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

Pathogene virale infecties 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 zeer pathogene virussen zoals het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is er een dringende behoefte aan de ontwikkeling 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 het inactiveren 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 het inactiveren van pathogene virussen, evenals nieuwe ideeën en methoden voor een dergelijke inactivering.
Veel virussen verspreiden zich snel, blijven lang bestaan, zijn zeer pathogeen en kunnen wereldwijde 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. Inactivering van pathogene virussen door fysiologische vernietiging om hun besmettelijkheid, 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 de ontwikkeling van innovatieve strategieën voor de inactivering van pathogene virussen.
De emissie van elektromagnetische golven heeft als voordelen een hoog doordringend vermogen, snelle en gelijkmatige verhitting, 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 laatste jaren heeft het gebruik van elektromagnetische golven voor het inactiveren van pathogene virussen steeds meer aandacht getrokken. Dit artikel bespreekt het effect van elektromagnetische golven op pathogene virussen en hun mechanismen, wat kan dienen als een nuttige leidraad voor fundamenteel en toegepast onderzoek.
De morfologische kenmerken van virussen kunnen functies zoals overleving en besmettelijkheid weerspiegelen. Het is aangetoond dat elektromagnetische golven, met name ultrahoogfrequente (UHF) en ultrahoogfrequente (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 op 2450 MHz en 700 W aggregatie en aanzienlijke krimp van MS2-aquatische fagen 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) bloot aan millimetergolven met een frequentie van 95 GHz en een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm2 gedurende 0,1 s. Grote gaten kunnen worden gevonden in de ruwe bolvormige schil van het virus, wat leidt tot het verlies van de inhoud. Blootstelling aan elektromagnetische golven kan destructief zijn voor virale vormen. Veranderingen in morfologische eigenschappen, zoals vorm, diameter en oppervlaktegladheid, 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 meestal uit een intern nucleïnezuur (RNA of DNA) en een externe capside. Nucleïnezuren bepalen de genetische eigenschappen en de replicatie-eigenschappen van virussen. De capside is de buitenste laag van regelmatig gerangschikte eiwitsubeenheden, de basisstructuur en antigene component van virale deeltjes, en beschermt tevens nucleïnezuren. De meeste virussen hebben een envelopstructuur die bestaat uit lipiden en glycoproteïnen. Daarnaast 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 garandeert de integriteit en genetische stabiliteit van het virus.
Onderzoek heeft aangetoond dat elektromagnetische golven, met name UHF elektromagnetische golven, het RNA van ziekteverwekkende virussen kunnen beschadigen. Wu [1] stelde de waterige omgeving van het MS2-virus gedurende 2 minuten rechtstreeks bloot aan microgolven van 2450 MHz en analyseerde de genen die coderen voor proteïne A, capside-eiwit, replicase-eiwit en klieving-eiwit door middel van gelelektroforese en reverse transcriptie-polymerasekettingreactie. RT-PCR). Deze genen werden progressief 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, de structuur van de nucleïnezuren van virussen kunnen vernietigen.
Recente studies 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, envelop-eiwitten of spike-eiwitten van pathogene virussen vereist nog verder onderzoek. Onlangs is gesuggereerd dat 2 minuten elektromagnetische straling met een frequentie van 2,45 GHz met een vermogen van 700 W kan interacteren met verschillende fracties van eiwitladingen door de vorming van hot spots en oscillerende elektrische velden door middel van puur elektromagnetische effecten [12].
De envelop van een pathogeen virus is nauw verbonden met zijn vermogen om te infecteren of ziekten te veroorzaken. Verschillende studies hebben gerapporteerd dat UHF- en microgolf-elektromagnetische golven de mantels 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. Voor omhulde virussen neemt na breuk van de envelop de besmettelijkheid of enige activiteit gewoonlijk af of gaat volledig verloren [13, 14]. Yang [13] stelde het H3N2 (H3N2) influenzavirus en het H1N1 (H1N1) influenzavirus bloot aan microgolven van respectievelijk 8,35 GHz, 320 W/m² en 7 GHz, 308 W/m², gedurende 15 minuten. Om de RNA-signalen van pathogene virussen die aan elektromagnetische golven werden blootgesteld te vergelijken met een gefragmenteerd model dat gedurende meerdere cycli werd ingevroren en direct ontdooid in vloeibare stikstof, werd RT-PCR uitgevoerd. De resultaten toonden aan dat de RNA-signalen van beide modellen zeer consistent zijn. Deze resultaten geven aan dat de fysieke structuur van het virus verstoord is en de omhullingsstructuur vernietigd is 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 meestal bepaald door virale titers te meten met behulp van plaque-assays, de mediane infectieuze dosis (TCID50) in weefselkweek of de activiteit van het luciferasereportergen. Het kan echter ook direct worden bepaald door levend virus te isoleren of door viraal antigeen, de dichtheid van virale deeltjes, de overleving van het virus, enz. te analyseren.
Nederlands Er is gerapporteerd dat UHF-, SHF- en EHF-elektromagnetische golven virale aerosolen of in water overgedragen virussen direct kunnen inactiveren. Wu [1] stelde MS2-bacteriofaag-aerosol, gegenereerd door een laboratoriumvernevelaar, bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 2450 MHz en een vermogen van 700 W gedurende 1,7 min, terwijl het overlevingspercentage van de MS2-bacteriofaag slechts 8,66% was. Net als bij MS2-virale aerosol werd 91,3% van waterige MS2 binnen 1,5 minuut na blootstelling aan dezelfde dosis elektromagnetische golven geïnactiveerd. 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 of de vermogensdichtheid te verhogen. Nederlands Bijvoorbeeld, het MS2-virus had een minimale overlevingskans van 2,65% tot 4,37% na blootstelling aan elektromagnetische golven van 2450 MHz en 700 W, en er werden geen significante veranderingen gevonden met toenemende blootstellingstijd. Siddharta [3] bestraalde een celcultuursuspensie die 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 significant daalden na 3 minuten blootstelling, wat aangeeft dat elektromagnetische golfstraling effectief is tegen HCV- en HIV-1-infectiviteit en helpt de overdracht van het virus te voorkomen, zelfs bij gelijktijdige blootstelling. Bij bestraling 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, werden geen verandering in de virustiter, bepaald door de luciferase-reporteractiviteit, en een significante verandering in virale infectiviteit waargenomen. Bij 600 en 800 W gedurende 1 minuut nam de besmettelijkheid van beide virussen niet significant af. Men vermoedt dat dit verband houdt met de sterkte van de elektromagnetische straling en de duur van de blootstelling aan een kritische temperatuur.
Kaczmarczyk [8] toonde in 2021 voor het eerst de dodelijkheid van EHF-elektromagnetische golven tegen watergedragen pathogene virussen aan. Ze stelden monsters van coronavirus 229E of poliovirus (PV) gedurende 2 seconden bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 95 GHz en een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm2. De inactiveringsefficiëntie van de twee pathogene virussen was respectievelijk 99,98% en 99,375%. Dit geeft aan dat EHF-elektromagnetische golven brede toepassingsmogelijkheden hebben op het gebied van virusinactivatie.
De effectiviteit van UHF-inactivering van virussen is ook geëvalueerd in verschillende media, zoals moedermelk en enkele materialen die veel thuis worden gebruikt. De onderzoekers stelden anesthesiemaskers die besmet waren 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 de titers van HV-1, PIV-3 en RHV daalden naar nul, wat duidt op volledige inactivering van alle virussen na 4 minuten blootstelling [15, 16]. Elhafi [17] stelde swabs die geïnfecteerd waren met aviaire infectieuze bronchitisvirus (IBV), aviaire pneumovirus (APV), Newcastle disease-virus (NDV) en aviaire influenzavirus (AIV) direct bloot aan een magnetron van 2450 MHz en 900 W. verliezen hun besmettelijkheid. Onder hen werden APV en IBV bovendien gedetecteerd in culturen van tracheale organen verkregen uit kippenembryo's van de 5e generatie. Hoewel het virus niet kon worden geïsoleerd, werd het virale nucleïnezuur toch gedetecteerd door RT-PCR. Ben-Shoshan [18] stelde 15 cytomegalovirus (CMV) positieve moedermelkmonsters gedurende 30 seconden rechtstreeks bloot aan elektromagnetische golven van 2450 MHz en 750 W. Antigeendetectie door Shell-Vial toonde volledige inactivatie van CMV. Bij 500 W bereikten echter 2 van de 15 monsters geen volledige inactivatie, wat wijst op een positieve correlatie tussen de inactivatie-efficiëntie en het vermogen 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 × 1014 m-3, geproduceerd door virusgevoelige Madin Darby-hondenniercellen (MDCK), werd gedurende 15 minuten direct blootgesteld aan elektromagnetische golven met een frequentie van 8 GHz en een vermogen van 820 W/m². Het inactivatieniveau van het H3N2-virus bereikt 100%. Bij een theoretische drempel van 82 W/m² werd echter slechts 38% van het H3N2-virus geïnactiveerd, wat suggereert dat de efficiëntie van EM-gemedieerde virusinactivatie nauw verband houdt met de vermogensdichtheid. Op basis van deze studie berekende Barbora [14] het resonantiefrequentiebereik (8,5–20 GHz) tussen elektromagnetische golven en SARS-CoV-2 en concludeerde dat 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 blootgesteld aan elektromagnetische golven Een golf met een frequentie van 10-17 GHz en een vermogensdichtheid van 14,5 ± 1 W/m2 gedurende ongeveer 15 minuten zal resulteren in 100% deactivering. Een recente studie van Wang [19] toonde aan dat de resonantiefrequenties van SARS-CoV-2 4 en 7,5 GHz zijn, wat het bestaan ​​van resonantiefrequenties bevestigt, onafhankelijk van de virustiter.
Concluderend kunnen we stellen dat elektromagnetische golven aerosolen en suspensies kunnen beïnvloeden, evenals de activiteit van virussen op oppervlakken. Er werd vastgesteld dat de effectiviteit van inactivering nauw verband houdt met de frequentie en het vermogen 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 virusinactivering [2, 13]. Tot nu toe was het effect van elektromagnetische golven op de activiteit van pathogene virussen voornamelijk gericht op het veranderen van de infectiviteit. Vanwege het complexe mechanisme hebben verschillende studies 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 het vermogen van de elektromagnetische golven, en de groeiomgeving van het virus, maar zijn nog grotendeels onontgonnen. Recent onderzoek richt zich op de mechanismen van thermische, athermische en structurele resonantie-energieoverdracht.
Het thermische effect wordt begrepen als een temperatuurstijging veroorzaakt door rotatie, botsing en wrijving met hoge snelheid van polaire moleculen in weefsels onder invloed van elektromagnetische golven. Door deze eigenschap kunnen elektromagnetische golven de temperatuur van het virus boven de drempel van fysiologische tolerantie brengen, wat de dood van het virus veroorzaakt. Virussen bevatten echter weinig polaire moleculen, wat suggereert 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 zijn 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 gerapporteerd dat elektromagnetische golven de besmettelijkheid van virussen kunnen verminderen door thermische blootstelling [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] stelde suspensies van coronavirus 229E bloot aan elektromagnetische golven met een frequentie van 95 GHz met een vermogensdichtheid van 70 tot 100 W/cm² gedurende 0,2-0,7 s. 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 genotypes, 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 Tue Met een verhoging van de temperatuur van het celkweekmedium van 26°C tot 92°C verminderde elektromagnetische straling de infectiviteit van het virus of inactiveerde het virus volledig. Maar HCV werd gedurende een korte tijd blootgesteld aan elektromagnetische golven met een laag vermogen (90 of 180 W, 3 minuten) of een hoger vermogen (600 of 800 W, 1 minuut), terwijl er geen significante temperatuurstijging was en er geen significante verandering in de infectiviteit of activiteit van het virus werd waargenomen.
Bovenstaande resultaten geven aan dat het thermische effect van elektromagnetische golven een sleutelfactor is die de besmettelijkheid of activiteit van pathogene virussen beïnvloedt. Bovendien hebben talrijke studies 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 een verminderde levensvatbaarheid of zelfs de dood [10]. Aangenomen wordt dat de snelle verandering van de polariteit van elektromagnetische golven polarisatie van eiwitten veroorzaakt, wat leidt tot verdraaiing en kromming van de eiwitstructuur en uiteindelijk tot denaturatie van eiwitten [11].
Het niet-thermische effect van elektromagnetische golven op virusinactivering blijft controversieel, maar de meeste studies hebben positieve resultaten laten zien [1, 25]. Zoals we hierboven al aangaven, kunnen elektromagnetische golven direct doordringen in het envelopeiwit van het MS2-virus en het nucleïnezuur van het virus vernietigen. Bovendien zijn MS2-virusaerosolen veel gevoeliger voor elektromagnetische golven dan waterige MS2. Door de minder polaire moleculen, zoals watermoleculen, in de omgeving van MS2-virusaerosolen, spelen athermische effecten mogelijk een sleutelrol bij de door elektromagnetische golven veroorzaakte virusinactivering [1].
Het fenomeen resonantie verwijst naar de neiging van een fysiek systeem om meer energie uit zijn omgeving te absorberen bij zijn natuurlijke frequentie en golflengte. Resonantie komt op veel plaatsen in de natuur voor. Het is bekend dat virussen resoneren met microgolven van dezelfde frequentie in een beperkte akoestische dipoolmodus, een resonantiefenomeen [2, 13, 26]. Resonante interactiemodi 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) in virussen kan leiden tot breuk van het virale membraan als gevolg van tegengestelde trillingen van de kern en het capside. 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 energie-absorptie bepalen [2, 13, 19].
Het fysieke resonantie-effect van elektromagnetische golven speelt een sleutelrol bij de inactivering van omhulde virussen, die omgeven zijn door een dubbellaags membraan ingebed in virale eiwitten. De onderzoekers ontdekten dat de inactivering van H3N2 door elektromagnetische golven met een frequentie van 6 GHz en een vermogensdichtheid van 486 W/m² voornamelijk werd veroorzaakt door de fysieke breuk 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 inactivering van het menselijke H3N2-virus door thermische verhitting 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 inactivering van virussen door elektromagnetische golven niet tot de degradatie van virale RNA-genomen [1,13,14]. De inactivering 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 inactivering van virussen door fysieke resonantie lagere dosisparameters, die onder de microgolfveiligheidsnormen van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) liggen [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 aangepakt voor inactivering. Vanwege de hoge penetratiegraad, de afwezigheid van ioniserende straling en de goede veiligheid is virusinactivering gemedieerd door het athermische effect van CPET veelbelovend voor de behandeling van kwaadaardige ziekten bij de mens die worden veroorzaakt door pathogene virussen [14, 26].
Nederlands Gebaseerd op de implementatie van de inactivering 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 het virus en het voorkomen van de overdracht van het virus in de samenleving. epidemie. Bovendien is de ontdekking van de fysieke resonantie-eigenschappen van elektromagnetische golven van groot belang op dit gebied. Zolang de resonantiefrequentie van een bepaald virion en 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 inactivering van virussen is een veelbelovend onderzoek met veel onderzoeks- en toegepaste waarde en potentieel.
Vergeleken met traditionele virusdodende technologie hebben elektromagnetische golven de kenmerken van eenvoudige, effectieve, 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 fysieke eigenschappen van elektromagnetische golven, en het mechanisme van energiegebruik tijdens de emissie van elektromagnetische golven is niet onthuld [10, 27]. Microgolven, waaronder millimetergolven, zijn op grote schaal gebruikt om virusinactivering en de mechanismen ervan te bestuderen, maar studies van elektromagnetische golven op andere frequenties, met name op frequenties van 100 kHz tot 300 MHz en van 300 GHz tot 10 THz, zijn niet gerapporteerd. Ten tweede is het mechanisme van het doden van pathogene virussen door elektromagnetische golven 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 virusinactivering kan voorkomen. De technologie voor elektromagnetische golven moet nog worden verbeterd om de hindernis van het inactiveren van pathogene virussen te overwinnen. Ten slotte leidt de hoge absorptie van stralingsenergie door polaire moleculen in het medium, zoals watermoleculen, tot energieverlies. Bovendien kan de effectiviteit van SRET worden beïnvloed door verschillende onbekende mechanismen in virussen [28]. Het SRET-effect kan het virus ook modificeren om zich aan te passen aan zijn omgeving, wat resulteert in resistentie tegen elektromagnetische golven [29].
In de toekomst moet de technologie voor virusinactivering met behulp van elektromagnetische golven verder worden verbeterd. Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek zou zich moeten richten op het ontrafelen van het mechanisme van virusinactivering door elektromagnetische golven. Zo zouden bijvoorbeeld het mechanisme van het benutten van de energie van virussen bij blootstelling aan elektromagnetische golven, het gedetailleerde mechanisme van niet-thermische werking dat pathogene virussen doodt, en het mechanisme van het SRET-effect tussen elektromagnetische golven en verschillende soorten virussen systematisch moeten worden opgehelderd. Toegepast onderzoek zou zich moeten richten op het voorkomen van overmatige absorptie van stralingsenergie door polaire moleculen, het bestuderen van het effect van elektromagnetische golven van verschillende frequenties op verschillende pathogene virussen, en het bestuderen van de niet-thermische effecten van elektromagnetische golven op de vernietiging van pathogene virussen.
Elektromagnetische golven zijn een veelbelovende methode geworden voor het inactiveren van pathogene virussen. Elektromagnetische golven hebben als voordelen een lage vervuiling, lage kosten en een hoge efficiëntie bij het inactiveren van pathogene virussen, wat de beperkingen van traditionele antivirustechnologie kan overwinnen. Verder onderzoek is echter nodig om de parameters van elektromagnetische golven te bepalen en het mechanisme van virusinactivering te verduidelijken.
Een bepaalde dosis elektromagnetische straling kan de structuur en activiteit van veel pathogene virussen vernietigen. De efficiëntie van virusinactivatie hangt nauw samen met de frequentie, vermogensdichtheid en blootstellingstijd. Mogelijke mechanismen zijn onder andere thermische, athermische en structurele resonantie-effecten van energieoverdracht. Vergeleken met traditionele antivirale technologieën biedt virusinactivatie op basis van elektromagnetische golven de voordelen van eenvoud, hoge efficiëntie en lage vervuiling. Daarom is virusinactivatie op basis van elektromagnetische golven een veelbelovende antivirale techniek voor toekomstige toepassingen.
U Yu. Invloed van microgolfstraling en koud plasma op bioaerosolactiviteit 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. Microgolfinactivering van HCV en hiv: een nieuwe aanpak ter voorkoming van virusoverdracht onder injecterende drugsgebruikers. 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. Universiteit van Sichuan. 2007.
Yang Li Voorlopig onderzoek naar het inactiverende effect en werkingsmechanisme van o-ftalaldehyde op bacteriofaag MS2. Universiteit van Sichuan. 2007.
Wu Ye, mevrouw Yao. Inactivering van een in de lucht verspreid virus in situ door microgolfstraling. Chinese Science Bulletin. 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 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. Inactivering van influenzavirus voor antigeniciteitsstudies en resistentietests tegen fenotypische neuraminidaseremmers. Journal of Clinical Microbiology. 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. Denaturatie van SARS-CoV-2 spike-eiwitten 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 naar beperkte akoestische oscillaties in virussen. Wetenschappelijk rapport 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Gerichte antivirale therapie met behulp van niet-ioniserende radiotherapie voor SARS-CoV-2 en voorbereiding op een virale pandemie: methoden, methoden en praktijknotities voor klinische toepassing. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Microgolfsterilisatie en de factoren die hierop van invloed zijn. Chinese Medical Journal. 1993;(04):246-51.
Pagina WJ, Martin WG Overleving van microben in magnetrons. U kunt J Micro-organismen. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Magnetron- of autoclaafbehandeling vernietigt de besmettelijkheid van het infectieuze bronchitisvirus en het aviaire pneumovirus, maar maakt het mogelijk ze op te sporen met behulp van de omgekeerde transcriptase-polymerasekettingreactie. pluimveeziekte. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Magnetronverwijdering van cytomegalovirus uit moedermelk: een pilotstudie. borstvoedingsgeneeskunde. 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, etc. UV-C (254 nm) dodelijke dosis van 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.