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

أصبحت الالتهابات الفيروسية المسببة للأمراض مشكلة كبيرة في الصحة العامة في جميع أنحاء العالم. يمكن للفيروسات أن تصيب جميع الكائنات الحية الخلوية وتسبب درجات متفاوتة من الإصابة والأضرار ، مما يؤدي إلى المرض وحتى الموت. مع انتشار الفيروسات المسببة للأمراض الشديد مثل متلازمة الجهاز التنفسي الحاد الشديد فيروس كورونا 2 (SARS-COV-2) ، هناك حاجة ملحة لتطوير طرق فعالة وآمنة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. الطرق التقليدية لعدم تنشيط الفيروسات المسببة للأمراض عملية ولكن لها بعض القيود. مع خصائص القوة عالية الاختراق ، والرنين المادي وعدم التلوث ، أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية استراتيجية محتملة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض وتجذب الاهتمام المتزايد. تقدم هذه المقالة لمحة عامة عن المنشورات الحديثة حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها ، وكذلك آفاق استخدام الموجات الكهرومغناطيسية للتعطيل في الفيروسات المسببة للأمراض ، وكذلك الأفكار والطرق الجديدة لمثل هذا التنشيط.
تنتشر العديد من الفيروسات بسرعة ، وتستمر لفترة طويلة ، وتكون ممرضة للغاية ويمكن أن تسبب الأوبئة العالمية والمخاطر الصحية الخطيرة. تعد الوقاية والاكتشاف والاختبار والاستئصال والعلاج خطوات أساسية لوقف انتشار الفيروس. يشمل القضاء السريع والفعال للفيروسات المسببة للأمراض القضاء على الإلغاء الوقائي والحماية والمصدر. تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض عن طريق التدمير الفسيولوجي لتقليل العدوى والأمراض والقدرة الإنجابية هي وسيلة فعالة للقضاء عليها. الطرق التقليدية ، بما في ذلك ارتفاع درجة الحرارة ، والمواد الكيميائية والإشعاع المؤين ، يمكن أن تعطل الفيروسات المسببة للأمراض بشكل فعال. ومع ذلك ، لا تزال هذه الأساليب لديها بعض القيود. لذلك ، لا تزال هناك حاجة ملحة لتطوير استراتيجيات مبتكرة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.
يتمتع انبعاثات الأمواج الكهرومغناطيسية بمزايا القوة المتغلقة العالية ، والتدفئة السريعة والموحدة ، والرنين مع الكائنات الحية الدقيقة وإطلاق البلازما ، ومن المتوقع أن تصبح طريقة عملية لتنشيط الفيروسات المسببة للأمراض [1،2،3]. وقد أظهرت قدرة الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض في القرن الماضي [4]. في السنوات الأخيرة ، اجتذب استخدام الموجات الكهرومغناطيسية للتعطيل في الفيروسات المسببة للأمراض الاهتمام المتزايد. تناقش هذه المقالة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها ، والتي يمكن أن تكون بمثابة دليل مفيد للبحث الأساسي والتطبيقي.
يمكن للخصائص المورفولوجية للفيروسات أن تعكس وظائف مثل البقاء على قيد الحياة والعدوى. وقد ثبت أن الموجات الكهرومغناطيسية ، وخاصة التردد العالي للغاية (UHF) والأمواج الكهرومغناطيسية عالية التردد (EHF) ، يمكن أن تعطل مورفولوجيا الفيروسات.
غالبًا ما يستخدم Bacteriophage MS2 (MS2) في مجالات البحث المختلفة مثل تقييم التطهير ، والنمذجة الحركية (المائية) ، والتوصيف البيولوجي للجزيئات الفيروسية [5 ، 6]. وجدت WU أن الموجات الدقيقة في 2450 MHz و 700 واط تسببت في تجميع وانكماش كبير من Phages MS2 المائية بعد دقيقة واحدة من التشعيع المباشر [1]. بعد مزيد من التحقيق ، لوحظ أيضا استراحة في سطح Phage MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] تعرض المعلقات لعينات من فيروس كورونا 229E (COV-229E) إلى موجات ملليمتر مع تواتر 95 جيجا هرتز وكثافة الطاقة من 70 إلى 100 واط/سم 2 لمدة 0.1 ثانية. يمكن العثور على ثقوب كبيرة في القشرة الكروية الخشنة للفيروس ، مما يؤدي إلى فقدان محتوياته. يمكن أن يكون التعرض للأمواج الكهرومغناطيسية مدمرة للأشكال الفيروسية. ومع ذلك ، فإن التغييرات في الخواص المورفولوجية ، مثل الشكل ، القطر والنعومة السطحية ، بعد التعرض للفيروس مع الإشعاع الكهرومغناطيسي غير معروف. لذلك ، من المهم تحليل العلاقة بين الميزات المورفولوجية والاضطرابات الوظيفية ، والتي يمكن أن توفر مؤشرات قيمة ومريحة لتقييم تعطيل الفيروس [1].
يتكون الهيكل الفيروسي عادة من حمض نووي داخلي (RNA أو DNA) و Capsid الخارجي. تحدد الأحماض النووية خصائص الفيروسات الوراثية والتكرار. الكابسيد هو الطبقة الخارجية للوحدات الفرعية للبروتين المرتبة بانتظام ، والمكون الأساسي والمكون المستضد للجزيئات الفيروسية ، ويحمي أيضًا الأحماض النووية. معظم الفيروسات لها بنية مغلف مكونة من الدهون والبروتينات السكرية. بالإضافة إلى ذلك ، تحدد بروتينات الظرف خصوصية المستقبلات وتكون بمثابة المستضدات الرئيسية التي يمكن أن يتعرف عليها الجهاز المناعي للمضيف. الهيكل الكامل يضمن النزاهة والاستقرار الوراثي للفيروس.
أظهرت الأبحاث أن الموجات الكهرومغناطيسية ، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية UHF ، يمكن أن تلحق الضرر بالفيروسات القضائية المسببة للأمراض. كشفت WU [1] مباشرة للبيئة المائية لفيروس MS2 إلى 2450 ميجاهرتز ميكروويف لمدة دقيقتين وتحليل الجينات التي تشفر البروتين A وبروتين كابسيد وبروتين النسخ المتماثل وبروتين الانقسام بواسطة الهلام الكهربائي وتفاعل سلسلة بوليميريز النسخ العكسي. RT-PCR). تم تدمير هذه الجينات تدريجيا مع زيادة كثافة الطاقة وحتى اختفت في أعلى كثافة الطاقة. على سبيل المثال ، انخفض التعبير عن البروتين A (934 bp) بشكل كبير بعد التعرض للموجات الكهرومغناطيسية مع قوة 119 و 385 واط واختفت تمامًا عندما تزداد كثافة الطاقة إلى 700 واط. تشير هذه البيانات إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن ، اعتمادًا على الجرعة ، وتدمير هيكل النويلة.
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 أن تغير التأثيرات الحربية قطبية أو بنية البروتينات الفيروسية [1 ، 10 ، 11]. التأثير المباشر للموجات الكهرومغناطيسية على البروتينات الهيكلية/غير الهيكلية الأساسية مثل البروتينات الكابسيد أو بروتينات الظرف أو بروتينات الارتفاع للفيروسات المسببة للأمراض لا تزال تتطلب المزيد من الدراسة. وقد اقترح مؤخرًا أن دقيقتين من الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 2.45 جيجاهرتز مع قوة 700 واط يمكن أن تتفاعل مع كسور مختلفة من شحنات البروتين من خلال تكوين البقع الساخنة وتأرجح الحقول الكهربائية من خلال الآثار الكهرومغناطيسية البحتة [12].
يرتبط مظروف الفيروس المسببة للأمراض ارتباطًا وثيقًا بقدرته على الإصابة أو التسبب في المرض. ذكرت العديد من الدراسات أن الموجات الكهرومغناطيسية في UHF وميكروويف يمكن أن تدمر قذائف الفيروسات المسببة للأمراض. كما ذكر أعلاه ، يمكن اكتشاف ثقوب مميزة في الظرف الفيروسي لفيروس كورونافروس 229E بعد التعرض 0.1 ثانية لموجة 95 جيجا هرتز بكثافة طاقة تتراوح بين 70 و 100 واط/سم 2 [8]. يمكن أن يؤدي تأثير نقل الطاقة الرنان للموجات الكهرومغناطيسية إلى تدمير ما يكفي من الإجهاد لتدمير بنية مظروف الفيروس. بالنسبة للفيروسات المغلفة ، بعد تمزق الظرف أو العدوى أو بعض النشاط عادة ما تنخفض أو تضيع تمامًا [13 ، 14]. كشف يانغ [13] فيروس الأنفلونزا H3N2 (H3N2) وفيروس الأنفلونزا H1N1 (H1N1) إلى الموجات الدقيقة في 8.35 جيجا هرتز ، 320 واط مربع و 7 جيجا هرتز ، 308 واط/م² ، على التوالي ، لمدة 15 دقيقة. لمقارنة إشارات الحمض النووي الريبي من الفيروسات المسببة للأمراض المعرضة للموجات الكهرومغناطيسية ونموذج مجزأ مجمدة وذوبان على الفور في النيتروجين السائل لعدة دورات ، تم إجراء RT-PCR. أظهرت النتائج أن إشارات الحمض النووي الريبي للنموذجين متسقة للغاية. تشير هذه النتائج إلى أن البنية المادية للفيروس قد تعطل وتدمير بنية الظرف بعد التعرض لإشعاع الميكروويف.
يمكن أن يتميز نشاط الفيروس بقدرته على إصابة وتكرار ونسخ. عادة ما يتم تقييم العدوى أو النشاط الفيروسي عن طريق قياس التتر الفيروسي باستخدام فحوصات البلاك أو جرعة الأنسجة المتوسطة للجرعة المعدية (TCID50) أو نشاط جين مراسل Luciferase. ولكن يمكن تقييمه أيضًا مباشرة عن طريق عزل الفيروس الحي أو عن طريق تحليل المستضد الفيروسي ، وكثافة الجسيمات الفيروسية ، وبقاء الفيروس ، إلخ.
وقد تم الإبلاغ عن أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF و SHF و EHF يمكن أن تعطيل الهباء الجوي الفيروسي أو فيروسات منقولة المياه مباشرة. Wu [1] المكشوف من MS2 البكتيريا الهوائية الناتجة عن البخاخ المختبري للموجات الكهرومغناطيسية مع تردد 2450 ميغاهيرتز وقوة 700 واط لمدة 1.7 دقيقة ، في حين كان معدل بقاء بكتيريا MS2 فقط 8.66 ٪. على غرار الهباء الجوي الفيروسي MS2 ، تم تعطيل 91.3 ٪ من MS2 مائي في غضون 1.5 دقيقة بعد التعرض لنفس الجرعة من الموجات الكهرومغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك ، ارتبطت قدرة الإشعاع الكهرومغناطيسي على تعطيل فيروس MS2 بشكل إيجابي بكثافة الطاقة ووقت التعرض. ومع ذلك ، عندما تصل كفاءة إلغاء التنشيط إلى الحد الأقصى لقيمتها ، لا يمكن تحسين كفاءة إلغاء التنشيط عن طريق زيادة وقت التعرض أو زيادة كثافة الطاقة. على سبيل المثال ، كان فيروس MS2 الحد الأدنى من معدل البقاء على قيد الحياة من 2.65 ٪ إلى 4.37 ٪ بعد التعرض لـ 2450 ميغاهيرتز و 700 واط موجات كهرومغناطيسية ، ولم يتم العثور على تغييرات كبيرة مع زيادة وقت التعرض. Siddharta [3] تشع بتعليق ثقافة الخلية التي تحتوي على فيروس التهاب الكبد الوبائي C (HCV)/فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 (HIV-1) مع موجات كهرومغناطيسية على تردد 2450 ميغاهيرتز وقوة 360 و. انتقال الفيروس حتى عند التعرض معًا. عندما تشعيف الثقافات الخلوية لفيروس التهاب الكبد الوبائي والتعليق في HIV-1 مع الموجات الكهرومغناطيسية منخفضة الطاقة مع تردد 2450 ميغاهيرتز ، 90 واط أو 180 واط ، لم يلاحظ أي تغيير في عيار الفيروس ، الذي يحدده نشاط مراسل لوسيفيراز ، وتغيير كبير في الإصابة الفيروسية. في 600 و 800 واط لمدة دقيقة واحدة ، لم تنخفض انصهار كلا الفيروستين بشكل كبير ، والتي يُعتقد أنها مرتبطة بقوة الإشعاع الموجي الكهرومغناطيسي ووقت التعرض لدرجة الحرارة الحرجة.
أظهر Kaczmarczyk [8] أولاً وفاة الموجات الكهرومغناطيسية EHF ضد الفيروسات المسببة للأمراض التي تنقلها المياه في عام 2021. وكشفوا عينات من فيروس كورونا 229E أو فيروس شلل الأطفال (PV) لدخول الكهرومغناطيسي بتردد 95 GHZ وكثافة طاقة من 100 W/CM2 ل 2 Second. كانت كفاءة تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض 99.98 ٪ و 99.375 ٪ على التوالي. مما يشير إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية EHF لها آفاق عريضة في مجال تعطيل الفيروس.
كما تم تقييم فعالية تعطيل UHF للفيروسات في وسائل الإعلام المختلفة مثل حليب الأم وبعض المواد شائعة الاستخدام في المنزل. كشف الباحثون عن أقنعة التخدير الملوثة بفيروس الغد (ADV) ، والفيروس الشامل من النوع 1 (PV-1) ، وفيروس الهربس 1 (HV-1) وفيروس الأنف (RHV) إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي على تردد 2450 ميجا هرتز وقوة 720 واط. وذكروا أن اختبارات مستضدات ADV و PV-1 أصبحت سلبية ، و HV-1 و PIV-3 و RHV انخفضت التتر إلى الصفر ، مما يشير إلى تعطيل كامل لجميع الفيروسات بعد 4 دقائق من التعرض [15 ، 16]. Elhafi [17] تعرضت مباشرة المسحات المصابة بفيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي الطيور (IBV) ، والفيروس الرئوي الطيور (APV) ، وفيروس مرض نيوكاسل (NDV) ، وفيروس الأنفلونزا الطيور (AIV) إلى 2450 ميجا هرتز ، 900 واط فيروس ميكروويف. تفقد العدوى. من بينها ، تم اكتشاف APV و IBV بالإضافة إلى ذلك في ثقافات الأعضاء القصبة الهوائية التي تم الحصول عليها من أجنة الفرخ في الجيل الخامس. على الرغم من أنه لا يمكن عزل الفيروس ، إلا أن الحمض النووي الفيروسي لا يزال يتم اكتشافه بواسطة RT-PCR. Ben-Shoshan [18] تعرض مباشرة 2450 ميجاهرتز ، 750 واط موجات كهرومغناطيسية إلى 15 عينات من حليب الثدي الإيجابي في فيروس الخلوية (CMV) لمدة 30 ثانية. أظهر الكشف عن المستضد بواسطة شلن فيال تعطيل تام لـ CMV. ومع ذلك ، في 500 واط ، لم يحقق 2 من 15 عينة تعطيلًا تامًا ، مما يشير إلى وجود علاقة إيجابية بين كفاءة التعطيل وقوة الموجات الكهرومغناطيسية.
تجدر الإشارة أيضًا إلى أن يانغ [13] تنبأ بتردد الرنين بين الموجات الكهرومغناطيسية والفيروسات على أساس النماذج الفيزيائية المعمول بها. تعرض تعليق لجزيئات فيروس H3N2 بكثافة 7.5 × 1014 M-3 ، التي تنتجها خلايا الكلى الكلى ذات الحاسة الحساسة للفيروس (MDCK) ، بشكل مباشر للأمواج الكهرومغناطيسية على تردد 8 جيجا هرتز وقوة 820 واط لمدة 15 دقيقة. يصل مستوى تعطيل فيروس H3N2 إلى 100 ٪. ومع ذلك ، عند عتبة نظرية قدرها 82 واط/م 2 ، تم تعطيل 38 ٪ فقط من فيروس H3N2 ، مما يشير إلى أن كفاءة تعطيل الفيروس بوساطة EM ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكثافة الطاقة. استنادًا إلى هذه الدراسة ، قام البربرا [14] بحساب نطاق تردد الرنين (8.5-20 جيجا هرتز) بين الموجات الكهرومغناطيسية و SARS-COV-2 وخلص إلى أن 7.5 × 1014 M-3 من SARS-COV- 2 يتعرض للموجات الكهرومغناطيسية تقريبًا مع تردد 10-17 GHz و CHENEC إلغاء تنشيط. أظهرت دراسة حديثة أجرتها وانغ [19] أن ترددات الرنين لـ SARS-COV-2 هي 4 و 7.5 جيجا هرتز ، مما يؤكد وجود ترددات رنين مستقلة عن عيار الفيروس.
في الختام ، يمكننا القول أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تؤثر على الهباء الجوي والتعليق ، وكذلك نشاط الفيروسات على الأسطح. وقد وجد أن فعالية عدم التنشيط ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتواتر وقوة الموجات الكهرومغناطيسية والوسيلة المستخدمة لنمو الفيروس. بالإضافة إلى ذلك ، تعد الترددات الكهرومغناطيسية القائمة على الرنين المادي مهمة للغاية لتعطيل الفيروسات [2 ، 13]. حتى الآن ، ركز تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على نشاط الفيروسات المسببة للأمراض بشكل أساسي على تغيير العدوى. بسبب الآلية المعقدة ، أبلغت العديد من الدراسات عن تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على تكرار ونسخ الفيروسات المسببة للأمراض.
الآليات التي ترتبط بها الموجات الكهرومغناطيسية تعطل الفيروسات ارتباطًا وثيقًا بنوع الفيروس ، وتواتر وقوة الموجات الكهرومغناطيسية ، وبيئة نمو الفيروس ، ولكنها تظل غير مستكشفة إلى حد كبير. ركزت الأبحاث الحديثة على آليات نقل الطاقة الحرارية والحرارية والهيكلية.
يُفهم التأثير الحراري على أنه زيادة في درجة الحرارة الناجمة عن الدوران العالي السرعة والتصادم والاحتكاك للجزيئات القطبية في الأنسجة تحت تأثير الموجات الكهرومغناطيسية. بسبب هذه الخاصية ، يمكن أن ترفع الموجات الكهرومغناطيسية درجة حرارة الفيروس فوق عتبة التسامح الفسيولوجي ، مما تسبب في وفاة 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 ، هناك العديد من الجزيئات القطبية في المتوسط ​​والبيئة ، مثل جزيئات الماء ، والتي تتحرك وفقًا للحقل الكهربائي المتناوب الذي يثيره الموجات الكهرومغناطيسية ، مما يولد الحرارة من خلال الاحتكاك. ثم يتم نقل الحرارة إلى الفيروس لرفع درجة حرارته. عندما يتم تجاوز عتبة التسامح ، يتم تدمير الأحماض والبروتينات النووية ، مما يقلل في النهاية من الإصابة بالفيروس ويؤدي إلى تعطيل الفيروس.
ذكرت عدة مجموعات أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تقلل من عدوى الفيروسات من خلال التعرض الحراري [1 ، 3 ، 8]. KACZMARCZYK [8] تعرض المعلقات من Coronavirus 229E للموجات الكهرومغناطيسية بتردد 95 جيجا هرتز مع كثافة الطاقة من 70 إلى 100 واط/سم² لمدة 0.2-0.7 ثانية. أظهرت النتائج أن زيادة درجة الحرارة 100 درجة مئوية خلال هذه العملية ساهمت في تدمير مورفولوجيا الفيروس وتقليل نشاط الفيروس. يمكن تفسير هذه التأثيرات الحرارية من خلال عمل الموجات الكهرومغناطيسية على جزيئات الماء المحيطة. Siddharta [3] معلقات ثقافة الخلايا المحتوية على التهاب الكبد الوبائي المحتوية على أنماط وراثية مختلفة ، بما في ذلك GT1A و GT2A و GT3A و GT4A و GT5A و GT6A و GT7A ، مع وجود خلايا متزايدة في درجة حرارة 2450 ميجا فير. من 26 درجة مئوية إلى 92 درجة مئوية ، قلل الإشعاع الكهرومغناطيسي من عدوى الفيروس أو تعطيل الفيروس تمامًا. ولكن تعرض HCV للموجات الكهرومغناطيسية لفترة قصيرة عند الطاقة المنخفضة (90 أو 180 واط ، 3 دقائق) أو قوة أعلى (600 أو 800 واط ، دقيقة واحدة) ، في حين لم تكن هناك زيادة كبيرة في درجة الحرارة ولم يكن هناك تغيير كبير في الفيروس لم يلاحظ فيه العدوى أو النشاط.
تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية هو عامل رئيسي يؤثر على العدوى أو نشاط الفيروسات المسببة للأمراض. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت العديد من الدراسات أن التأثير الحراري للإشعاع الكهرومغناطيسي يعاني من تنشيط الفيروسات المسببة للأمراض بشكل أكثر فعالية من UV-C والتدفئة التقليدية [8 ، 20 ، 21 ، 22 ، 23 ، 24].
بالإضافة إلى التأثيرات الحرارية ، يمكن أن تغير الموجات الكهرومغناطيسية أيضًا قطبية الجزيئات مثل البروتينات الميكروبية والأحماض النووية ، مما يؤدي إلى تدوير الجزيئات وتهتز ، مما يؤدي إلى انخفاض قابلية البقاء أو حتى الوفاة [10]. ويعتقد أن التبديل السريع لقطبية الموجات الكهرومغناطيسية يسبب استقطاب البروتين ، مما يؤدي إلى التواء وانحناء بنية البروتين ، وفي النهاية ، إلى تغيير البروتين [11].
لا يزال التأثير غير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروس مثيرًا للجدل ، لكن معظم الدراسات أظهرت نتائج إيجابية [1 ، 25]. كما ذكرنا أعلاه ، يمكن أن تخترق الموجات الكهرومغناطيسية مباشرة بروتين الظرف لفيروس MS2 وتدمير الحمض النووي للفيروس. بالإضافة إلى ذلك ، تعد الهباء الجوي لفيروس MS2 أكثر حساسية للموجات الكهرومغناطيسية من MS2 المائي. نظرًا لانخفاض الجزيئات القطبية ، مثل جزيئات الماء ، في البيئة المحيطة بالهباء فيروس MS2 ، قد تلعب تأثيرات Athermic دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروس الكهرومغناطيسي [1].
تشير ظاهرة الرنين إلى ميل النظام الفيزيائي إلى امتصاص المزيد من الطاقة من بيئته على تردده الطبيعي وطول الموجة. يحدث الرنين في العديد من الأماكن في الطبيعة. من المعروف أن الفيروسات يتردد صداها مع الموجات الدقيقة من نفس التردد في وضع ثنائي القطب الصوتي المحدود ، وهي ظاهرة الرنين [2 ، 13 ، 26]. تجذب أنماط التفاعل الرنان 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 الاهتزازات الأساسية المعارضة. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط الفعالية الكلية لـ SRET بطبيعة البيئة ، حيث يحدد حجم ودرجة الحموضة للجسيم الفيروسي تردد الرنين وامتصاص الطاقة ، على التوالي [2 ، 13 ، 19].
يلعب تأثير الرنين المادي للموجات الكهرومغناطيسية دورًا رئيسيًا في تعطيل الفيروسات المغلفة ، والتي تحيط بها غشاء ثنائي الطبقة مضمن في البروتينات الفيروسية. وجد الباحثون أن إلغاء تنشيط H3N2 بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية مع تواتر 6 جيجا هرتز وكثافة الطاقة 486 واط/متر مربع كان ناتجًا بشكل رئيسي عن التمزق المادي للقشرة بسبب تأثير الرنين [13]. زادت درجة حرارة تعليق H3N2 بمقدار 7 درجات مئوية فقط بعد 15 دقيقة من التعرض ، ومع ذلك ، لتعطيل فيروس H3N2 البشري عن طريق التدفئة الحرارية ، فإن درجة حرارة أعلى من 55 درجة مئوية [9]. وقد لوحظت ظواهر مماثلة للفيروسات مثل SARS-COV-2 و H3N1 [13 ، 14]. بالإضافة إلى ذلك ، لا يؤدي تعطيل الفيروسات بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية إلى تدهور جينومات الحمض النووي الريبي الفيروسي [1،13،14]. وبالتالي ، تم تعزيز تعطيل فيروس H3N2 عن طريق الرنين المادي بدلاً من التعرض الحراري [13].
بالمقارنة مع التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية ، فإن تعطيل الفيروسات عن طريق الرنين المادي يتطلب معلمات جرعة أقل ، والتي تقل عن معايير سلامة الميكروويف التي وضعها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) [2 ، 13]. يعتمد تواتر الرنين وجرعة الطاقة على الخواص الفيزيائية للفيروس ، مثل حجم الجسيمات والمرونة ، ويمكن استهداف جميع الفيروسات داخل تردد الرنين بشكل فعال للتنشيط. نظرًا لارتفاع معدل الاختراق ، فإن عدم وجود الإشعاع المؤين ، والسلامة الجيدة ، فإن تعطيل الفيروس بوساطة تأثير Athermic of CPET يعد لعلاج الأمراض الخبيثة البشرية الناجمة عن الفيروسات المسببة للأمراض [14 ، 26].
استنادًا إلى تنفيذ تعطيل الفيروسات في الطور السائل وعلى سطح الوسائط المختلفة ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تتعامل بشكل فعال مع الهباء الجوي الفيروسي [1 ، 26] ، وهو أمر رائع وله أهمية كبيرة للسيطرة على نقل الفيروس ومنع انتقال الفيروس في المجتمع. وباء. علاوة على ذلك ، فإن اكتشاف خصائص الرنين المادي للموجات الكهرومغناطيسية له أهمية كبيرة في هذا المجال. طالما أن تواتر الرنين لفيروس معين وموجات كهرومغناطيسية ، يمكن استهداف جميع الفيروسات ضمن نطاق تردد الرنين من الجرح ، والتي لا يمكن تحقيقها مع طرق تعطيل الفيروس التقليدية [13،14،26]. تعطيل الكهرومغناطيسي للفيروسات هو بحث واعد مع بحث رائع وقيمة وإمكانات تطبيقية.
بالمقارنة مع تقنية قتل الفيروسات التقليدية ، فإن الموجات الكهرومغناطيسية لها خصائص حماية بيئية بسيطة وفعالة وعملية عند قتل الفيروسات بسبب خصائصها الفيزيائية الفريدة [2 ، 13]. ومع ذلك ، تبقى العديد من المشاكل. أولاً ، تقتصر المعرفة الحديثة على الخواص الفيزيائية للأمواج الكهرومغناطيسية ، ولم يتم الكشف عن آلية استخدام الطاقة أثناء انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية [10 ، 27]. تم استخدام الموجات الدقيقة ، بما في ذلك موجات المليمتر ، على نطاق واسع لدراسة تعطيل الفيروسات وآلياتها ، ومع ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن دراسات الموجات الكهرومغناطيسية على ترددات أخرى ، وخاصة على الترددات من 100 كيلو هرتز إلى 300 ميغاهيرتز ومن 300 جيجا هرتز إلى 10 THz. ثانياً ، لم يتم توضيح آلية قتل الفيروسات المسببة للأمراض عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية ، ولم تتم دراسة الفيروسات الكروية على شكل قضيب فقط [2]. بالإضافة إلى ذلك ، تكون جزيئات الفيروسات صغيرة وخالية من الخلايا ، وتتحول بسهولة ، وتنتشر بسرعة ، والتي يمكن أن تمنع تعطيل الفيروس. لا تزال تقنية الموجة الكهرومغناطيسية تحتاج إلى تحسين للتغلب على عقبة فيروسات العوامل المسببة للأمراض. أخيرًا ، يؤدي امتصاص الطاقة المشعة عن طريق الجزيئات القطبية في الوسط ، مثل جزيئات الماء ، إلى فقدان الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تتأثر فعالية SRET بعدة آليات مجهولة الهوية في الفيروسات [28]. يمكن أن يؤدي تأثير SRET أيضًا إلى تعديل الفيروس للتكيف مع بيئته ، مما يؤدي إلى مقاومة الموجات الكهرومغناطيسية [29].
في المستقبل ، يجب تحسين تقنية تعطيل الفيروسات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية. يجب أن تهدف البحث العلمي الأساسي إلى توضيح آلية تعطيل الفيروس بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية. على سبيل المثال ، آلية استخدام طاقة الفيروسات عند تعرضها للأمواج الكهرومغناطيسية ، والآلية التفصيلية للعمل غير الحراري الذي يقتل الفيروسات المسببة للأمراض ، وآلية تأثير SRET بين الموجات الكهرومغناطيسية وأنواع مختلفة من الفيروسات يجب أن تكون مصممة بشكل منهجي. يجب أن تركز الأبحاث التطبيقية على كيفية منع الامتصاص المفرط للطاقة الإشعاعية بواسطة الجزيئات القطبية ، ودراسة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية للترددات المختلفة على الفيروسات المسببة للأمراض المختلفة ، ودراسة الآثار غير الحرارية للموجات الكهرومغناطيسية في تدمير الفيروسات المسببة للأمراض.
أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية وسيلة واعدة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. تتمتع تكنولوجيا الموجة الكهرومغناطيسية بمزايا انخفاض التلوث ، وتكلفة منخفضة ، وكفاءة تعطيل فيروس العوامل الممرضة العالية ، والتي يمكن أن تتغلب على حدود تكنولوجيا مكافحة الفيروسات التقليدية. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد معلمات تقنية الموجة الكهرومغناطيسية وتوضيح آلية تعطيل الفيروس.
جرعة معينة من إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية يمكن أن تدمر بنية ونشاط العديد من الفيروسات المسببة للأمراض. ترتبط كفاءة تعطيل الفيروس ارتباطًا وثيقًا بالتردد وكثافة الطاقة ووقت التعرض. بالإضافة إلى ذلك ، تشمل الآليات المحتملة آثار الرنين الحراري والميركي والهيكلي لنقل الطاقة. بالمقارنة مع التقنيات التقليدية المضادة للفيروسات ، فإن تعطيل الفيروسات الكهرومغناطيسية القائمة على الموجة الكهرومغناطيسية له مزايا البساطة والكفاءة العالية وانخفاض التلوث. لذلك ، أصبح تعطيل الفيروس الكهرومغناطيسي بوساطة الموجة المغنطيسية تقنية واعدة مضادة للفيروسات للتطبيقات المستقبلية.
يو يو. تأثير إشعاع الميكروويف والبلازما الباردة على نشاط البيوروسول والآليات ذات الصلة. جامعة بكين. عام 2013.
Sun CK ، Tsai YC ، Chen Ye ، Liu TM ، Chen HY ، Wang HC et al. اقتران ثنائي القطب الرنان من أفران الميكروويف والتذبذبات الصوتية المحدودة في فيروسات البكتوري. التقرير العلمي 2017 ؛ 7 (1): 4611.
Siddharta A ، Pfaender S ، Malassa A ، Doerrbecker J ، Anggakusuma ، Engelmann M ، et al. تعطيل الميكروويف في HCV وفيروس نقص المناعة البشرية: نهج جديد لمنع انتقال الفيروس بين متعاطي المخدرات عن حقن. التقرير العلمي 2016 ؛ 6: 36619.
Yan SX ، Wang RN ، Cai YJ ، Song YL ، QV HL. التحقيق والمراقبة التجريبية لتلوث وثائق المستشفى بواسطة تطهير الميكروويف [J] المجلة الطبية الصينية. 1987 ؛ 4: 221-2.
دراسة أولية من Sun Wei لآلية تعطيل وفعالية ثنائي كلوروسيوسيانيات الصوديوم ضد البكتيريا MS2. جامعة سيتشوان. 2007.
يانغ لي دراسة أولية لتأثير تعطيل وآلية عمل O-phthalaldehyde على البكتيريا MS2. جامعة سيتشوان. 2007.
وو أيها ، السيدة ياو. تعطيل فيروس محمول جوا في الموقع بواسطة إشعاع الميكروويف. نشرة العلوم الصينية. 2014 ؛ 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS ، Marsai KS ، Shevchenko S. ، Pilosof M. ، Levy N. ، Einat M. et al. تعتبر فيروسات Coronaviruss و poliovens حساسة للنبضات القصيرة للإشعاع السيكلوترون W-band. رسالة عن الكيمياء البيئية. 2021 ؛ 19 (6): 3967-72.
Yonges M ، Liu VM ، Van der Vries E ، Jacobi R ، Pronk I ، Boog S ، et al. تعطيل فيروس الأنفلونزا لدراسات المستضد ومقايسات المقاومة لمثبطات العصبية النمطية النمطية. مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية. 2010 ؛ 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi ، Zhang Lijia ، Liu Yujia ، Li Yu ، Zhang Jia ، Lin Fujia ، et al. نظرة عامة على تعقيم الميكروويف. قوانغدونغ العلوم المغذيات الدقيقة. 2013 ؛ 20 (6): 67-70.
لي جيزي. التأثيرات البيولوجية غير الحرارية لأجهزة الميكروويف على الكائنات الحية الدقيقة الغذائية وتكنولوجيا تعقيم الميكروويف [جامعة JJ Southwestern Companities (طبعة العلوم الطبيعية). 2006 ؛ 6: 1219-22.
Afagi P ، Lapolla MA ، Gandhi K. Sars-Cov-2 Spike Protein Manuuration على تشعيع الميكروويف أثيرمي. التقرير العلمي 2021 ؛ 11 (1): 23373.
Yang SC ، Lin HC ، Liu TM ، Lu JT ، Hong WT ، Huang YR ، et al. نقل طاقة الرنين الهيكلي الفعال من أفران الميكروويف إلى التذبذبات الصوتية المحدودة في الفيروسات. التقرير العلمي 2015 ؛ 5: 18030.
يستهدف Barbora A ، Minnes R. العلاج المضاد للفيروسات باستخدام العلاج الإشعاعي غير المؤين للعلاج SARS-COV-2 والتحضير للوباء الفيروسي: الطرق والأساليب وملاحظات الممارسة للتطبيق السريري. PLOS واحد. 2021 ؛ 16 (5): E0251780.
يانغ هويمينغ. تعقيم الميكروويف والعوامل التي تؤثر عليه. المجلة الطبية الصينية. 1993 ؛ (04): 246-51.
صفحة WJ ، Martin WG البقاء على قيد الحياة من الميكروبات في أفران الميكروويف. يمكنك j الكائنات الحية الدقيقة. 1978 ؛ 24 (11): 1431-3.
Elhafi G. ، Naylor SJ ، Savage KE ، Jones RS Microwave أو AutoClave Treatment يدمر عدوى فيروس التهاب الشعب الهوائية المعدية وفيروس الرئوي الطيور ، لكنه يتيح للكشف عنه باستخدام تفاعل سلسلة البوليميريز العكسي. مرض الدواجن. 2004 ؛ 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M. ، Mandel D. ، Lubezki R. ، Domberg S. ، Mimouni FB Microwave pradication of cytomegalovirus من حليب الأم: دراسة تجريبية. الطب الرضاعة الطبيعية. 2016 ؛ 11: 186-7.
Wang PJ ، Pang YH ، Huang SY ، Fang JT ، Chang SY ، Shih SR ، et al. امتصاص صدى الميكروويف لفيروس SARS-COV-2. التقرير العلمي 2022 ؛ 12 (1): 12596.
Sabino CP ، Sellera FP ، Sales-Medina DF ، Machado RRG ، Durigon EL ، Freitas-Junior LH ، إلخ. تشخيصات الضوء photodyne ther. 2020 ؛ 32: 101995.
Storm N ، McKay LGA ، Downs SN ، Johnson RI ، Birru D ، De Samber M ، وما إلى ذلك. التقرير العلمي 2020 ؛ 10 (1): 22421.