تأثيرات الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض والآليات ذات الصلة: مراجعة في مجلة علم الفيروسات

أصبحت العدوى الفيروسية المُمْرِضة مشكلة صحية عامة رئيسية في جميع أنحاء العالم. يُمكن للفيروسات أن تُصيب جميع الكائنات الخلوية وتُسبب درجات متفاوتة من الإصابة والتلف، مما يُؤدي إلى المرض وحتى الوفاة. مع انتشار فيروسات شديدة الإمراض، مثل فيروس كورونا المُسبب لمتلازمة الالتهاب التنفسي الحاد الوخيم 2 (SARS-CoV-2)، ثمة حاجة مُلحة لتطوير طرق فعّالة وآمنة لتعطيل الفيروسات المُمْرِضة. تُعتبر الطرق التقليدية لتعطيل الفيروسات المُمْرِضة عملية، إلا أنها تنطوي على بعض القيود. بفضل خصائصها المتمثلة في قوة الاختراق العالية والرنين الفيزيائي وانعدام التلوث، أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية استراتيجية مُحتملة لتعطيل الفيروسات المُمْرِضة، وتجذب اهتمامًا متزايدًا. تُقدم هذه المقالة لمحة عامة عن المنشورات الحديثة حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المُمْرِضة وآلياتها، بالإضافة إلى آفاق استخدامها لتعطيل الفيروسات المُمْرِضة، بالإضافة إلى أفكار وطرق جديدة لهذا التعطيل.
تنتشر العديد من الفيروسات بسرعة، وتستمر لفترات طويلة، وهي شديدة الإمراض، ويمكن أن تسبب أوبئة عالمية ومخاطر صحية جسيمة. تُعد الوقاية والكشف والفحص والاستئصال والعلاج خطوات أساسية لوقف انتشار الفيروس. يشمل القضاء السريع والفعال على الفيروسات المسببة للأمراض الوقاية والحماية والقضاء على المصدر. يُعدّ تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض عن طريق التدمير الفسيولوجي لتقليل قدرتها على العدوى والمرض وقدرتها على التكاثر طريقة فعالة للقضاء عليها. يمكن للطرق التقليدية، بما في ذلك درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية والإشعاع المؤين، تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض بفعالية. ومع ذلك، لا تزال هذه الطرق تعاني من بعض القيود. لذلك، لا تزال هناك حاجة ملحة لتطوير استراتيجيات مبتكرة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.
يتميز انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية بقوة اختراق عالية، وتسخين سريع وموحد، وتفاعلها مع الكائنات الدقيقة، وانطلاقها من البلازما، ومن المتوقع أن يصبح طريقة عملية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض [1،2،3]. وقد ثبتت قدرة الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض في القرن الماضي [4]. وفي السنوات الأخيرة، اكتسب استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض اهتمامًا متزايدًا. تناقش هذه المقالة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها، مما يُمثل دليلًا مفيدًا للبحوث الأساسية والتطبيقية.
يمكن أن تعكس الخصائص المورفولوجية للفيروسات وظائف مثل البقاء والقدرة على العدوى. وقد ثبت أن الموجات الكهرومغناطيسية، وخاصةً الموجات الكهرومغناطيسية فائقة التردد (UHF) والتردد الفائق (EHF)، يمكن أن تُحدث خللاً في مورفولوجية الفيروسات.
غالبًا ما يستخدم Bacteriophage MS2 (MS2) في مجالات بحثية مختلفة مثل تقييم التطهير والنمذجة الحركية (المائية) والتوصيف البيولوجي للجزيئات الفيروسية [5، 6]. وجد وو أن الموجات الدقيقة عند 2450 ميجاهرتز و700 وات تسببت في تجميع وانكماش كبير لبكتيريا MS2 المائية بعد دقيقة واحدة من الإشعاع المباشر [1]. بعد مزيد من التحقيق، لوحظ أيضًا كسر في سطح بكتيريا MS2 [7]. قام Kaczmarczyk [8] بتعريض معلقات عينات فيروس كورونا 229E (CoV-229E) لموجات ملليمترية بتردد 95 جيجاهرتز وكثافة طاقة تتراوح من 70 إلى 100 وات/سم2 لمدة 0.1 ثانية. يمكن العثور على ثقوب كبيرة في الغلاف الكروي الخشن للفيروس، مما يؤدي إلى فقدان محتوياته. يمكن أن يكون التعرض للموجات الكهرومغناطيسية مدمرًا للأشكال الفيروسية. مع ذلك، لا تزال التغيرات في الخصائص المورفولوجية، مثل الشكل والقطر ونعومة السطح، بعد التعرض للفيروس بالإشعاع الكهرومغناطيسي غير معروفة. لذلك، من المهم تحليل العلاقة بين السمات المورفولوجية والاضطرابات الوظيفية، مما يوفر مؤشرات قيّمة وفعّالة لتقييم مدى تثبيط الفيروس [1].
يتكون الهيكل الفيروسي عادةً من حمض نووي داخلي (RNA أو DNA) وقفيصة خارجية. تُحدد الأحماض النووية الخصائص الجينية وخصائص التكاثر للفيروسات. القفيصة هي الطبقة الخارجية المكونة من وحدات بروتينية فرعية مرتبة بانتظام، وهي الهيكل الأساسي والمكون المستضدي للجسيمات الفيروسية، كما أنها تحمي الأحماض النووية. تحتوي معظم الفيروسات على غلاف خارجي يتكون من الدهون والبروتينات السكرية. بالإضافة إلى ذلك، تُحدد بروتينات الغلاف خصوصية المستقبلات، وتعمل كمستضدات رئيسية يستطيع الجهاز المناعي للمضيف التعرف عليها. يضمن الهيكل الكامل سلامة الفيروس واستقراره الجيني.
أظهرت الأبحاث أن الموجات الكهرومغناطيسية، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية UHF، يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي الريبي للفيروسات المسببة للأمراض. قام وو [1] بتعريض البيئة المائية لفيروس MS2 مباشرة لموجات ميكروويف بتردد 2450 ميجاهرتز لمدة دقيقتين وحلل الجينات التي تشفر البروتين A وبروتين القفيصة وبروتين النسخ المتماثل وبروتين الانقسام عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام وتفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي. (RT-PCR). تم تدمير هذه الجينات تدريجيًا مع زيادة كثافة الطاقة وحتى اختفت عند أعلى كثافة طاقة. على سبيل المثال، انخفض التعبير عن جين البروتين A (934 زوجًا قاعديًا) بشكل كبير بعد التعرض للموجات الكهرومغناطيسية بقوة 119 و 385 واط واختفى تمامًا عندما زادت كثافة الطاقة إلى 700 واط. تشير هذه البيانات إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكنها، اعتمادًا على الجرعة، تدمير بنية الأحماض النووية للفيروسات.
أظهرت الدراسات الحديثة أن تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على البروتينات الفيروسية المسببة للأمراض يعتمد بشكل أساسي على تأثيرها الحراري غير المباشر على الوسطاء وتأثيرها غير المباشر على تخليق البروتين بسبب تدمير الأحماض النووية [1، 3، 8، 9]. ومع ذلك، يمكن للتأثيرات اللاحرارية أيضًا تغيير قطبية أو بنية البروتينات الفيروسية [1، 10، 11]. لا يزال التأثير المباشر للموجات الكهرومغناطيسية على البروتينات الهيكلية/غير الهيكلية الأساسية مثل بروتينات القفيصة أو بروتينات الغلاف أو بروتينات الأشواك للفيروسات المسببة للأمراض يتطلب مزيدًا من الدراسة. وقد اقترح مؤخرًا أن دقيقتين من الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 2.45 جيجاهرتز وقوة 700 واط يمكن أن تتفاعل مع كسور مختلفة من شحنات البروتين من خلال تكوين نقاط ساخنة وحقول كهربائية متذبذبة من خلال تأثيرات كهرومغناطيسية بحتة [12].
يرتبط غلاف الفيروس الممرض ارتباطًا وثيقًا بقدرته على العدوى أو التسبب في المرض. أفادت العديد من الدراسات أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF والميكروويف يمكنها تدمير أغلفة الفيروسات المسببة للأمراض. وكما ذُكر سابقًا، يمكن اكتشاف ثقوب واضحة في الغلاف الفيروسي لفيروس كورونا 229E بعد 0.1 ثانية من التعرض لموجة مليمترية بتردد 95 جيجاهرتز بكثافة طاقة تتراوح بين 70 و100 واط/سم² [8]. يمكن أن يُسبب تأثير نقل الطاقة الرنانة للموجات الكهرومغناطيسية ضغطًا كافيًا لتدمير بنية غلاف الفيروس. بالنسبة للفيروسات المغلفة، بعد تمزق الغلاف، عادةً ما تنخفض قدرتها على العدوى أو بعض نشاطها أو تختفي تمامًا [13، 14]. قام يانغ [13] بتعريض فيروسي إنفلونزا H3N2 (H3N2) وH1N1 (H1N1) لأمواج ميكروويف بتردد 8.35 جيجاهرتز، 320 واط/م²، و7 جيجاهرتز، 308 واط/م²، على التوالي، لمدة 15 دقيقة. لمقارنة إشارات الحمض النووي الريبوزي (RNA) للفيروسات المسببة للأمراض المعرضة للموجات الكهرومغناطيسية ونموذج مجزأ مُجمد ومُذاب فورًا في النيتروجين السائل لعدة دورات، أُجري تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR). أظهرت النتائج اتساقًا كبيرًا لإشارات الحمض النووي الريبوزي (RNA) للنموذجين. تشير هذه النتائج إلى تعطل البنية الفيزيائية للفيروس وتدمير بنية غلافه بعد التعرض لإشعاع الميكروويف.
يمكن وصف نشاط الفيروس بقدرته على العدوى والتكاثر والنسخ. عادةً ما تُقيّم قدرة الفيروس على العدوى أو نشاطه بقياس عياراته الفيروسية باستخدام فحوصات اللويحات، أو متوسط ​​الجرعة المعدية في زراعة الأنسجة (TCID50)، أو نشاط جين لوسيفيراز المراسل. كما يمكن تقييمه مباشرةً بعزل الفيروس الحي أو بتحليل مستضده الفيروسي، أو كثافة جسيماته، أو معدل بقاء الفيروس، إلخ.
وقد تم الإبلاغ عن أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF و SHF و EHF يمكنها تعطيل الهباء الجوي الفيروسي أو الفيروسات المحمولة بالماء بشكل مباشر. وقد عرّض وو [1] هباء بكتيريا MS2 الناتج عن جهاز رذاذ مختبري لموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 700 وات لمدة 1.7 دقيقة، بينما كان معدل بقاء بكتيريا MS2 8.66% فقط. وعلى غرار الهباء الجوي الفيروسي MS2، تم تعطيل 91.3% من MS2 المائي في غضون 1.5 دقيقة بعد التعرض لنفس الجرعة من الموجات الكهرومغناطيسية. وبالإضافة إلى ذلك، ارتبطت قدرة الإشعاع الكهرومغناطيسي على تعطيل فيروس MS2 بشكل إيجابي بكثافة الطاقة ووقت التعرض. ومع ذلك، عندما تصل كفاءة التعطيل إلى أقصى قيمة لها، لا يمكن تحسين كفاءة التعطيل عن طريق زيادة وقت التعرض أو زيادة كثافة الطاقة. على سبيل المثال، تراوح معدل بقاء فيروس MS2 بين 2.65% و4.37% بعد التعرض لموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز و700 واط، ولم تُلاحظ أي تغيرات ملحوظة مع زيادة مدة التعرض. قام سيدهارتا [3] بتعريض معلق مزرعة خلوية يحتوي على فيروس التهاب الكبد الوبائي سي (HCV)/فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) لموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 360 واط. ووجد الباحثون أن تركيزات الفيروس انخفضت بشكل ملحوظ بعد 3 دقائق من التعرض، مما يشير إلى أن إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية فعال ضد عدوى فيروس التهاب الكبد الوبائي سي وفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول، ويساعد على منع انتقال الفيروس حتى عند التعرض لهما معًا. عند تشعيع مزارع خلايا فيروس التهاب الكبد الوبائي سي ومعلقات فيروس نقص المناعة البشرية-1 بموجات كهرومغناطيسية منخفضة الطاقة بتردد 2450 ميجاهرتز، 90 وات أو 180 وات، لم يتم ملاحظة أي تغيير في عيار الفيروس، الذي تم تحديده من خلال نشاط المراسل لوسيفيراز، وتغيير كبير في العدوى الفيروسية. عند 600 و 800 وات لمدة دقيقة واحدة، لم تنخفض عدوى كلا الفيروسين بشكل كبير، ويعتقد أن هذا مرتبط بقوة إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية ووقت التعرض لدرجة الحرارة الحرجة.
أثبت كاتسماركزيك [8] لأول مرة فتك الموجات الكهرومغناطيسية EHF بالفيروسات المسببة للأمراض المنقولة بالمياه عام 2021. فقد عرّض عينات من فيروس كورونا 229E أو فيروس شلل الأطفال (PV) لموجات كهرومغناطيسية بتردد 95 جيجاهرتز وكثافة طاقة تتراوح بين 70 و100 واط/سم² لمدة ثانيتين. بلغت كفاءة تعطيل الفيروسين الممرضين 99.98% و99.375% على التوالي. مما يشير إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية EHF لها آفاق تطبيقية واسعة في مجال تعطيل الفيروسات.
تم أيضًا تقييم فعالية الموجات فوق العالية (UHF) في تعطيل الفيروسات في وسائط مختلفة، مثل حليب الأم وبعض المواد الشائعة الاستخدام في المنزل. عرّض الباحثون أقنعة التخدير الملوثة بالفيروس الغدي (ADV)، وفيروس شلل الأطفال من النوع 1 (PV-1)، وفيروس الهربس من النوع 1 (HV-1)، وفيروس الأنف (RHV) لإشعاع كهرومغناطيسي بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 720 واط. أفاد الباحثون أن نتائج اختبارات مستضدات ADV وPV-1 كانت سلبية، وانخفضت قيم HV-1 وPIV-3 وRHV إلى الصفر، مما يشير إلى تعطيل جميع الفيروسات تمامًا بعد 4 دقائق من التعرض [15، 16]. فقد الحفي [17]، الذي عرّض مسحات مصابة بفيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي الطيري (IBV)، وفيروس الرئة الطيري (APV)، وفيروس مرض نيوكاسل (NDV)، وفيروس إنفلونزا الطيور (AIV) مباشرةً إلى فرن ميكروويف بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 900 واط، قدرتها على العدوى. ومن بينها، تم الكشف عن APV وIBV أيضًا في مزارع أعضاء القصبة الهوائية المأخوذة من أجنة دجاج من الجيل الخامس. وعلى الرغم من عدم إمكانية عزل الفيروس، إلا أنه لا يزال يتم الكشف عن الحمض النووي الفيروسي بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR). عرّض بن شوشان [18] مباشرةً موجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 750 واط إلى 15 عينة من حليب الثدي إيجابية لفيروس تضخم الخلايا (CMV) لمدة 30 ثانية. وأظهر الكشف عن المستضد بواسطة قارورة شل تعطيلًا كاملاً لفيروس تضخم الخلايا. ومع ذلك، عند 500 واط، لم تصل 2 من أصل 15 عينة إلى حالة التعطيل الكامل، مما يشير إلى وجود علاقة إيجابية بين كفاءة التعطيل وقوة الموجات الكهرومغناطيسية.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن يانغ [13] تنبأ بالتردد الرنيني بين الموجات الكهرومغناطيسية والفيروسات بناءً على نماذج فيزيائية ثابتة. تم تعريض معلق جسيمات فيروس H3N2 بكثافة 7.5 × 1014 م-3، تم إنتاجه بواسطة خلايا كلية الكلب مادين داربي الحساسة للفيروس (MDCK)، مباشرة للموجات الكهرومغناطيسية بتردد 8 جيجاهرتز وقوة 820 واط/م² لمدة 15 دقيقة. يصل مستوى تعطيل فيروس H3N2 إلى 100٪. ومع ذلك، عند عتبة نظرية تبلغ 82 واط/م²، تم تعطيل 38٪ فقط من فيروس H3N2، مما يشير إلى أن كفاءة تعطيل الفيروس بوساطة EM ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكثافة الطاقة. بناءً على هذه الدراسة، حسب باربورا [14] نطاق التردد الرنيني (8.5-20 جيجاهرتز) بين الموجات الكهرومغناطيسية وفيروس كورونا المستجد 2 (SARS-CoV-2) وخلص إلى أن 7.5 × 1014 م-3 من فيروس كورونا المستجد 2 (SARS-CoV-2) المعرض للموجات الكهرومغناطيسية ستؤدي موجة بتردد 10-17 جيجاهرتز وكثافة طاقة 14.5 ± 1 واط/م2 لمدة 15 دقيقة تقريبًا إلى إبطال التنشيط بنسبة 100%. أظهرت دراسة حديثة أجراها وانج [19] أن الترددات الرنانة لفيروس كورونا المستجد 2 (SARS-CoV-2) هي 4 و7.5 جيجاهرتز، مما يؤكد وجود ترددات رنينية مستقلة عن عيار الفيروس.
في الختام، يمكننا القول إن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تؤثر على الهباء الجوي والمعلقات، وكذلك على نشاط الفيروسات على الأسطح. وقد وُجد أن فعالية التعطيل ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتردد الموجات الكهرومغناطيسية وقوتها والوسط المستخدم لنمو الفيروس. بالإضافة إلى ذلك، تُعد الترددات الكهرومغناطيسية القائمة على الرنين الفيزيائي مهمة جدًا لتعطيل الفيروس [2، 13]. حتى الآن، ركز تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على نشاط الفيروسات المسببة للأمراض بشكل رئيسي على تغيير قدرتها على العدوى. ونظرًا لآليتها المعقدة، أفادت العديد من الدراسات بتأثير الموجات الكهرومغناطيسية على تكاثر الفيروسات المسببة للأمراض ونسخها.
ترتبط آليات تعطيل الفيروسات بالموجات الكهرومغناطيسية ارتباطًا وثيقًا بنوع الفيروس، وتردده وقوته، وبيئة نموه، إلا أنها لا تزال غير مستكشفة إلى حد كبير. ركزت الأبحاث الحديثة على آليات نقل الطاقة الحرارية، واللاحرارية، والرنين الهيكلي.
يُفهم التأثير الحراري على أنه زيادة في درجة الحرارة ناتجة عن الدوران عالي السرعة والتصادم والاحتكاك للجزيئات القطبية في الأنسجة تحت تأثير الموجات الكهرومغناطيسية. بسبب هذه الخاصية، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية رفع درجة حرارة الفيروس فوق عتبة التحمل الفسيولوجي، مما يتسبب في موت الفيروس. ومع ذلك، تحتوي الفيروسات على عدد قليل من الجزيئات القطبية، مما يشير إلى أن التأثيرات الحرارية المباشرة على الفيروسات نادرة [1]. على العكس من ذلك، يوجد العديد من الجزيئات القطبية في الوسط والبيئة، مثل جزيئات الماء، والتي تتحرك وفقًا للمجال الكهربائي المتناوب الذي تثيره الموجات الكهرومغناطيسية، مما يولد الحرارة من خلال الاحتكاك. ثم تنتقل الحرارة إلى الفيروس لرفع درجة حرارته. عندما يتم تجاوز عتبة التحمل، يتم تدمير الأحماض النووية والبروتينات، مما يقلل في النهاية من العدوى وحتى يعطل الفيروس.
أفادت عدة مجموعات بحثية بأن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تقلل من عدوى الفيروسات من خلال التعرض الحراري [1، 3، 8]. قام كاتسمارسيك [8] بتعريض معلقات فيروس كورونا 229E لموجات كهرومغناطيسية بتردد 95 جيجاهرتز وكثافة طاقة تتراوح بين 70 و100 واط/سم² لمدة 0.2-0.7 ثانية. أظهرت النتائج أن ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية خلال هذه العملية ساهم في تدمير مورفولوجيا الفيروس وتقليل نشاطه. يمكن تفسير هذه التأثيرات الحرارية بتأثير الموجات الكهرومغناطيسية على جزيئات الماء المحيطة. قام سيدارتا [3] بتعريض معلقات مزارع الخلايا المحتوية على فيروس التهاب الكبد الوبائي سي من أنماط جينية مختلفة، بما في ذلك GT1a وGT2a وGT3a وGT4a وGT5a وGT6a وGT7a، لموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 90 وات و180 وات و360 وات و600 وات و800 وات. مع زيادة درجة حرارة وسط زراعة الخلايا من 26 درجة مئوية إلى 92 درجة مئوية، قلل الإشعاع الكهرومغناطيسي من قدرة الفيروس على العدوى أو عطل الفيروس تمامًا. ولكن تعرض فيروس التهاب الكبد الوبائي سي لموجات كهرومغناطيسية لفترة قصيرة بقوة منخفضة (90 أو 180 وات، 3 دقائق) أو قوة أعلى (600 أو 800 وات، دقيقة واحدة)، بينما لم تكن هناك زيادة كبيرة في درجة الحرارة ولم يُلاحظ أي تغيير كبير في قدرة الفيروس على العدوى أو النشاط.
تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية عامل رئيسي يؤثر على قدرة الفيروسات المسببة للأمراض على العدوى أو نشاطها. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت دراسات عديدة أن التأثير الحراري للإشعاع الكهرومغناطيسي يُعطل الفيروسات المسببة للأمراض بفعالية أكبر من الأشعة فوق البنفسجية-C والتسخين التقليدي [8، 20، 21، 22، 23، 24].
بالإضافة إلى التأثيرات الحرارية، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أيضًا تغيير قطبية الجزيئات، مثل البروتينات الميكروبية والأحماض النووية، مما يتسبب في دوران الجزيئات واهتزازها، مما يؤدي إلى انخفاض قابليتها للحياة أو حتى موتها [10]. يُعتقد أن التغيير السريع في قطبية الموجات الكهرومغناطيسية يسبب استقطاب البروتين، مما يؤدي إلى التواء وانحناء بنيته، وفي النهاية إلى تحلله [11].
لا يزال التأثير غير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروس مثيرًا للجدل، إلا أن معظم الدراسات أظهرت نتائج إيجابية [1، 25]. وكما ذكرنا سابقًا، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية اختراق بروتين غلاف فيروس MS2 مباشرةً وتدمير الحمض النووي للفيروس. بالإضافة إلى ذلك، فإن جسيمات فيروس MS2 أكثر حساسية للموجات الكهرومغناطيسية من جسيمات MS2 المائية. ونظرًا لقلة استقطاب الجزيئات، مثل جزيئات الماء، في البيئة المحيطة بجسيمات فيروس MS2، فقد تلعب التأثيرات اللاحرارية دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروس بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية [1].
تشير ظاهرة الرنين إلى ميل النظام الفيزيائي إلى امتصاص المزيد من الطاقة من بيئته عند تردده وطول موجته الطبيعيين. يحدث الرنين في العديد من الأماكن في الطبيعة. من المعروف أن الفيروسات تتردد مع الموجات الدقيقة من نفس التردد في وضع ثنائي القطب الصوتي المحدود، وهي ظاهرة رنين [2، 13، 26]. تجذب أوضاع التفاعل الرنانة بين الموجة الكهرومغناطيسية والفيروس المزيد والمزيد من الاهتمام. يمكن أن يؤدي تأثير نقل طاقة الرنين الهيكلي الفعال (SRET) من الموجات الكهرومغناطيسية إلى التذبذبات الصوتية المغلقة (CAV) في الفيروسات إلى تمزق الغشاء الفيروسي بسبب اهتزازات النواة والقفيصة المتعارضة. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط الفعالية الكلية لـ SRET بطبيعة البيئة، حيث يحدد حجم ودرجة حموضة الجسيم الفيروسي تردد الرنين وامتصاص الطاقة، على التوالي [2، 13، 19].
يلعب تأثير الرنين الفيزيائي للموجات الكهرومغناطيسية دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروسات المغلفة، والتي يحيط بها غشاء ثنائي الطبقة مدمج في البروتينات الفيروسية. وجد الباحثون أن تعطيل H3N2 بالموجات الكهرومغناطيسية بتردد 6 جيجاهرتز وكثافة طاقة 486 واط / م 2 كان ناتجًا بشكل أساسي عن التمزق الفيزيائي للقشرة بسبب تأثير الرنين [13]. ارتفعت درجة حرارة تعليق H3N2 بمقدار 7 درجات مئوية فقط بعد 15 دقيقة من التعرض، ومع ذلك، لتعطيل فيروس H3N2 البشري عن طريق التسخين الحراري، يلزم درجة حرارة أعلى من 55 درجة مئوية [9]. وقد لوحظت ظواهر مماثلة لفيروسات مثل SARS-CoV-2 و H3N1 [13، 14]. بالإضافة إلى ذلك، لا يؤدي تعطيل الفيروسات بالموجات الكهرومغناطيسية إلى تدهور جينومات الحمض النووي الريبي الفيروسي [1،13،14]. وبالتالي، تم تعزيز تعطيل فيروس H3N2 من خلال الرنين الفيزيائي وليس التعرض الحراري [13].
بالمقارنة مع التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية، يتطلب تعطيل الفيروسات بالرنين الفيزيائي جرعات أقل، وهي أقل من معايير سلامة الموجات الدقيقة التي وضعها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) [2، 13]. يعتمد تردد الرنين وجرعة الطاقة على الخصائص الفيزيائية للفيروس، مثل حجم الجسيمات ومرونتها، ويمكن استهداف جميع الفيروسات ضمن تردد الرنين بفعالية لتعطيلها. ونظرًا لارتفاع معدل الاختراق، وغياب الإشعاع المؤين، والسلامة الجيدة، فإن تعطيل الفيروسات بوساطة التأثير اللاحراري لـ CPET يُعدّ خيارًا واعدًا لعلاج الأمراض الخبيثة البشرية التي تسببها الفيروسات المسببة للأمراض [14، 26].
بناءً على تطبيق تعطيل الفيروسات في الطور السائل وعلى سطح الوسائط المختلفة، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية التعامل بفعالية مع الهباء الجوي الفيروسي [1، 26]، وهو إنجاز كبير وله أهمية كبيرة في التحكم في انتقال الفيروس ومنع انتقال الفيروس في المجتمع. علاوة على ذلك، فإن اكتشاف خصائص الرنين الفيزيائية للموجات الكهرومغناطيسية له أهمية كبيرة في هذا المجال. طالما أن التردد الرنيني لفيريون معين والموجات الكهرومغناطيسية معروفة، يمكن استهداف جميع الفيروسات ضمن نطاق التردد الرنيني للجرح، وهو ما لا يمكن تحقيقه بطرق تعطيل الفيروسات التقليدية [13،14،26]. يعد التعطيل الكهرومغناطيسي للفيروسات بحثًا واعدًا ذو قيمة بحثية وتطبيقية كبيرة وإمكانات.
بالمقارنة مع تقنية قتل الفيروسات التقليدية، تتميز الموجات الكهرومغناطيسية بخصائص الحماية البيئية البسيطة والفعالة والعملية عند قتل الفيروسات بسبب خصائصها الفيزيائية الفريدة [2، 13]. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشكلات. أولاً، تقتصر المعرفة الحديثة على الخصائص الفيزيائية للموجات الكهرومغناطيسية، ولم يتم الكشف عن آلية استخدام الطاقة أثناء انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية [10، 27]. تم استخدام الموجات الدقيقة، بما في ذلك الموجات المليمترية، على نطاق واسع لدراسة تعطيل الفيروسات وآلياتها، ومع ذلك، لم يتم الإبلاغ عن دراسات الموجات الكهرومغناطيسية عند ترددات أخرى، وخاصة عند الترددات من 100 كيلو هرتز إلى 300 ميجا هرتز ومن 300 جيجا هرتز إلى 10 تيراهرتز. ثانيًا، لم يتم توضيح آلية قتل الفيروسات المسببة للأمراض بالموجات الكهرومغناطيسية، ولم تتم دراسة سوى الفيروسات الكروية والقضيبية [2]. بالإضافة إلى ذلك، تتميز جسيمات الفيروس بصغر حجمها، وخلوها من الخلايا، وسهولة تحورها، وانتشارها السريع، مما يمنع تعطيلها. ولا تزال تقنية الموجات الكهرومغناطيسية بحاجة إلى تحسين للتغلب على صعوبة تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. وأخيرًا، يؤدي الامتصاص العالي للطاقة الإشعاعية بواسطة الجزيئات القطبية في الوسط، مثل جزيئات الماء، إلى فقدان الطاقة. إضافةً إلى ذلك، قد تتأثر فعالية SRET بعدة آليات غير معروفة في الفيروسات [28]. كما يمكن لتأثير SRET تعديل الفيروس للتكيف مع بيئته، مما يؤدي إلى مقاومته للموجات الكهرومغناطيسية [29].
في المستقبل، تحتاج تقنية تعطيل الفيروسات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية إلى مزيد من التطوير. ينبغي أن يهدف البحث العلمي الأساسي إلى توضيح آلية تعطيل الفيروسات بالموجات الكهرومغناطيسية. على سبيل المثال، ينبغي توضيح آلية استخدام طاقة الفيروسات عند تعرضها للموجات الكهرومغناطيسية، والآلية التفصيلية للتأثير غير الحراري الذي يقضي على الفيروسات المسببة للأمراض، وآلية تأثير SRET بين الموجات الكهرومغناطيسية وأنواع مختلفة من الفيروسات بشكل منهجي. ينبغي أن يركز البحث التطبيقي على كيفية منع الامتصاص المفرط لطاقة الإشعاع بواسطة الجزيئات القطبية، ودراسة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة على مختلف الفيروسات المسببة للأمراض، ودراسة الآثار غير الحرارية للموجات الكهرومغناطيسية في تدمير الفيروسات المسببة للأمراض.
أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية وسيلةً واعدةً لتعطيل الفيروسات المُمرضة. تتميز تقنية الموجات الكهرومغناطيسية بانخفاض التلوث، وانخفاض التكلفة، وفعالية عالية في تعطيل الفيروسات المُمرضة، مما يُمكّنها من التغلب على قيود تقنيات مكافحة الفيروسات التقليدية. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد معايير تقنية الموجات الكهرومغناطيسية وتوضيح آلية تعطيل الفيروسات.
يمكن لجرعة معينة من إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية تدمير بنية ونشاط العديد من الفيروسات المسببة للأمراض. ترتبط كفاءة تثبيط الفيروس ارتباطًا وثيقًا بالتردد، وكثافة الطاقة، ومدة التعرض. بالإضافة إلى ذلك، تشمل الآليات المحتملة تأثيرات الرنين الحراري، واللاحراري، والهيكلي لنقل الطاقة. بالمقارنة مع تقنيات مكافحة الفيروسات التقليدية، يتميز تثبيط الفيروسات بالموجات الكهرومغناطيسية بمزايا البساطة، والكفاءة العالية، وانخفاض التلوث. لذلك، أصبح تثبيط الفيروسات بالموجات الكهرومغناطيسية تقنية واعدة لمكافحة الفيروسات في التطبيقات المستقبلية.
يو يو. تأثير إشعاع الميكروويف والبلازما الباردة على نشاط الهباء الحيوي والآليات ذات الصلة. جامعة بكين، عام ٢٠١٣.
صن سي كي، تساي واي سي، تشين يي، ليو تي إم، تشين إتش واي، وانغ إتش سي وآخرون. اقتران ثنائي القطب الرنيني للموجات الدقيقة والتذبذبات الصوتية المحدودة في فيروسات العصوية. تقرير علمي 2017؛ 7(1):4611.
سيدهارتا أ، بفايندر س، مالاسا أ، دوربيكر ج، أنغاكوسوما، إنجلمان م، وآخرون. تثبيط فيروس التهاب الكبد سي وفيروس نقص المناعة البشرية بالموجات الدقيقة: نهج جديد لمنع انتقال الفيروس بين متعاطي المخدرات عن طريق الحقن. التقرير العلمي 2016؛ 6:36619.
يان إس إكس، وانغ آر إن، كاي واي جيه، سونغ واي إل، كيو في إتش إل. دراسة وملاحظة تجريبية لتلوث وثائق المستشفى بالتطهير بالموجات الدقيقة [مجلة] المجلة الطبية الصينية. ١٩٨٧؛ ٤: ٢٢١-٢.
صن وي، دراسة أولية لآلية تعطيل وفعالية ثنائي كلورو إيزوسيانات الصوديوم ضد البكتيريا العاثية MS2. جامعة سيتشوان، 2007.
يانغ لي، دراسة أولية لتأثير التعطيل وآلية عمل أو-فثالالدهيد على البكتيريا العاثية MS2. جامعة سيتشوان، 2007.
وو يي، السيدة ياو. تعطيل فيروس محمول جوًا في موقعه باستخدام إشعاع الميكروويف. نشرة العلوم الصينية. ٢٠١٤؛ ٥٩(١٣): ١٤٣٨-٤٥.
كاتشمارشيك إل إس، مارساي كي إس، شيفتشينكو إس، بيلوسوف إم، ليفي إن، إينات إم وآخرون. فيروسات كورونا وفيروسات شلل الأطفال حساسة للنبضات القصيرة من إشعاع السيكلوترون ذي النطاق W. رسالة في الكيمياء البيئية. ٢٠٢١؛ ١٩(٦): ٣٩٦٧-٧٢.
يونغيس م، ليو ف.م، فان دير فريس إي، جاكوبي ر، برونك آي، بوغ س، وآخرون. تثبيط فيروس الإنفلونزا لدراسات الاستضدات واختبارات المقاومة لمثبطات النورامينيداز الظاهرية. مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية. 2010؛48(3):928-40.
زو شينزي، تشانغ ليجيا، ليو يوجيا، لي يو، تشانغ جيا، لين فوجيا، وآخرون. نظرة عامة على التعقيم بالميكروويف. قوانغدونغ علوم المغذيات الدقيقة. 2013;20(6):67-70.
لي جيزي. التأثيرات البيولوجية غير الحرارية للموجات الدقيقة على الكائنات الحية الدقيقة في الأغذية وتقنية التعقيم بالميكروويف [مجلة جامعة الجنسيات الجنوبية الغربية (طبعة العلوم الطبيعية). 2006؛ 6: 1219-1222.
أفاجي ب، لابولا م أ، غاندي ك. تحلل بروتين سبايك لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2) عند التعرض لإشعاع الميكروويف الحراري. تقرير علمي 2021؛ 11(1):23373.
يانغ إس سي، لين إتش سي، ليو تي إم، لو جيه تي، هونغ دبليو تي، هوانغ واي آر، وآخرون. نقل طاقة الرنين الهيكلي بكفاءة من الموجات الميكروية إلى تذبذبات صوتية محدودة في الفيروسات. تقرير علمي 2015؛ 5:18030.
باربورا أ، مينيس ر. العلاج المضاد للفيروسات المُستهدف باستخدام العلاج الإشعاعي غير المؤين لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2) والتحضير لجائحة فيروسية: الأساليب والطرق وملاحظات الممارسة للتطبيق السريري. PLOS One. 2021؛ 16(5):e0251780.
يانغ هوي مينغ. التعقيم بالميكروويف والعوامل المؤثرة عليه. المجلة الطبية الصينية. 1993؛ (04): 246-251.
صفحة WJ، مارتن WG. بقاء الميكروبات في أفران الميكروويف. مجلة الكائنات الحية الدقيقة. 1978؛ 24(11): 1431-3.
يؤدي العلاج بالميكروويف أو الأوتوكلاف إلى تدمير قدرة فيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي وفيروس الرئة الطيري على العدوى، ولكنه يسمح باكتشافهما باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي. أمراض الدواجن. 2004؛ 33 (3): 303-6.
بن شوشان م، ماندل د، لوبيزكي ر، دولبيرج س، ميموني ف ب القضاء على الفيروس المضخم للخلايا من حليب الثدي باستخدام الموجات الدقيقة: دراسة تجريبية. طب الرضاعة الطبيعية. 2016؛ 11: 186-7.
وانغ بي جيه، بانغ واي إتش، هوانغ إس واي، فانغ جيه تي، تشانغ إس واي، شي إس آر، وآخرون. امتصاص رنين الميكروويف لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2). التقرير العلمي 2022؛ 12(1): 12596.
سابينو سي بي، سيليرا إف بي، سيلز-ميدينا دي إف، ماشادو آر آر جي، دوريجون إي إل، فريتاس-جونيور إل إتش، إلخ. الجرعة القاتلة من الأشعة فوق البنفسجية-سي (254 نانومتر) لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2). التشخيص الضوئي، مجلة فوتوداين ثير. 2020؛32:101995.
ستورم ن، ماكاي إل جي إيه، داونز إس إن، جونسون آر آي، بيرو د، دي سامبر م، إلخ. التعطيل السريع والكامل لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2) بواسطة الأشعة فوق البنفسجية ج. التقرير العلمي 2020؛ 10(1):22421.