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

أصبحت الالتهابات الفيروسية المسببة للأمراض مشكلة صحية عامة كبرى في جميع أنحاء العالم. يمكن للفيروسات أن تصيب جميع الكائنات الخلوية وتسبب درجات متفاوتة من الإصابة والضرر، مما يؤدي إلى المرض وحتى الموت. مع انتشار الفيروسات شديدة الإمراض مثل فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2 (SARS-CoV-2)، هناك حاجة ملحة لتطوير طرق فعالة وآمنة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. تعتبر الطرق التقليدية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض عملية ولكن لها بعض القيود. مع خصائص قوة الاختراق العالية والرنين الجسدي وعدم التلوث، أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية استراتيجية محتملة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض وتجذب اهتمامًا متزايدًا. يقدم هذا المقال لمحة عامة عن المنشورات الحديثة حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها، فضلا عن احتمالات استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض، فضلا عن أفكار وطرق جديدة لمثل هذا التعطيل.
تنتشر العديد من الفيروسات بسرعة، وتستمر لفترة طويلة، وهي شديدة الإمراض، ويمكن أن تسبب أوبئة عالمية ومخاطر صحية خطيرة. تعد الوقاية والكشف والاختبار والاستئصال والعلاج خطوات أساسية لوقف انتشار الفيروس. يتضمن القضاء السريع والفعال على الفيروسات المسببة للأمراض إجراءات وقائية ووقائية وإزالة المصدر. يعد تعطيل نشاط الفيروسات المسببة للأمراض عن طريق التدمير الفسيولوجي لتقليل قدرتها على العدوى وإمراضها وقدرتها على التكاثر طريقة فعالة للقضاء عليها. يمكن للطرق التقليدية، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة والمواد الكيميائية والإشعاعات المؤينة، أن تعطل بشكل فعال الفيروسات المسببة للأمراض. ومع ذلك، لا تزال هذه الأساليب لديها بعض القيود. ولذلك، لا تزال هناك حاجة ملحة لتطوير استراتيجيات مبتكرة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض.
يتمتع انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية بمزايا قوة اختراق عالية، وتسخين سريع وموحد، والرنين مع الكائنات الحية الدقيقة وإطلاق البلازما، ومن المتوقع أن يصبح طريقة عملية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض [1،2،3]. لقد تم إثبات قدرة الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل نشاط الفيروسات المسببة للأمراض في القرن الماضي [4]. في السنوات الأخيرة، اجتذب استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض اهتمامًا متزايدًا. تتناول هذه المقالة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الفيروسات المسببة للأمراض وآلياتها، والتي يمكن أن تكون بمثابة دليل مفيد للبحوث الأساسية والتطبيقية.
يمكن أن تعكس الخصائص المورفولوجية للفيروسات وظائف مثل البقاء والعدوى. لقد ثبت أن الموجات الكهرومغناطيسية، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد العالي جدًا (UHF) والموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد العالي جدًا (EHF)، يمكن أن تعطل مورفولوجيا الفيروسات.
غالبًا ما يتم استخدام البكتيريا 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 ميجا هرتز و700 واط تسببت في تجميع وانكماش كبير للعاثيات المائية MS2 بعد دقيقة واحدة من التشعيع المباشر [1]. وبعد مزيد من البحث، لوحظ أيضًا حدوث كسر في سطح العاثي MS2 [7]. كشف Kaczmarczyk [8] معلقات عينات من فيروس كورونا 229E (CoV-229E) لموجات ملليمترية بتردد 95 جيجا هرتز وكثافة طاقة تتراوح من 70 إلى 100 واط / سم 2 لمدة 0.1 ثانية. ويمكن العثور على ثقوب كبيرة في القشرة الكروية الخشنة للفيروس، مما يؤدي إلى فقدان محتوياته. يمكن أن يكون التعرض للموجات الكهرومغناطيسية مدمرًا للأشكال الفيروسية. إلا أن التغيرات في الخصائص المورفولوجية، مثل الشكل والقطر ونعومة السطح، بعد التعرض للفيروس بالإشعاع الكهرومغناطيسي غير معروفة. ولذلك، من المهم تحليل العلاقة بين السمات 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) وقفيصة خارجية. تحدد الأحماض النووية الخصائص الجينية وخصائص التكاثر للفيروسات. القفيصة هي الطبقة الخارجية من وحدات فرعية من البروتين مرتبة بانتظام، وهي السقالات الأساسية والمكون المستضدي للجسيمات الفيروسية، كما تحمي الأحماض النووية. تحتوي معظم الفيروسات على هيكل مغلف يتكون من الدهون والبروتينات السكرية. بالإضافة إلى ذلك، تحدد بروتينات الغلاف خصوصية المستقبلات وتكون بمثابة المستضدات الرئيسية التي يمكن للجهاز المناعي للمضيف التعرف عليها. يضمن الهيكل الكامل سلامة الفيروس واستقراره الجيني.
أظهرت الأبحاث أن الموجات الكهرومغناطيسية، وخاصة الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد فوق العالي (UHF)، يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي الريبوزي (RNA) للفيروسات المسببة للأمراض. قام وو [1] بتعريض البيئة المائية لفيروس MS2 مباشرة إلى موجات ميكروويف بتردد 2450 ميجاهرتز لمدة دقيقتين وقام بتحليل الجينات التي تشفر البروتين A، وبروتين القفيصة، وبروتين النسخ المتماثل، وبروتين الانقسام عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام وتفاعل سلسلة بوليميريز النسخ العكسي. RT-PCR). تم تدمير هذه الجينات تدريجياً مع زيادة كثافة الطاقة وحتى اختفت عند أعلى كثافة طاقة. على سبيل المثال، انخفض التعبير عن جين البروتين A (934 bp) بشكل ملحوظ بعد التعرض لموجات كهرومغناطيسية بقوة 119 و385 واط، واختفى تمامًا عند زيادة كثافة الطاقة إلى 700 واط. وتشير هذه البيانات إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكنها، اعتمادا 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 الوسائط وتأثيرها غير المباشر على تخليق البروتين بسبب تدمير الأحماض النووية [1، 3، 8، 9]. ومع ذلك، يمكن للتأثيرات الحرارية أيضًا أن تغير 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 البروتينات الشوكية للفيروسات المسببة للأمراض يتطلب مزيدًا من الدراسة. لقد تم اقتراح مؤخرًا أن دقيقتين من الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 2.45 جيجا هرتز بقوة 700 واط يمكن أن تتفاعل مع أجزاء مختلفة من شحنات البروتين من خلال تكوين نقاط ساخنة ومجالات كهربائية متذبذبة من خلال تأثيرات كهرومغناطيسية بحتة [12].
يرتبط غلاف الفيروس الممرض ارتباطًا وثيقًا بقدرته على إصابة المرض أو التسبب فيه. أفادت العديد من الدراسات أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF والموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تدمر أغلفة الفيروسات المسببة للأمراض. كما ذكرنا سابقًا، يمكن اكتشاف ثقوب مميزة في الغلاف الفيروسي لفيروس كورونا 229E بعد التعرض لمدة 0.1 ثانية لموجة 95 جيجا هرتز بكثافة طاقة تتراوح من 70 إلى 100 واط/سم2 [8]. يمكن أن يسبب تأثير نقل الطاقة الرنانة للموجات الكهرومغناطيسية ضغطًا كافيًا لتدمير بنية غلاف الفيروس. بالنسبة للفيروسات المغلفة، بعد تمزق الغلاف، عادة ما تنخفض العدوى أو بعض النشاط أو تختفي تمامًا [13، 14]. قام يانغ [13] بتعريض فيروس الأنفلونزا H3N2 (H3N2) وفيروس الأنفلونزا H1N1 (H1N1) إلى أفران ميكروويف بتردد 8.35 جيجا هرتز و320 واط / متر مربع و7 جيجا هرتز و308 واط / متر مربع على التوالي لمدة 15 دقيقة. لمقارنة إشارات الحمض النووي الريبي (RNA) للفيروسات المسببة للأمراض المعرضة للموجات الكهرومغناطيسية ونموذج مجزأ تم تجميده وإذابته على الفور في النيتروجين السائل لعدة دورات، تم إجراء RT-PCR. وأظهرت النتائج أن إشارات الحمض النووي الريبي (RNA) للنموذجين متسقة للغاية. وتشير هذه النتائج إلى تعطل البنية الفيزيائية للفيروس وتدمير بنية الغلاف بعد التعرض لإشعاع الميكروويف.
يمكن وصف نشاط الفيروس بقدرته على الإصابة والتكاثر والنسخ. يتم عادة تقييم العدوى الفيروسية أو النشاط عن طريق قياس التتر الفيروسي باستخدام فحوصات البلاك، أو الجرعة المعدية المتوسطة لزراعة الأنسجة (TCID50)، أو النشاط الجيني لمراسل لوسيفيراز. ولكن يمكن أيضًا تقييمه مباشرةً عن طريق عزل الفيروس الحي أو عن طريق تحليل المستضد الفيروسي، وكثافة الجسيمات الفيروسية، وبقاء الفيروس، وما إلى ذلك.
تم الإبلاغ عن أن الموجات الكهرومغناطيسية UHF وSHF وEHF يمكن أن تعطل بشكل مباشر الهباء الجوي الفيروسي أو الفيروسات المنقولة بالماء. كشف وو [1] الهباء الجوي للبكتيريا MS2 الناتج عن البخاخات المختبرية للموجات الكهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجا هرتز وقوة 700 واط لمدة 1.7 دقيقة، في حين كان معدل بقاء البكتيريا MS2 على قيد الحياة 8.66٪ فقط. على غرار الهباء الجوي الفيروسي MS2، تم تعطيل 91.3% من MS2 المائي خلال 1.5 دقيقة بعد التعرض لنفس الجرعة من الموجات الكهرومغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك، كانت قدرة الإشعاع الكهرومغناطيسي على تعطيل فيروس MS2 مرتبطة بشكل إيجابي بكثافة الطاقة ووقت التعرض. ومع ذلك، عندما تصل كفاءة التعطيل إلى قيمتها القصوى، لا يمكن تحسين كفاءة التعطيل عن طريق زيادة وقت التعرض أو زيادة كثافة الطاقة. على سبيل المثال، كان معدل البقاء على قيد الحياة لفيروس MS2 أدنى من 2.65% إلى 4.37% بعد التعرض لموجات كهرومغناطيسية تبلغ 2450 ميجا هرتز و700 واط، ولم يتم العثور على تغييرات مهمة مع زيادة وقت التعرض. قام سيدهارتا [3] بتشعيع مستنبت خلية معلق يحتوي على فيروس التهاب الكبد الوبائي سي (HCV)/فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 (HIV-1) بموجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجاهرتز وقوة 360 وات. ووجدوا أن عيارات 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 (HIV-1) ويساعد على منع انتقال الفيروس حتى عند التعرض معًا. عند تشعيع مزارع خلايا فيروس التهاب الكبد الوبائي (HCV) ومعلقات فيروس نقص المناعة البشرية-1 (HIV-1) بموجات كهرومغناطيسية منخفضة الطاقة بتردد 2450 ميجاهرتز، 90 واط أو 180 واط، لا يوجد تغيير في عيار الفيروس، الذي يحدده نشاط مراسل لوسيفيراز، وتغير كبير في العدوى الفيروسية تمت ملاحظتها. عند 600 و800 واط لمدة دقيقة واحدة، لم تنخفض عدوى كلا الفيروسين بشكل ملحوظ، والذي يعتقد أنه مرتبط بقوة إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية ووقت التعرض لدرجة الحرارة الحرجة.
أظهر Kaczmarczyk [8] لأول مرة مدى فتك الموجات الكهرومغناطيسية EHF ضد الفيروسات المسببة للأمراض المنقولة بالمياه في عام 2021. حيث كشفوا عينات من فيروس كورونا 229E أو فيروس شلل الأطفال (PV) لموجات كهرومغناطيسية بتردد 95 جيجا هرتز وكثافة طاقة تتراوح من 70 إلى 100 واط / سم2 لمدة 2 ثانية. وكانت كفاءة التعطيل للفيروسين الممرضين 99.98% و99.375% على التوالي. مما يشير إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية EHF لها آفاق تطبيق واسعة في مجال تعطيل الفيروسات.
تم أيضًا تقييم فعالية تعطيل الفيروسات بالموجات فوق الصوتية (UHF) في الوسائط المختلفة مثل حليب الثدي وبعض المواد الشائعة الاستخدام في المنزل. وعرّض الباحثون أقنعة التخدير الملوثة بالفيروس الغدي (ADV)، وفيروس شلل الأطفال من النوع 1 (PV-1)، وفيروس الهربس 1 (HV-1)، والفيروس الأنفي (RHV) إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 2450 ميجا هرتز وقوة 720 واط. وأفادوا أن اختبارات مستضدات ADV وPV-1 أصبحت سلبية، وانخفضت عيارات HV-1 وPIV-3 وRHV إلى الصفر، مما يشير إلى التعطيل الكامل لجميع الفيروسات بعد 4 دقائق من التعرض [15، 16]. كشف الحافي [17] بشكل مباشر عن مسحات مصابة بفيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي للطيور (IBV)، والفيروس الرئوي الطيور (APV)، وفيروس مرض نيوكاسل (NDV)، وفيروس أنفلونزا الطيور (AIV) إلى فرن ميكروويف بتردد 2450 ميجاهرتز و900 وات. تفقد العدوى الخاصة بهم. من بينها، تم اكتشاف APV وIBV أيضًا في مزارع أعضاء القصبة الهوائية التي تم الحصول عليها من أجنة الدجاج من الجيل الخامس. على الرغم من أنه لا يمكن عزل الفيروس، إلا أنه لا يزال يتم اكتشاف الحمض النووي الفيروسي بواسطة RT-PCR. قام بن شوشان [18] بتعريض موجات كهرومغناطيسية بقوة 2450 ميجاهرتز و750 وات مباشرة إلى 15 عينة إيجابية من حليب الثدي للفيروس المضخم للخلايا (CMV) لمدة 30 ثانية. أظهر اكتشاف المستضد بواسطة Shell-Vial تعطيلًا كاملاً لـ CMV. ومع ذلك، عند 500 واط، لم تحقق 2 من 15 عينة التعطيل الكامل، مما يشير إلى وجود علاقة إيجابية بين كفاءة التعطيل وقوة الموجات الكهرومغناطيسية.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن يانغ [13] تنبأ بتردد الرنين بين الموجات الكهرومغناطيسية والفيروسات بناءً على نماذج فيزيائية ثابتة. تم تعريض معلقة من جزيئات فيروس H3N2 بكثافة 7.5 × 1014 م3، تم إنتاجها بواسطة خلايا كلية مادين داربي الحساسة للفيروسات (MDCK)، مباشرة لموجات كهرومغناطيسية بتردد 8 جيجا هرتز وقوة 820 واط/م² لمدة 15 دقيقة. يصل مستوى تعطيل فيروس H3N2 إلى 100%. ومع ذلك، عند عتبة نظرية قدرها 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، قامت باربورا [14] بحساب نطاق تردد الرنين (8.5–20 جيجا هرتز) بين الموجات الكهرومغناطيسية وSARS-CoV-2 وخلصت إلى أن 7.5 × 1014 م3 من SARS-CoV-2 تتعرض للموجات الكهرومغناطيسية. بتردد 10-17 جيجا هرتز وكثافة طاقة تبلغ 14.5 ± 1 واط/م2 لمدة 15 دقيقة تقريبًا سيؤدي إلى التعطيل 100%. وأظهرت دراسة حديثة أجراها وانغ [19] أن ترددات الرنين لـ SARS-CoV-2 هي 4 و7.5 جيجا هرتز، مما يؤكد وجود ترددات رنين مستقلة عن عيار الفيروس.
في الختام، يمكننا القول أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تؤثر على الهباء الجوي والمعلقات، وكذلك نشاط الفيروسات على الأسطح. وقد وجد أن فعالية التعطيل ترتبط ارتباطا وثيقا بتردد وقوة الموجات الكهرومغناطيسية والوسط المستخدم لنمو الفيروس. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الترددات الكهرومغناطيسية المعتمدة على الرنين الجسدي مهمة جدًا لتعطيل الفيروس [2، 13]. حتى الآن، كان تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على نشاط الفيروسات المسببة للأمراض يركز بشكل أساسي على تغيير العدوى. نظرًا للآلية المعقدة، فقد أبلغت العديد من الدراسات عن تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على تكاثر ونسخ الفيروسات المسببة للأمراض.
ترتبط الآليات التي تعمل بها الموجات الكهرومغناطيسية على تعطيل الفيروسات ارتباطًا وثيقًا بنوع الفيروس، وتردد وقوة الموجات الكهرومغناطيسية، وبيئة نمو الفيروس، ولكنها تظل غير مستكشفة إلى حد كبير. ركزت الأبحاث الحديثة على آليات نقل الطاقة الحرارية والهيكلية الرنانة.
يُفهم التأثير الحراري على أنه زيادة في درجة الحرارة ناتجة عن الدوران عالي السرعة واصطدام واحتكاك الجزيئات القطبية في الأنسجة تحت تأثير الموجات الكهرومغناطيسية. وبسبب هذه الخاصية، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن ترفع 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، هناك العديد من الجزيئات القطبية في الوسط والبيئة، مثل جزيئات الماء، التي تتحرك وفقًا للمجال الكهربائي المتناوب الذي تثيره الموجات الكهرومغناطيسية، وتولد الحرارة من خلال الاحتكاك. ثم يتم نقل الحرارة إلى الفيروس لرفع درجة حرارته. عندما يتم تجاوز عتبة التحمل، يتم تدمير الأحماض النووية والبروتينات، مما يقلل في النهاية من العدوى بل ويعطل نشاط الفيروس.
أفادت عدة مجموعات أن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تقلل من عدوى الفيروسات من خلال التعرض الحراري [1، 3، 8]. عرّض Kaczmarczyk [8] معلقات فيروس كورونا 229E للموجات الكهرومغناطيسية بتردد 95 جيجا هرتز بكثافة طاقة تتراوح من 70 إلى 100 واط / سم² لمدة 0.2-0.7 ثانية. وأظهرت النتائج أن زيادة درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية خلال هذه العملية ساهمت في تدمير مورفولوجيا الفيروس وتقليل نشاط الفيروس. ويمكن تفسير هذه التأثيرات الحرارية من خلال عمل الموجات الكهرومغناطيسية على جزيئات الماء المحيطة. سيدهارتا [3] معلقات زراعة الخلايا المحتوية على فيروس التهاب الكبد الوبائي المشعع من أنماط وراثية مختلفة، بما في ذلك GT1a وGT2a وGT3a وGT4a وGT5a وGT6a وGT7a، مع موجات كهرومغناطيسية بتردد 2450 ميجا هرتز وقوة 90 وات و180 وات، 360 وات و 600 وات و 800 ث مع زيادة في درجة حرارة في وسط زراعة الخلايا من 26 درجة مئوية إلى 92 درجة مئوية، أدى الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى تقليل عدوى الفيروس أو تعطيل الفيروس تمامًا. لكن تم تعريض التهاب الكبد الوبائي لموجات كهرومغناطيسية لفترة قصيرة بطاقة منخفضة (90 أو 180 واط، 3 دقائق) أو بقوة أعلى (600 أو 800 واط، دقيقة واحدة)، في حين لم تحدث زيادة كبيرة في درجة الحرارة وتغير كبير في درجة الحرارة. ولم يلاحظ الفيروس العدوى أو النشاط.
تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية هو عامل رئيسي يؤثر على عدوى أو نشاط الفيروسات المسببة للأمراض. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت العديد من الدراسات أن التأثير الحراري للإشعاع الكهرومغناطيسي يعطل الفيروسات المسببة للأمراض بشكل أكثر فعالية من الأشعة فوق البنفسجية والتدفئة التقليدية [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 الموت [10]. ويعتقد أن التحول السريع في قطبية الموجات الكهرومغناطيسية يسبب استقطاب البروتين، مما يؤدي إلى التواء وانحناء بنية البروتين، وفي نهاية المطاف، إلى تمسخ 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 للموجات الكهرومغناطيسية أن تخترق البروتين المغلف لفيروس MS2 مباشرة وتدمر الحمض النووي للفيروس. بالإضافة إلى ذلك، فإن هباء فيروس MS2 أكثر حساسية للموجات الكهرومغناطيسية من MS2 المائي. نظرًا لقلة الجزيئات القطبية، مثل جزيئات الماء، في البيئة المحيطة بهباء فيروس MS2، قد تلعب التأثيرات الحرارية دورًا رئيسيًا في تعطيل نشاط الفيروس بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية [1].
تشير ظاهرة الرنين إلى ميل النظام الفيزيائي إلى امتصاص المزيد من الطاقة من بيئته بتردده الطبيعي وطوله الموجي. يحدث الرنين في أماكن كثيرة في الطبيعة. ومن المعروف أن الفيروسات يتردد صداها مع موجات ميكروويف لها نفس التردد في وضع ثنائي القطب الصوتي المحدود، وهي ظاهرة الرنين [2، 13، 26]. تجذب أنماط 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 القفيصة الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط الفعالية الإجمالية لـ SRET بطبيعة البيئة، حيث يحدد حجم ودرجة الحموضة للجسيم الفيروسي تردد الرنين وامتصاص الطاقة، على التوالي [2، 13، 19].
يلعب تأثير الرنين الفيزيائي للموجات الكهرومغناطيسية دورًا رئيسيًا في تعطيل نشاط الفيروسات المغلفة، والتي تكون محاطة بغشاء ثنائي الطبقة مدمج في البروتينات الفيروسية. وجد الباحثون أن تعطيل نشاط H3N2 بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية بتردد 6 جيجاهرتز وكثافة طاقة تبلغ 486 واط/م² كان سببه بشكل رئيسي التمزق المادي للقذيفة بسبب تأثير الرنين [13]. زادت درجة حرارة معلق 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 بالنسبة لفيروسات مثل SARS-CoV-2 وH3N1 [13، 14]. بالإضافة إلى ذلك، فإن تعطيل الفيروسات بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية لا يؤدي إلى تدهور جينومات الحمض النووي الريبي الفيروسي [1،13،14]. وهكذا، تم تعزيز تعطيل فيروس H3N2 عن طريق الرنين الجسدي بدلاً من التعرض الحراري [13].
بالمقارنة مع التأثير الحراري للموجات الكهرومغناطيسية، فإن تعطيل الفيروسات عن طريق الرنين الجسدي يتطلب معايير جرعة 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 والمرونة، ويمكن استهداف جميع الفيروسات الموجودة ضمن تردد الرنين بشكل فعال للتعطيل. نظرًا لارتفاع معدل الاختراق، وغياب الإشعاعات المؤينة، والسلامة الجيدة، فإن تعطيل الفيروس بوساطة التأثير الحراري لـ CPET يعد علاجًا واعدًا لعلاج الأمراض الخبيثة البشرية التي تسببها الفيروسات المسببة للأمراض [14، 26].
استنادا إلى تنفيذ تعطيل الفيروسات في الطور السائل وعلى سطح الوسائط المختلفة، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية التعامل بفعالية مع الهباء الجوي الفيروسي [1، 26]، وهو ما يعد طفرة وله أهمية كبيرة للتحكم في انتقال الفيروس. الفيروس ومنع انتقاله في المجتمع. وباء. علاوة على ذلك فإن اكتشاف خصائص الرنين الفيزيائي للموجات الكهرومغناطيسية له أهمية كبيرة في هذا المجال. طالما أن تردد الرنين لفيروس معين والموجات الكهرومغناطيسية معروفة، يمكن استهداف جميع الفيروسات الموجودة ضمن نطاق تردد الرنين للجرح، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام طرق تعطيل الفيروس التقليدية [13،14،26]. يعد التعطيل الكهرومغناطيسي للفيروسات بحثًا واعدًا ذو بحث كبير وقيمة وإمكانات تطبيقية.
بالمقارنة مع تكنولوجيا قتل الفيروسات التقليدية، تتميز الموجات الكهرومغناطيسية بخصائص حماية البيئة البسيطة والفعالة والعملية عند قتل الفيروسات بسبب خصائصها الفيزيائية الفريدة [2، 13]. ومع ذلك، لا تزال هناك مشاكل كثيرة. أولا، 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 الفيروس وآلياته، ومع ذلك، لم يتم الإبلاغ عن دراسات الموجات الكهرومغناطيسية على ترددات أخرى، وخاصة عند الترددات من 100 كيلو هرتز إلى 300 ميجا هرتز ومن 300 جيجا هرتز إلى 10 هرتز. ثانيًا، لم يتم توضيح آلية قتل الفيروسات المسببة للأمراض بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية، وتمت دراسة الفيروسات الكروية والعصوية فقط [2]. بالإضافة إلى ذلك، فإن جزيئات الفيروس صغيرة، وخالية من الخلايا، وتتحول بسهولة، وتنتشر بسرعة، مما يمكن أن يمنع تعطيل الفيروس. لا تزال تكنولوجيا الموجات الكهرومغناطيسية بحاجة إلى التحسين للتغلب على عقبة تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. وأخيرًا، يؤدي الامتصاص العالي للطاقة الإشعاعية بواسطة الجزيئات القطبية في الوسط، مثل جزيئات الماء، إلى فقدان الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، قد تتأثر فعالية SRET بعدة آليات مجهولة في الفيروسات [28]. يمكن لتأثير SRET أيضًا تعديل الفيروس ليتكيف مع بيئته، مما يؤدي إلى مقاومة الموجات الكهرومغناطيسية [29].
وفي المستقبل، تحتاج تكنولوجيا تعطيل الفيروسات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية إلى مزيد من التحسين. يجب أن يهدف البحث العلمي الأساسي إلى توضيح آلية تعطيل الفيروس عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية. على سبيل المثال، يجب توضيح آلية استخدام طاقة الفيروسات عند التعرض للموجات الكهرومغناطيسية، والآلية التفصيلية للعمل غير الحراري الذي يقتل الفيروسات المسببة للأمراض، وآلية تأثير SRET بين الموجات الكهرومغناطيسية وأنواع مختلفة من الفيروسات بشكل منهجي. ينبغي أن تركز البحوث التطبيقية على كيفية منع الإفراط في امتصاص الطاقة الإشعاعية من قبل الجزيئات القطبية، ودراسة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة على الفيروسات المسببة للأمراض المختلفة، ودراسة التأثيرات غير الحرارية للموجات الكهرومغناطيسية في تدمير الفيروسات المسببة للأمراض.
أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية وسيلة واعدة لتعطيل الفيروسات المسببة للأمراض. تتميز تكنولوجيا الموجات الكهرومغناطيسية بمزايا التلوث المنخفض، والتكلفة المنخفضة، وكفاءة تعطيل الفيروسات المسببة للأمراض، والتي يمكنها التغلب على قيود تكنولوجيا مكافحة الفيروسات التقليدية. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد معالم تكنولوجيا الموجات الكهرومغناطيسية وتوضيح آلية تعطيل الفيروس.
يمكن لجرعة معينة من إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية 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 تأثيرات الرنين الحرارية والهيكلية لنقل الطاقة. بالمقارنة مع التقنيات التقليدية المضادة للفيروسات، فإن تعطيل الفيروس المعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية يتميز بالبساطة والكفاءة العالية والتلوث المنخفض. ولذلك، أصبح تعطيل الفيروس بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية تقنية واعدة مضادة للفيروسات للتطبيقات المستقبلية.
يو يو. تأثير إشعاع الميكروويف والبلازما الباردة على نشاط الهباء الجوي والآليات ذات الصلة. جامعة بكين. سنة 2013.
صن سي كيه، تساي واي سي، تشن يي، ليو تي إم، تشن إتش واي، وانغ إتش سي وآخرون. اقتران ثنائي القطب الرنان لأفران الميكروويف والتذبذبات الصوتية المحدودة في فيروسات البكالوريا. التقرير العلمي 2017؛ 7(1):4611.
سيدهارتا A، بفايندر S، مالاسا A، دويربيكر J، أنجاكوسوما، إنجلمان إم، وآخرون. تعطيل الميكروويف لفيروس التهاب الكبد الوبائي وفيروس نقص المناعة البشرية: نهج جديد لمنع انتقال الفيروس بين متعاطي المخدرات بالحقن. التقرير العلمي 2016؛ 6:36619.
يان SX، وانغ RN، كاي YJ، سونغ YL، Qv HL. التحقيق والمراقبة التجريبية لتلوث وثائق المستشفى عن طريق التطهير بالميكروويف [J] المجلة الطبية الصينية. 1987; 4:221-2.
صن وي دراسة أولية لآلية التعطيل وفعالية ثنائي كلوروأيزوسيانات الصوديوم ضد العاثيات MS2. جامعة سيتشوان. 2007.
يانغ لي دراسة أولية لتأثير التعطيل وآلية عمل o-phthalaldehyde على البكتيريا MS2. جامعة سيتشوان. 2007.
وو يي، السيدة ياو. تعطيل الفيروس المحمول جوا في الموقع بواسطة إشعاع الميكروويف. نشرة العلوم الصينية. 2014;59(13):1438-45.
كاشمارتشيك إل إس، مارساي كانساس، شيفتشينكو إس، بيلوسوف إم، ليفي إن، إينات إم وآخرون. فيروسات كورونا وفيروسات شلل الأطفال حساسة للنبضات القصيرة من إشعاع السيكلوترون ذو النطاق W. رسالة في الكيمياء البيئية. 2021;19(6):3967-72.
يونجيس إم، ليو في إم، فان دير فريس إي، جاكوبي آر، برونك الأول، بوج إس، وآخرون. تعطيل فيروس الأنفلونزا لدراسات المستضدات وفحوصات المقاومة لمثبطات النورامينيداز المظهرية. 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 جيجي. التأثيرات البيولوجية غير الحرارية لأفران الميكروويف على الكائنات الحية الدقيقة الغذائية وتكنولوجيا التعقيم بالميكروويف [جامعة JJ Southwestern Nationalities (إصدار العلوم الطبيعية). 2006; 6:1219-22.
Afagi P، Lapolla MA، Gandhi K. SARS-CoV-2 تمسخ البروتين الشوكي عند تشعيع الميكروويف الحراري. التقرير العلمي 2021؛ 11(1):23373.
يانغ سك، لين هك، ليو تم، لو جت، هونغ وت، هوانغ ريال، وآخرون. نقل طاقة الرنين الهيكلي الفعال من الموجات الدقيقة إلى التذبذبات الصوتية المحدودة في الفيروسات. التقرير العلمي 2015؛ 5:18030.
Barbora A، Minnes R. العلاج المضاد للفيروسات المستهدف باستخدام العلاج الإشعاعي غير المؤين لـ SARS-CoV-2 والتحضير لوباء فيروسي: الأساليب والأساليب وملاحظات الممارسة للتطبيق السريري. بلوس واحد. 2021;16(5):e0251780.
يانغ هويمينغ. التعقيم بالميكروويف والعوامل المؤثرة عليه. المجلة الطبية الصينية. 1993;(04):246-51.
صفحة WJ، مارتن WG بقاء الميكروبات في أفران الميكروويف. يمكنك ي الكائنات الحية الدقيقة. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS العلاج بالميكروويف أو الأوتوكلاف يدمر عدوى فيروس التهاب الشعب الهوائية المعدي والفيروس الرئوي الطيور، ولكنه يسمح باكتشافهما باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي. مرض الدواجن. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M.، Mandel D.، Lubezki R.، Dollberg S.، Mimouni FB استئصال الفيروس المضخم للخلايا بالميكروويف من حليب الثدي: دراسة تجريبية. دواء الرضاعة . 2016;11:186-7.
وانغ بيجاي، بانغ واي، هوانغ سي، فانغ جي تي، تشانغ سي، شيه إس آر، وآخرون. امتصاص رنين 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. جرعة UV-C (254 نانومتر) المميتة من SARS-CoV-2. التشخيص الضوئي Photodyne هناك. 2020;32:101995.
Storm N، McKay LGA، Downs SN، Johnson RI، Birru D، de Samber M، إلخ. التعطيل السريع والكامل لـ SARS-CoV-2 بواسطة UV-C. التقرير العلمي 2020؛ 10(1):22421.