Effecten van elektromagnetische golven op pathogene virussen en gerelateerde mechanismen: een overzicht in de Journal of Virology

Pathogene virusinfecties zijn wereldwijd een groot probleem voor de volksgezondheid geworden. Virussen kunnen alle cellulaire organismen infecteren en in verschillende mate letsel en schade veroorzaken, wat kan leiden tot ziekte en zelfs de dood. Met de prevalentie van hoogpathogene virussen zoals het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is er een dringende behoefte aan het ontwikkelen van effectieve en veilige methoden om pathogene virussen te inactiveren. Traditionele methoden voor het inactiveren van pathogene virussen zijn praktisch, maar hebben enkele beperkingen. Met de kenmerken van een hoog doordringend vermogen, fysieke resonantie en geen vervuiling zijn elektromagnetische golven een potentiële strategie geworden voor de inactivatie van pathogene virussen en trekken ze steeds meer aandacht. Dit artikel geeft een overzicht van recente publicaties over de impact van elektromagnetische golven op pathogene virussen en hun mechanismen, evenals de vooruitzichten voor het gebruik van elektromagnetische golven voor de inactivatie van pathogene virussen, evenals nieuwe ideeën en methoden voor een dergelijke inactivatie.
Veel virussen verspreiden zich snel, blijven lang bestaan, zijn zeer pathogeen en kunnen mondiale epidemieën en ernstige gezondheidsrisico’s veroorzaken. Preventie, detectie, testen, uitroeiing en behandeling zijn belangrijke stappen om de verspreiding van het virus te stoppen. Snelle en efficiënte eliminatie van pathogene virussen omvat profylactische, beschermende en broneliminatie. Inactivatie van pathogene virussen door fysiologische vernietiging om hun infectiviteit, pathogeniteit en reproductievermogen te verminderen, is een effectieve methode voor hun eliminatie. Traditionele methoden, waaronder hoge temperaturen, chemicaliën en ioniserende straling, kunnen pathogene virussen effectief inactiveren. Deze methoden hebben echter nog steeds enkele beperkingen. Daarom is er nog steeds een dringende behoefte aan het ontwikkelen van innovatieve strategieën voor de inactivatie van pathogene virussen.
De emissie van elektromagnetische golven heeft de voordelen van een hoog doordringend vermogen, snelle en uniforme verwarming, resonantie met micro-organismen en plasma-afgifte, en zal naar verwachting een praktische methode worden voor het inactiveren van pathogene virussen [1,2,3]. Het vermogen van elektromagnetische golven om pathogene virussen te inactiveren werd in de vorige eeuw aangetoond [4]. De afgelopen jaren heeft het gebruik van elektromagnetische golven voor de inactivatie van pathogene virussen steeds meer aandacht getrokken. Dit artikel bespreekt het effect van elektromagnetische golven op pathogene virussen en hun mechanismen, die kunnen dienen als een nuttige gids voor fundamenteel en toegepast onderzoek.
De morfologische kenmerken van virussen kunnen functies zoals overleving en infectiviteit weerspiegelen. Er is aangetoond dat elektromagnetische golven, vooral ultrahoge frequentie (UHF) en ultrahoge frequentie (EHF) elektromagnetische golven, de morfologie van virussen kunnen verstoren.
Bacteriofaag MS2 (MS2) wordt vaak gebruikt in verschillende onderzoeksgebieden, zoals desinfectie-evaluatie, kinetische modellering (in water) en biologische karakterisering van virale moleculen [5, 6]. Wu ontdekte dat microgolven bij 2450 MHz en 700 W aggregatie en aanzienlijke krimp van MS2-waterfagen veroorzaakten na 1 minuut directe bestraling [1]. Na verder onderzoek werd ook een breuk in het oppervlak van de MS2-faag waargenomen [7]. Kaczmarczyk [8] stelde suspensies van monsters van coronavirus 229E (CoV-229E) gedurende 0,1 s bloot aan millimetergolven met een frequentie van 95 GHz en een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm2. In de ruwe bolvormige schaal van het virus kunnen grote gaten worden gevonden, waardoor de inhoud verloren gaat. Blootstelling aan elektromagnetische golven kan destructief zijn voor virale vormen. Veranderingen in morfologische eigenschappen, zoals vorm, diameter en gladheid van het oppervlak, na blootstelling aan het virus met elektromagnetische straling, zijn echter onbekend. Daarom is het belangrijk om de relatie tussen morfologische kenmerken en functionele stoornissen te analyseren, wat waardevolle en handige indicatoren kan opleveren voor het beoordelen van virusinactivatie [1].
De virale structuur bestaat gewoonlijk uit een intern nucleïnezuur (RNA of DNA) en een extern capside. Nucleïnezuren bepalen de genetische en replicatie-eigenschappen van virussen. Het capside is de buitenste laag van regelmatig gerangschikte eiwitsubeenheden, de fundamentele steiger en antigene component van virale deeltjes, en beschermt ook nucleïnezuren. De meeste virussen hebben een envelopstructuur die bestaat uit lipiden en glycoproteïnen. Bovendien bepalen envelopeiwitten de specificiteit van de receptoren en dienen ze als de belangrijkste antigenen die het immuunsysteem van de gastheer kan herkennen. De volledige structuur waarborgt de integriteit en genetische stabiliteit van het virus.
Onderzoek heeft aangetoond dat elektromagnetische golven, vooral UHF-elektromagnetische golven, het RNA van ziekteverwekkende virussen kunnen beschadigen. Wu [1] stelde de waterige omgeving van het MS2-virus gedurende 2 minuten direct bloot aan microgolven van 2450 MHz en analyseerde de genen die coderen voor proteïne A, capside-eiwit, replicase-eiwit en splitsingseiwit door middel van gelelektroforese en omgekeerde transcriptiepolymerasekettingreactie. RT-PCR). Deze genen werden geleidelijk vernietigd met toenemende vermogensdichtheid en verdwenen zelfs bij de hoogste vermogensdichtheid. De expressie van het proteïne A-gen (934 bp) nam bijvoorbeeld aanzienlijk af na blootstelling aan elektromagnetische golven met een vermogen van 119 en 385 W en verdween volledig toen de vermogensdichtheid werd verhoogd tot 700 W. Deze gegevens geven aan dat elektromagnetische golven, afhankelijk van de dosis, vernietig de structuur van de nucleïnezuren van virussen.
Recente onderzoeken hebben aangetoond dat het effect van elektromagnetische golven op pathogene virale eiwitten voornamelijk gebaseerd is op hun indirecte thermische effect op mediatoren en hun indirecte effect op de eiwitsynthese als gevolg van de vernietiging van nucleïnezuren [1, 3, 8, 9]. Athermische effecten kunnen echter ook de polariteit of structuur van virale eiwitten veranderen [1, 10, 11]. Het directe effect van elektromagnetische golven op fundamentele structurele/niet-structurele eiwitten zoals capside-eiwitten, envelopeiwitten of piekeiwitten van pathogene virussen vereist nog verder onderzoek. Onlangs is gesuggereerd dat 2 minuten elektromagnetische straling met een frequentie van 2,45 GHz en een vermogen van 700 W een interactie kan aangaan met verschillende fracties van eiwitladingen door de vorming van hotspots en oscillerende elektrische velden door middel van puur elektromagnetische effecten [12].
De envelop van een pathogeen virus hangt nauw samen met zijn vermogen om ziekten te infecteren of te veroorzaken. Verschillende onderzoeken hebben gemeld dat UHF- en microgolf-elektromagnetische golven de omhulsels van ziekteverwekkende virussen kunnen vernietigen. Zoals hierboven vermeld, kunnen duidelijke gaten worden gedetecteerd in de virale envelop van coronavirus 229E na 0,1 seconde blootstelling aan de 95 GHz millimetergolf bij een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm2 [8]. Het effect van resonante energieoverdracht van elektromagnetische golven kan voldoende stress veroorzaken om de structuur van de virusenvelop te vernietigen. Bij omhulde virussen neemt de infectiviteit of enige activiteit na het scheuren van de envelop gewoonlijk af of gaat deze volledig verloren [13, 14]. Yang [13] stelde het H3N2 (H3N2)-griepvirus en het H1N1 (H1N1)-griepvirus gedurende 15 minuten bloot aan microgolven van respectievelijk 8,35 GHz, 320 W/m² en 7 GHz, 308 W/m². Om de RNA-signalen van pathogene virussen die zijn blootgesteld aan elektromagnetische golven te vergelijken met een gefragmenteerd model dat gedurende verschillende cycli bevroren en onmiddellijk ontdooid was in vloeibare stikstof, werd RT-PCR uitgevoerd. De resultaten toonden aan dat de RNA-signalen van de twee modellen zeer consistent zijn. Deze resultaten geven aan dat de fysieke structuur van het virus wordt verstoord en de envelopstructuur wordt vernietigd na blootstelling aan microgolfstraling.
De activiteit van een virus kan worden gekarakteriseerd door zijn vermogen om te infecteren, te repliceren en te transcriberen. Virale infectiviteit of activiteit wordt gewoonlijk beoordeeld door het meten van virale titers met behulp van plaque-assays, mediane infectiedosis van weefselkweek (TCID50) of luciferase-reportergenactiviteit. Maar het kan ook rechtstreeks worden beoordeeld door levend virus te isoleren of door viraal antigeen, virale deeltjesdichtheid, virusoverleving, enz. te analyseren.
Er is gemeld dat UHF-, SHF- en EHF-elektromagnetische golven virale aërosolen of watergedragen virussen direct kunnen inactiveren. Wu [1] stelde MS2-bacteriofaag-aerosol, gegenereerd door een laboratoriumvernevelaar, gedurende 1,7 minuten bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 2450 MHz en een vermogen van 700 W, terwijl het overlevingspercentage van de MS2-bacteriofaag slechts 8,66% bedroeg. Net als bij het MS2-virale aerosol werd 91,3% van het waterige MS2 geïnactiveerd binnen 1,5 minuut na blootstelling aan dezelfde dosis elektromagnetische golven. Bovendien was het vermogen van elektromagnetische straling om het MS2-virus te inactiveren positief gecorreleerd met de vermogensdichtheid en de blootstellingstijd. Wanneer de deactiveringsefficiëntie echter zijn maximale waarde bereikt, kan de deactiveringsefficiëntie niet worden verbeterd door de belichtingstijd te vergroten of de vermogensdichtheid te vergroten. Het MS2-virus had bijvoorbeeld een minimaal overlevingspercentage van 2,65% tot 4,37% na blootstelling aan elektromagnetische golven van 2450 MHz en 700 W, en er werden geen significante veranderingen gevonden bij toenemende blootstellingstijd. Siddharta [3] bestraalde een celkweeksuspensie die het hepatitis C-virus (HCV)/humaan immunodeficiëntievirus type 1 (HIV-1) bevatte met elektromagnetische golven met een frequentie van 2450 MHz en een vermogen van 360 W. Ze ontdekten dat de virustiters aanzienlijk daalden na 3 minuten blootstelling, wat aangeeft dat elektromagnetische golfstraling effectief is tegen HCV- en HIV-1-besmettelijkheid en de overdracht van het virus helpt voorkomen, zelfs als ze samen worden blootgesteld. Bij het bestralen van HCV-celculturen en HIV-1-suspensies met elektromagnetische golven met een laag vermogen met een frequentie van 2450 MHz, 90 W of 180 W, geen verandering in de virustiter, bepaald door de luciferase-reporteractiviteit, en een significante verandering in de virale infectiviteit werden waargenomen. bij 600 en 800 W gedurende 1 minuut nam de besmettelijkheid van beide virussen niet significant af, wat vermoedelijk verband houdt met de kracht van de elektromagnetische golfstraling en de tijd van blootstelling aan kritische temperaturen.
Kaczmarczyk [8] demonstreerde voor het eerst de dodelijkheid van EHF-elektromagnetische golven tegen pathogene virussen in water in 2021. Ze stelden monsters van het coronavirus 229E of het poliovirus (PV) bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 95 GHz en een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm2. gedurende 2 seconden. De inactiveringsefficiëntie van de twee pathogene virussen was respectievelijk 99,98% en 99,375%. wat aangeeft dat EHF-elektromagnetische golven brede toepassingsmogelijkheden hebben op het gebied van virusinactivatie.
De effectiviteit van UHF-inactivatie van virussen is ook geëvalueerd in verschillende media, zoals moedermelk en sommige materialen die vaak thuis worden gebruikt. De onderzoekers stelden anesthesiemaskers besmet met adenovirus (ADV), poliovirus type 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) en rhinovirus (RHV) bloot aan elektromagnetische straling met een frequentie van 2450 MHz en een vermogen van 720 watt. Ze rapporteerden dat tests voor ADV- en PV-1-antigenen negatief werden en dat de HV-1-, PIV-3- en RHV-titers tot nul daalden, wat erop wijst dat alle virussen na 4 minuten blootstelling volledig zijn geïnactiveerd [15, 16]. Elhafi [17] stelde uitstrijkjes die besmet waren met het vogelinfectieuze bronchitisvirus (IBV), het vogelpneumovirus (APV), het virus van de ziekte van Newcastle (NDV) en het vogelgriepvirus (AIV) rechtstreeks bloot aan een magnetron van 2450 MHz en 900 W. verliezen hun besmettelijkheid. Onder hen werden APV en IBV bovendien gedetecteerd in kweken van tracheale organen verkregen uit kippenembryo's van de 5e generatie. Hoewel het virus niet kon worden geïsoleerd, werd het virale nucleïnezuur nog steeds gedetecteerd met RT-PCR. Ben-Shoshan [18] stelde 2450 MHz, 750 W elektromagnetische golven direct bloot aan 15 cytomegalovirus (CMV) positieve moedermelkmonsters gedurende 30 seconden. Antigeendetectie door Shell-Vial toonde volledige inactivatie van CMV aan. Bij 500 W bereikten 2 van de 15 monsters echter geen volledige inactivatie, wat wijst op een positieve correlatie tussen de inactiveringsefficiëntie en de kracht van elektromagnetische golven.
Het is ook vermeldenswaard dat Yang [13] de resonantiefrequentie tussen elektromagnetische golven en virussen voorspelde op basis van gevestigde fysieke modellen. Een suspensie van H3N2-virusdeeltjes met een dichtheid van 7,5 x 1014 m-3, geproduceerd door virusgevoelige Madin Darby hondenniercellen (MDCK), werd direct blootgesteld aan elektromagnetische golven met een frequentie van 8 GHz en een vermogen van 820 W/m² gedurende 15 minuten. Het niveau van inactivatie van het H3N2-virus bereikt 100%. Bij een theoretische drempel van 82 W/m2 werd echter slechts 38% van het H3N2-virus geïnactiveerd, wat erop wijst dat de efficiëntie van EM-gemedieerde virusinactivatie nauw verband houdt met de vermogensdichtheid. Op basis van dit onderzoek berekende Barbora [14] het resonantiefrequentiebereik (8,5–20 GHz) tussen elektromagnetische golven en SARS-CoV-2 en concludeerde dat 7,5 × 1014 m-3 van SARS-CoV-2 blootgesteld aan elektromagnetische golven. met een frequentie van 10-17 GHz en een vermogensdichtheid van 14,5 ± 1 W/m2 gedurende ongeveer 15 minuten resulteert in 100% deactivering. Een recent onderzoek van Wang [19] heeft aangetoond dat de resonantiefrequenties van SARS-CoV-2 4 en 7,5 GHz zijn, wat het bestaan ​​bevestigt van resonantiefrequenties die onafhankelijk zijn van de virustiter.
Concluderend kunnen we zeggen dat elektromagnetische golven aërosolen en suspensies kunnen beïnvloeden, evenals de activiteit van virussen op oppervlakken. Er werd vastgesteld dat de effectiviteit van inactivatie nauw samenhangt met de frequentie en kracht van elektromagnetische golven en het medium dat wordt gebruikt voor de groei van het virus. Bovendien zijn elektromagnetische frequenties gebaseerd op fysieke resonanties erg belangrijk voor de inactivatie van virussen [2, 13]. Tot nu toe heeft het effect van elektromagnetische golven op de activiteit van pathogene virussen zich vooral gericht op veranderende infectiviteit. Vanwege het complexe mechanisme hebben verschillende onderzoeken het effect van elektromagnetische golven op de replicatie en transcriptie van pathogene virussen gerapporteerd.
De mechanismen waarmee elektromagnetische golven virussen inactiveren, hangen nauw samen met het type virus, de frequentie en kracht van elektromagnetische golven en de groeiomgeving van het virus, maar blijven grotendeels onontgonnen. Recent onderzoek heeft zich geconcentreerd op de mechanismen van thermische, athermische en structurele resonante energieoverdracht.
Onder het thermische effect wordt verstaan ​​een temperatuurstijging veroorzaakt door snelle rotatie, botsing en wrijving van polaire moleculen in weefsels onder invloed van elektromagnetische golven. Vanwege deze eigenschap kunnen elektromagnetische golven de temperatuur van het virus verhogen tot boven de drempel van fysiologische tolerantie, wat de dood van het virus veroorzaakt. Virussen bevatten echter weinig polaire moleculen, wat erop wijst dat directe thermische effecten op virussen zeldzaam zijn [1]. Integendeel, er zijn veel meer polaire moleculen in het medium en de omgeving, zoals watermoleculen, die bewegen in overeenstemming met het wisselende elektrische veld dat wordt opgewekt door elektromagnetische golven, en warmte genereren door wrijving. De warmte wordt vervolgens overgedragen aan het virus om de temperatuur te verhogen. Wanneer de tolerantiedrempel wordt overschreden, worden nucleïnezuren en eiwitten vernietigd, wat uiteindelijk de infectiviteit vermindert en zelfs het virus inactiveert.
Verschillende groepen hebben gemeld dat elektromagnetische golven de besmettelijkheid van virussen door thermische blootstelling kunnen verminderen [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] stelde suspensies van coronavirus 229E gedurende 0,2-0,7 s bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 95 GHz met een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm². De resultaten toonden aan dat een temperatuurstijging van 100°C tijdens dit proces bijdroeg aan de vernietiging van de virusmorfologie en verminderde virusactiviteit. Deze thermische effecten kunnen worden verklaard door de werking van elektromagnetische golven op de omringende watermoleculen. Siddharta [3] bestraalde HCV-bevattende celcultuursuspensies van verschillende genotypen, waaronder GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a en GT7a, met elektromagnetische golven met een frequentie van 2450 MHz en een vermogen van 90 W en 180 W, 360 W, 600 W en 800 di Bij een stijging van de temperatuur van het celkweekmedium uit Bij temperaturen tussen 26°C en 92°C verminderde elektromagnetische straling de besmettelijkheid van het virus of inactiveerde het virus volledig. Maar HCV werd korte tijd blootgesteld aan elektromagnetische golven bij een laag vermogen (90 of 180 W, 3 minuten) of een hoger vermogen (600 of 800 W, 1 minuut), terwijl er geen significante temperatuurstijging en een significante verandering in de temperatuur plaatsvond. virus werd geen infectiviteit of activiteit waargenomen.
De bovenstaande resultaten geven aan dat het thermische effect van elektromagnetische golven een sleutelfactor is die de infectiviteit of activiteit van pathogene virussen beïnvloedt. Bovendien hebben talloze onderzoeken aangetoond dat het thermische effect van elektromagnetische straling pathogene virussen effectiever inactiveert dan UV-C en conventionele verwarming [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Naast thermische effecten kunnen elektromagnetische golven ook de polariteit van moleculen zoals microbiële eiwitten en nucleïnezuren veranderen, waardoor de moleculen gaan roteren en trillen, wat resulteert in verminderde levensvatbaarheid of zelfs de dood [10]. Er wordt aangenomen dat de snelle omschakeling van de polariteit van elektromagnetische golven eiwitpolarisatie veroorzaakt, wat leidt tot verdraaiing en kromming van de eiwitstructuur en uiteindelijk tot eiwitdenaturatie [11].
Het niet-thermische effect van elektromagnetische golven op de inactivatie van virussen blijft controversieel, maar de meeste onderzoeken hebben positieve resultaten opgeleverd [1, 25]. Zoals we hierboven vermeldden, kunnen elektromagnetische golven rechtstreeks het envelopeiwit van het MS2-virus binnendringen en het nucleïnezuur van het virus vernietigen. Bovendien zijn MS2-virusaërosolen veel gevoeliger voor elektromagnetische golven dan waterige MS2. Vanwege minder polaire moleculen, zoals watermoleculen, in de omgeving rondom MS2-virusaërosolen, kunnen athermische effecten een sleutelrol spelen bij door elektromagnetische golven gemedieerde virusinactivatie [1].
Het fenomeen resonantie verwijst naar de neiging van een fysiek systeem om meer energie uit zijn omgeving te absorberen op zijn natuurlijke frequentie en golflengte. Resonantie komt op veel plekken in de natuur voor. Het is bekend dat virussen resoneren met microgolven met dezelfde frequentie in een beperkte akoestische dipoolmodus, een resonantieverschijnsel [2, 13, 26]. Resonante vormen van interactie tussen een elektromagnetische golf en een virus trekken steeds meer aandacht. Het effect van efficiënte structurele resonantie-energieoverdracht (SRET) van elektromagnetische golven naar gesloten akoestische oscillaties (CAV) bij virussen kan leiden tot breuk van het virale membraan als gevolg van tegengestelde kern-capside-trillingen. Bovendien hangt de algehele effectiviteit van SRET samen met de aard van de omgeving, waarbij de grootte en pH van het virale deeltje respectievelijk de resonantiefrequentie en energieabsorptie bepalen [2, 13, 19].
Het fysieke resonantie-effect van elektromagnetische golven speelt een sleutelrol bij de inactivatie van omhulde virussen, die omgeven zijn door een dubbellaagsmembraan ingebed in virale eiwitten. De onderzoekers ontdekten dat de deactivering van H3N2 door elektromagnetische golven met een frequentie van 6 GHz en een vermogensdichtheid van 486 W/m² voornamelijk werd veroorzaakt door het fysiek scheuren van de schil als gevolg van het resonantie-effect [13]. De temperatuur van de H3N2-suspensie steeg met slechts 7°C na 15 minuten blootstelling, maar voor inactivatie van het menselijke H3N2-virus door thermische verwarming is een temperatuur boven 55°C vereist [9]. Soortgelijke verschijnselen zijn waargenomen voor virussen zoals SARS-CoV-2 en H3N1 [13, 14]. Bovendien leidt de inactivatie van virussen door elektromagnetische golven niet tot de afbraak van virale RNA-genomen [1,13,14]. De inactivatie van het H3N2-virus werd dus bevorderd door fysieke resonantie in plaats van door thermische blootstelling [13].
Vergeleken met het thermische effect van elektromagnetische golven vereist de inactivatie van virussen door fysieke resonantie lagere dosisparameters, die onder de microgolfveiligheidsnormen liggen die zijn opgesteld door het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [2, 13]. De resonantiefrequentie en de vermogensdosis zijn afhankelijk van de fysieke eigenschappen van het virus, zoals deeltjesgrootte en elasticiteit, en alle virussen binnen de resonantiefrequentie kunnen effectief worden geïnactiveerd. Vanwege de hoge penetratiegraad, de afwezigheid van ioniserende straling en de goede veiligheid is virusinactivatie, gemedieerd door het athermische effect van CPET, veelbelovend voor de behandeling van kwaadaardige ziekten bij de mens veroorzaakt door pathogene virussen [14, 26].
Gebaseerd op de implementatie van de inactivatie van virussen in de vloeibare fase en op het oppervlak van verschillende media, kunnen elektromagnetische golven effectief omgaan met virale aerosolen [1, 26], wat een doorbraak is en van groot belang is voor het beheersen van de overdracht van de virussen. virus en het voorkomen van de overdracht van het virus in de samenleving. epidemie. Bovendien is de ontdekking van de fysische resonantie-eigenschappen van elektromagnetische golven op dit gebied van groot belang. Zolang de resonantiefrequentie van een bepaald virion en de elektromagnetische golven bekend zijn, kunnen alle virussen binnen het resonantiefrequentiebereik van de wond worden aangepakt, wat niet kan worden bereikt met traditionele virusinactiveringsmethoden [13,14,26]. Elektromagnetische inactivatie van virussen is een veelbelovend onderzoek met groot onderzoek en toegepaste waarde en potentieel.
Vergeleken met traditionele virusdodende technologie hebben elektromagnetische golven de kenmerken van eenvoudige, effectieve en praktische milieubescherming bij het doden van virussen vanwege hun unieke fysieke eigenschappen [2, 13]. Er blijven echter veel problemen bestaan. Ten eerste is de moderne kennis beperkt tot de fysische eigenschappen van elektromagnetische golven, en is het mechanisme van energiegebruik tijdens de emissie van elektromagnetische golven niet onthuld [10, 27]. Microgolven, waaronder millimetergolven, worden op grote schaal gebruikt om de inactivatie van virussen en de mechanismen ervan te bestuderen. Onderzoek naar elektromagnetische golven op andere frequenties, vooral op frequenties van 100 kHz tot 300 MHz en van 300 GHz tot 10 THz, is echter niet gerapporteerd. Ten tweede is het mechanisme voor het doden van pathogene virussen door elektromagnetische golven nog niet opgehelderd, en zijn alleen bolvormige en staafvormige virussen bestudeerd [2]. Bovendien zijn virusdeeltjes klein, celvrij, muteren ze gemakkelijk en verspreiden ze zich snel, wat virusinactivatie kan voorkomen. De elektromagnetische golftechnologie moet nog worden verbeterd om de hindernis van het inactiveren van pathogene virussen te overwinnen. Ten slotte resulteert een hoge absorptie van stralingsenergie door polaire moleculen in het medium, zoals watermoleculen, in energieverlies. Bovendien kan de effectiviteit van SRET worden beïnvloed door verschillende niet-geïdentificeerde mechanismen in virussen [28]. Het SRET-effect kan het virus ook aanpassen om zich aan te passen aan zijn omgeving, wat resulteert in weerstand tegen elektromagnetische golven [29].
In de toekomst moet de technologie voor virusinactivatie met behulp van elektromagnetische golven verder worden verbeterd. Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek moet gericht zijn op het ophelderen van het mechanisme van virusinactivatie door elektromagnetische golven. Het mechanisme van het gebruik van de energie van virussen bij blootstelling aan elektromagnetische golven, het gedetailleerde mechanisme van niet-thermische actie dat pathogene virussen doodt, en het mechanisme van het SRET-effect tussen elektromagnetische golven en verschillende soorten virussen moeten bijvoorbeeld systematisch worden opgehelderd. Toegepast onderzoek moet zich richten op het voorkomen van overmatige absorptie van stralingsenergie door polaire moleculen, het bestuderen van het effect van elektromagnetische golven met verschillende frequenties op verschillende pathogene virussen, en het bestuderen van de niet-thermische effecten van elektromagnetische golven bij de vernietiging van pathogene virussen.
Elektromagnetische golven zijn een veelbelovende methode geworden voor de inactivatie van pathogene virussen. Elektromagnetische golftechnologie heeft de voordelen van lage vervuiling, lage kosten en een hoge inactiveringsefficiëntie van pathogene virussen, waardoor de beperkingen van traditionele antivirustechnologie kunnen worden overwonnen. Er is echter verder onderzoek nodig om de parameters van elektromagnetische golftechnologie te bepalen en het mechanisme van virusinactivatie op te helderen.
Een bepaalde dosis elektromagnetische golfstraling kan de structuur en activiteit van veel pathogene virussen vernietigen. De efficiëntie van virusinactivatie hangt nauw samen met de frequentie, vermogensdichtheid en blootstellingstijd. Bovendien omvatten potentiële mechanismen thermische, athermische en structurele resonantie-effecten van energieoverdracht. Vergeleken met traditionele antivirale technologieën heeft virusinactivatie op basis van elektromagnetische golven de voordelen van eenvoud, hoge efficiëntie en lage vervuiling. Daarom is door elektromagnetische golven gemedieerde virusinactivatie een veelbelovende antivirale techniek geworden voor toekomstige toepassingen.
U Yu. Invloed van microgolfstraling en koud plasma op de activiteit van bio-aerosolen en gerelateerde mechanismen. Universiteit van Peking. jaar 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Resonante dipoolkoppeling van microgolven en beperkte akoestische oscillaties in baculovirussen. Wetenschappelijk rapport 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Microgolfinactivatie van HCV en HIV: een nieuwe aanpak om de overdracht van het virus onder injecterende drugsgebruikers te voorkomen. Wetenschappelijk rapport 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Onderzoek en experimentele observatie van besmetting van ziekenhuisdocumenten door microgolfdesinfectie [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Voorlopig onderzoek naar het inactiveringsmechanisme en de werkzaamheid van natriumdichloorisocyanaat tegen bacteriofaag MS2. Sichuan Universiteit. 2007.
Yang Li Voorlopige studie van het inactiveringseffect en werkingsmechanisme van o-ftalaldehyde op bacteriofaag MS2. Sichuan Universiteit. 2007.
Wu Ye, mevrouw Yao. Inactivatie van een in de lucht verspreid virus door microgolfstraling. Chinees Wetenschapsbulletin. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Coronavirussen en poliovirussen zijn gevoelig voor korte pulsen van W-band cyclotronstraling. Brief over milieuchemie. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Inactivatie van influenzavirus voor antigeniciteitsonderzoeken en resistentietests tegen fenotypische neuraminidaseremmers. Tijdschrift voor klinische microbiologie. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Overzicht van magnetronsterilisatie. Guangdong micronutriëntenwetenschap. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Niet-thermische biologische effecten van microgolven op voedselmicro-organismen en microgolfsterilisatietechnologie [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2-spike-eiwitdenaturatie na athermische microgolfbestraling. Wetenschappelijk rapport 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Efficiënte structurele resonante energieoverdracht van microgolven tot beperkte akoestische oscillaties bij virussen. Wetenschappelijk rapport 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Gerichte antivirale therapie met behulp van niet-ioniserende bestralingstherapie voor SARS-CoV-2 en voorbereiding op een virale pandemie: methoden, methoden en praktijknotities voor klinische toepassing. PLOS Eén. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Magnetronsterilisatie en factoren die deze beïnvloeden. Chinees Medisch Tijdschrift. 1993;(04):246-51.
Pagina WJ, Martin WG Overleving van microben in magnetrons. Je kunt J Micro-organismen gebruiken. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Microgolf- of autoclaafbehandeling vernietigt de infectiviteit van het infectieuze bronchitisvirus en het vogelpneumovirus, maar maakt het mogelijk deze te detecteren met behulp van reverse transcriptase-polymerasekettingreactie. ziekte van pluimvee. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Microgolfuitroeiing van cytomegalovirus uit moedermelk: een pilotstudie. medicijnen voor borstvoeding. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Microgolfresonantie-absorptie van het SARS-CoV-2-virus. Wetenschappelijk rapport 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, enz. UV-C (254 nm) dodelijke dosis SARS-CoV-2. Lichtdiagnostiek Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, etc. Snelle en volledige inactivatie van SARS-CoV-2 door UV-C. Wetenschappelijk rapport 2020; 10(1):22421.