 1 (PV-1), вірусам герпесу 1 (HV-1) і рынавірусам (RHV), электрамагнітным выпраменьваннем з частатой 2450 МГц і магутнасцю 720 Вт. Яны паведамілі, што тэсты на антыгены ADV і PV-1 сталі адмоўнымі, а тытры HV-1, PIV-3 і RHV знізіліся да нуля, што паказвае на поўную інактывацыі ўсіх вірусаў пасля 4 хвілін ўздзеяння [15, 16]. Elhafi [17] непасрэдна падвяргаў уздзеянню мазкоў, заражаных вірусам інфекцыйнага бранхіту птушак (IBV), пнеўмавірусам птушак (APV), вірусам хваробы Ньюкасла (NDV) і вірусам птушынага грыпу (AIV), у мікрахвалевай печы з частатой 2450 МГц і магутнасцю 900 Вт. губляюць інфекцыйную здольнасць. Сярод іх APV і IBV дадаткова выяўлены ў культурах органаў трахеі, атрыманых ад курыных эмбрыёнаў 5-га пакалення. Хоць вірус не ўдалося вылучыць, вірусная нуклеінавая кіслата ўсё ж была выяўлена з дапамогай RT-PCR. Бэн-Шошан [18] падвяргаў непасрэднаму ўздзеянню электрамагнітных хваль 2450 МГц і магутнасцю 750 Вт на 15 станоўчых узораў груднога малака на цітомегаловірус (ЦМВ) на працягу 30 секунд. Выяўленне антыгена Shell-Vial паказала поўную інактывацыі ЦМВ. Аднак пры магутнасці 500 Вт 2 з 15 узораў не дасягнулі поўнай інактывацыі, што паказвае на станоўчую карэляцыю паміж эфектыўнасцю інактывацыі і магутнасцю электрамагнітных хваль.
Варта таксама адзначыць, што Ян [13] прадказаў рэзанансную частату паміж электрамагнітнымі хвалямі і вірусамі на падставе ўсталяваных фізічных мадэляў. Завісь часціц віруса H3N2 са шчыльнасцю 7,5 × 1014 м-3, вырабленых адчувальнымі да віруса клеткамі нырак сабак Мадзіна Дарбі (MDCK), падвяргалася непасрэднаму ўздзеянню электрамагнітных хваль з частатой 8 Ггц і магутнасцю 820 Вт/м² на працягу 15 хвілін. Узровень інактывацыі віруса H3N2 дасягае 100%. Аднак пры тэарэтычным парозе 82 Вт/м2 толькі 38% віруса H3N2 было інактывавана, што сведчыць аб тым, што эфектыўнасць EM-апасродкаванай інактывацыі віруса цесна звязана з шчыльнасцю магутнасці. На падставе гэтага даследавання Барбара [14] разлічыла дыяпазон рэзанансных частот (8,5–20 ГГц) паміж электрамагнітнымі хвалямі і SARS-CoV-2 і прыйшла да высновы, што 7,5 × 1014 м-3 SARS-CoV-2, падвергнутага ўздзеянню электрамагнітных хваль Хваля A з частатой 10-17 Ггц і шчыльнасцю магутнасці 14,5 ± 1 Вт/м2 на працягу прыблізна 15 хвілін прывядуць да 100% дэактывацыі. Нядаўняе даследаванне Wang [19] паказала, што рэзанансныя частоты SARS-CoV-2 складаюць 4 і 7,5 ГГц, што пацвярджае існаванне рэзанансных частот, незалежных ад тытра віруса.
У заключэнне можна сказаць, што электрамагнітныя хвалі могуць уплываць на аэразолі і завісі, а таксама на актыўнасць вірусаў на паверхнях. Высветлілася, што эфектыўнасць інактывацыі цесна звязана з частатой і магутнасцю электрамагнітных хваль і асяроддзем, якое выкарыстоўваецца для росту віруса. Акрамя таго, электрамагнітныя частоты, заснаваныя на фізічных рэзанансах, вельмі важныя для інактывацыі віруса [2, 13]. Дагэтуль уплыў электрамагнітных хваль на актыўнасць патагенных вірусаў у асноўным засяроджваўся на змене інфекцыйнасці. З-за складанага механізму некалькі даследаванняў паведамляюць пра ўплыў электрамагнітных хваль на рэплікацыю і транскрыпцыю патагенных вірусаў.
Механізмы, з дапамогай якіх электрамагнітныя хвалі інактывуюць вірусы, цесна звязаны з тыпам віруса, частатой і магутнасцю электрамагнітных хваль і асяроддзем росту віруса, але застаюцца ў значнай ступені недаследаванымі. Апошнія даследаванні сканцэнтраваны на механізмах цеплавой, атэрмальнай і структурнай рэзананснай перадачы энергіі.
Пад цеплавым эфектам разумеюць павышэнне тэмпературы, выкліканае высакахуткасным кручэннем, сутыкненнем і трэннем палярных малекул у тканінах пад уздзеяннем электрамагнітных хваль. Дзякуючы гэтай уласцівасці электрамагнітныя хвалі могуць павысіць тэмпературу віруса вышэй парога фізіялагічнай пераноснасці, выклікаючы гібель віруса. Аднак вірусы ўтрымліваюць мала палярных малекул, што сведчыць аб рэдкасці прамога тэрмічнага ўздзеяння на вірусы [1]. Наадварот, у асяроддзі і навакольным асяроддзі значна больш палярных малекул, такіх як малекулы вады, якія рухаюцца ў адпаведнасці з пераменным электрычным полем, узбуджаным электрамагнітнымі хвалямі, выдзяляючы цяпло праз трэнне. Затым цяпло перадаецца вірусу, каб павысіць яго тэмпературу. Пры перавышэнні парога талерантнасці нуклеінавыя кіслоты і вавёркі руйнуюцца, што ў канчатковым выніку зніжае інфекцыйнасць і нават інактывуе вірус.
Некалькі груп паведамляюць, што электрамагнітныя хвалі могуць зніжаць інфекцыйную здольнасць вірусаў праз цеплавое ўздзеянне [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] падвяргаў уздзеянню электрамагнітных хваль на частаце 95 Ггц з шчыльнасцю магутнасці ад 70 да 100 Вт/см² на працягу 0,2-0,7 с суспензіі коронавируса 229E. Вынікі паказалі, што павышэнне тэмпературы на 100°C падчас гэтага працэсу спрыяла разбурэнню марфалогіі віруса і зніжэнню актыўнасці віруса. Гэтыя цеплавыя эфекты можна растлумачыць дзеяннем электрамагнітных хваль на навакольныя малекулы вады. Siddharta [3] апраменьваў завісі культуры клетак, якія змяшчаюць HCV розных генатыпаў, уключаючы GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a і GT7a, электрамагнітнымі хвалямі з частатой 2450 МГц і магутнасцю 90 Вт і 180 Вт, 360 Вт. Вт, 600 Вт і 800 Вт З павышэннем тэмпературы ст асяроддзе для культывавання клетак ад 26 ° C да 92 ° C, электрамагнітнае выпраменьванне зніжала інфекцыйную здольнасць віруса або цалкам інактівірованные вірус. Але HCV падвяргаўся ўздзеянню электрамагнітных хваль на працягу кароткага часу пры нізкай магутнасці (90 або 180 Вт, 3 хвіліны) або большай магутнасці (600 або 800 Вт, 1 хвіліна), пры гэтым не было значнага павышэння тэмпературы і істотных змяненняў у заразнасці або актыўнасці віруса не назіралася.
Вышэйпрыведзеныя вынікі паказваюць, што цеплавы эфект электрамагнітных хваль з'яўляецца ключавым фактарам, які ўплывае на заразнасць або актыўнасць патагенных вірусаў. Акрамя таго, шматлікімі даследаваннямі было паказана, што цеплавой эфект электрамагнітнага выпраменьвання інактывуе патагенныя вірусы больш эфектыўна, чым УФ-С і звычайны нагрэў [8, 20, 21, 22, 23, 24].
У дадатак да цеплавых эфектаў, электрамагнітныя хвалі могуць таксама змяняць палярнасць малекул, такіх як бялкі мікробаў і нуклеінавыя кіслоты, прымушаючы малекулы круціцца і вібраваць, што прыводзіць да зніжэння жыццяздольнасці або нават смерці [10]. Мяркуюць, што хуткае пераключэнне палярнасці электрамагнітных хваль выклікае палярызацыю бялку, што прыводзіць да скручвання і скрыўлення структуры бялку і, у канчатковым рахунку, да дэнатурацыі бялку [11].
Нетепловой эфект электрамагнітных хваль на інактывацыі віруса застаецца спрэчным, але большасць даследаванняў паказалі станоўчыя вынікі [1, 25]. Як мы ўжо згадвалі вышэй, электрамагнітныя хвалі могуць непасрэдна пранікаць праз бялок абалонкі віруса MS2 і разбураць нуклеінавую кіслату віруса. Акрамя таго, аэразолі віруса MS2 значна больш адчувальныя да электрамагнітных хваль, чым водны MS2. З-за менш палярных малекул, такіх як малекулы вады, у асяроддзі, навакольным аэразолі віруса MS2, атэрмічныя эфекты могуць гуляць ключавую ролю ў інактывацыі віруса, апасродкаванай электрамагнітнымі хвалямі [1].
Феномен рэзанансу адносіцца да тэндэнцыі фізічнай сістэмы паглынаць больш энергіі з навакольнага асяроддзя на сваёй уласнай частаце і даўжыні хвалі. Рэзананс сустракаецца ў многіх месцах у прыродзе. Вядома, што вірусы рэзаніруюць з мікрахвалямі той жа частаты ў рэжыме абмежаванага акустычнага дыполю, з'ява рэзанансу [2, 13, 26]. Усё больш увагі прыцягваюць рэзанансныя рэжымы ўзаемадзеяння электрамагнітнай хвалі і віруса. Эфект эфектыўнага структурнага рэзананснага пераносу энергіі (SRET) ад электрамагнітных хваль да замкнёных акустычных ваганняў (CAV) у вірусаў можа прывесці да разрыву віруснай мембраны з-за супрацьлеглых ваганняў ядра і капсіда. Акрамя таго, агульная эфектыўнасць SRET звязана з прыродай асяроддзя, дзе памер і pH віруснай часціцы вызначаюць рэзанансную частату і паглынанне энергіі адпаведна [2, 13, 19].
Эфект фізічнага рэзанансу электрамагнітных хваль гуляе ключавую ролю ў інактывацыі вірусаў з абалонкай, якія акружаны двухслаёвай мембранай, убудаванай у вірусныя вавёркі. Даследчыкі выявілі, што дэзактывацыя H3N2 электрамагнітнымі хвалямі з частатой 6 Ггц і шчыльнасцю магутнасці 486 Вт/м² была ў асноўным выклікана фізічным разрывам абалонкі з-за эфекту рэзанансу [13] . Тэмпература завісі H3N2 павялічылася ўсяго на 7 ° C пасля 15 хвілін экспазіцыі, аднак для інактывацыі віруса H3N2 чалавека тэрмічным награваннем патрабуецца тэмпература вышэй за 55 ° C [9]. Падобныя з'явы назіраліся для такіх вірусаў, як SARS-CoV-2 і H3N1 [13, 14]. Акрамя таго, інактывацыі вірусаў электрамагнітнымі хвалямі не прыводзіць да дэградацыі геномаў вірусных РНК [1,13,14]. Такім чынам, інактывацыі віруса H3N2 спрыяў фізічны рэзананс, а не тэрмічнае ўздзеянне [13].
У параўнанні з цеплавым эфектам электрамагнітных хваль, інактывацыі вірусаў з дапамогай фізічнага рэзанансу патрабуе больш нізкіх параметраў дозы, якія ніжэй стандартаў мікрахвалевай бяспекі, устаноўленых Інстытутам інжынераў па электратэхніцы і электроніцы (IEEE) [2, 13]. Рэзанансная частата і доза магутнасці залежаць ад фізічных уласцівасцей віруса, такіх як памер часціц і эластычнасць, і ўсе вірусы ў межах рэзананснай частаты могуць быць эфектыўна накіраваны на інактывацыю. Дзякуючы высокай хуткасці пранікнення, адсутнасці іанізуючага выпраменьвання і добрай бяспекі, інактывацыі віруса, апасродкаванай атермическим эфектам CPET, з'яўляецца перспектыўным для лячэння злаякасных захворванняў чалавека, выкліканых патагеннымі вірусамі [14, 26].
Заснаваны на ажыццяўленні інактывацыі вірусаў у вадкай фазе і на паверхні розных асяроддзяў, электрамагнітныя хвалі дазваляюць эфектыўна змагацца з віруснымі аэразолямі [1, 26], што з'яўляецца прарывам і мае вялікае значэнне для кантролю перадачы вірусаў. вірус і прадухіленне перадачы віруса ў грамадстве. эпідэмія. Акрамя таго, адкрыццё фізічных рэзанансных уласцівасцяў электрамагнітных хваль мае вялікае значэнне ў гэтай галіне. Пакуль вядомыя рэзанансная частата пэўнага вириона і электрамагнітныя хвалі, усе вірусы ў дыяпазоне рэзанансных частот раны могуць быць мішэнню, што не можа быць дасягнута традыцыйнымі метадамі інактывацыі віруса [13,14,26]. Электрамагнітная інактывацыя вірусаў з'яўляецца перспектыўным даследаваннем з вялікім даследчым і прыкладным значэннем і патэнцыялам.
У параўнанні з традыцыйнай тэхналогіяй знішчэння вірусаў электрамагнітныя хвалі валодаюць характарыстыкамі простай, эфектыўнай і практычнай абароны навакольнага асяроддзя пры знішчэнні вірусаў дзякуючы сваім унікальным фізічным уласцівасцям [2, 13]. Аднак шмат праблем застаецца. Па-першае, сучасныя веды абмяжоўваюцца фізічнымі ўласцівасцямі электрамагнітных хваль, а механізм выкарыстання энергіі пры выпраменьванні электрамагнітных хваль не раскрыты [10, 27]. Мікрахвалі, у тым ліку міліметровыя хвалі, шырока выкарыстоўваліся для вывучэння інактывацыі віруса і яе механізмаў, аднак пра даследаванні электрамагнітных хваль на іншых частотах, асабліва на частотах ад 100 кГц да 300 МГц і ад 300 ГГц да 10 ТГц, не паведамлялася. Па-другое, механізм знішчэння патагенных вірусаў электрамагнітнымі хвалямі не высветлены, даследаваліся толькі шарападобныя і палачкападобныя вірусы [2]. Акрамя таго, вірусныя часціцы невялікія, бесклетачныя, лёгка мутуюць і хутка распаўсюджваюцца, што можа прадухіліць інактывацыю віруса. Тэхналогія электрамагнітных хваль усё яшчэ патрабуе ўдасканалення, каб пераадолець перашкоду інактывацыі патагенных вірусаў. Нарэшце, высокае паглынанне прамяністай энергіі палярнымі малекуламі асяроддзя, такімі як малекулы вады, прыводзіць да страт энергіі. Акрамя таго, на эфектыўнасць SRET можа паўплываць некалькі неўсталяваных механізмаў у вірусах [28]. Эфект SRET таксама можа мадыфікаваць вірус для адаптацыі да навакольнага асяроддзя, што прыводзіць да ўстойлівасці да электрамагнітных хваль [29].
У далейшым тэхналогія інактывацыі вірусаў з дапамогай электрамагнітных хваль патрабуе далейшага ўдасканалення. Фундаментальныя навуковыя даследаванні павінны быць накіраваны на высвятленне механізму інактывацыі віруса электрамагнітнымі хвалямі. Напрыклад, неабходна сістэматычна высвятляць механізм выкарыстання энергіі вірусаў пры ўздзеянні электрамагнітных хваль, дэталёвы механізм нетэрмічнага ўздзеяння, якое забівае патагенныя вірусы, і механізм эфекту SRET паміж электрамагнітнымі хвалямі і рознымі тыпамі вірусаў. Прыкладныя даследаванні павінны быць сканцэнтраваны на тым, як прадухіліць празмернае паглынанне энергіі выпраменьвання палярнымі малекуламі, вывучыць уплыў электрамагнітных хваль розных частот на розныя патагенныя вірусы, а таксама вывучыць нецеплавое ўздзеянне электрамагнітных хваль пры знішчэнні патагенных вірусаў.
Электрамагнітныя хвалі сталі перспектыўным метадам інактывацыі патагенных вірусаў. Тэхналогія электрамагнітных хваль мае такія перавагі, як нізкі ўзровень забруджвання, нізкі кошт і высокая эфектыўнасць інактывацыі віруса-патагена, што дазваляе пераадолець абмежаванні традыцыйнай антывіруснай тэхналогіі. Аднак неабходныя далейшыя даследаванні для вызначэння параметраў тэхналогіі электрамагнітных хваль і высвятлення механізму інактывацыі віруса.
Пэўная доза выпраменьвання электрамагнітнай хвалі можа разбурыць структуру і актыўнасць многіх патагенных вірусаў. Эфектыўнасць інактывацыі віруса цесна звязана з частатой, шчыльнасцю магутнасці і часам уздзеяння. Акрамя таго, магчымыя механізмы ўключаюць цеплавыя, атэрмальныя і структурныя рэзанансныя эфекты перадачы энергіі. У параўнанні з традыцыйнымі супрацьвіруснымі тэхналогіямі інактывацыя вірусаў з дапамогай электрамагнітных хваль мае такія перавагі, як прастата, высокая эфектыўнасць і нізкі ўзровень забруджвання. Такім чынам, апасродкаваная электрамагнітнымі хвалямі інактывацыя віруса стала перспектыўнай супрацьвіруснай тэхнікай для прымянення ў будучыні.
У Ю. Уплыў мікрахвалевага выпраменьвання і халоднай плазмы на актыўнасць біяаэразоля і звязаныя з ёй механізмы. Пекінскі універсітэт. 2013 год.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC і інш. Рэзанансная дыпольныя сувязь мікрахваляў і абмежаваных акустычных ваганняў у бакулавірусаў. Навуковая справаздача 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M і інш. Мікрахвалевая інактывацыя ВГС і ВІЧ: новы падыход да прафілактыкі перадачы віруса сярод спажыўцоў ін'екцыйных наркотыкаў. Навуковая справаздача 2016; 6:36619.
Ян С.Х., Ван Р.Н., Цай Ю.Дж., Сонг Ю.Л., Кв.Х.Л. Даследаванне і эксперыментальнае назіранне забруджвання бальнічных дакументаў мікрахвалевай дэзінфекцыяй [J] Кітайскі медыцынскі часопіс. 1987 год; 4:221-2.
Сунь Вэй Папярэдняе даследаванне механізму інактывацыі і эфектыўнасці дихлоризоцианата натрыю супраць бактэрыяфага MS2. Сычуаньскі універсітэт. 2007 год.
Ян Лі Папярэдняе даследаванне эфекту інактывацыі і механізму дзеяння о-фталевого альдэгіду на бактэрыяфага MS2. Сычуаньскі універсітэт. 2007 год.
У Е, спадарыня Яо. Інактывацыі паветрана-кропельным віруса in situ мікрахвалевым выпраменьваннем. Кітайскі навуковы бюлетэнь. 2014;59(13):1438-45.
Качмарчык Л. С., Марсай К. С., Шаўчэнка С., Піласоф М., Леві Н., Эйнат М. і інш. Каранавірусы і поліявірусы адчувальныя да кароткіх імпульсаў цыклатроннага выпраменьвання W-дыяпазону. Ліст па хіміі навакольнага асяроддзя. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S і інш. Інактывацыі віруса грыпу для даследаванняў антыгеннасці і аналізаў рэзістэнтнасці да фенатыпічнае інгібітараў нейрамінідазы. Часопіс клінічнай мікрабіялогіі. 2010;48(3):928-40.
Цзоу Сіньчжы, Чжан Ліцзя, Лю Юйцзя, Лі Юй, Чжан Цзя, Лінь Фуцзя і інш. Агляд мікрахвалевай стэрылізацыі. Навука пра мікраэлементы Гуандуна. 2013;20(6):67-70.
Лі Цзічжы. Нетэрмічнае біялагічнае ўздзеянне мікрахвалевых печаў на харчовыя мікраарганізмы і тэхналогію мікрахвалевай стэрылізацыі [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006 год; 6:1219–22.
Афагі П, Лапола М.А., Гандзі К. Шыпавая дэнатурацыя бялку SARS-CoV-2 пры атэрмічным мікрахвалевым апраменьванні. Навуковая справаздача 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR і інш. Эфектыўная структурная рэзанансная перадача энергіі ад мікрахваляў да абмежаваных акустычных ваганняў у вірусах. Навуковая справаздача 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Таргетная супрацьвірусная тэрапія з выкарыстаннем неіянізуючай радыяцыйнай тэрапіі для SARS-CoV-2 і падрыхтоўка да віруснай пандэміі: метады, метады і практычныя заўвагі для клінічнага прымянення. ПЛОС Адзін. 2021;16(5):e0251780.
Ян Хуэймін. Стэрылізацыя ў мікрахвалеўцы і фактары, якія ўплываюць на яе. Кітайскі медыцынскі часопіс. 1993; (04): 246-51.
Page WJ, Martin WG Выжыванне мікробаў у мікрахвалевых печах. Вы можаце J Мікраарганізмы. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Лячэнне ў мікрахвалевай печы або ў аўтаклаве знішчае інфекцыйнасць віруса інфекцыйнага бранхіту і пнеўмавіруса птушак, але дазваляе іх выявіць з дапамогай палімеразнай ланцуговай рэакцыі са зваротнай транскрыптазай. хвароба хатняй птушкі. 2004;33(3):303-6.
Бэн-Шошан М., Мандэль Д., Любецкі Р., Долберг С., Мімуні Ф. Б. Мікрахвалевая ліквідацыя цітомегаловіруса з груднога малака: пілотнае даследаванне. лекі для груднога гадавання. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR і інш. Мікрахвалевае рэзананснае паглынанне віруса SARS-CoV-2. Навуковая справаздача 2022; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH і інш. УФ-C (254 нм) смяротная доза SARS-CoV-2. Светлавая дыягностыка Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M і інш. Хуткая і поўная інактывацыя SARS-CoV-2 УФ-C. Навуковая справаздача 2020; 10(1):22421.