השפעות של גלים אלקטרומגנטיים על נגיפים פתוגניים ומנגנונים קשורים: סקירה בכתב העת Virology

זיהומים נגיפיים פתוגניים הפכו לבעיית בריאות הציבור העיקרית ברחבי העולם. וירוסים יכולים להדביק את כל האורגניזמים הסלולריים ולגרום לדרגות שונות של פגיעה ונזק, מה שמוביל למחלות ואפילו למוות. עם שכיחות נגיפים פתוגניים מאוד כמו תסמונת נשימה חריפה חמורה Coronavirus 2 (SARS-COV-2), יש צורך דחוף לפתח שיטות יעילות ובטוחות להפעלת נגיפים פתוגניים. שיטות מסורתיות להפעלת נגיפים פתוגניים הם מעשיים אך יש להם מגבלות מסוימות. עם המאפיינים של כוח חודר גבוה, תהודה פיזית וללא זיהום, גלים אלקטרומגנטיים הפכו לאסטרטגיה פוטנציאלית להפעלת נגיפים פתוגניים ומושכים תשומת לב הולכת וגוברת. מאמר זה מספק סקירה כללית של הפרסומים האחרונים על ההשפעה של גלים אלקטרומגנטיים על נגיפים פתוגניים ומנגנונים שלהם, כמו גם הסיכויים לשימוש בגלים אלקטרומגנטיים להפעלת נגיפים פתוגניים, כמו גם רעיונות ושיטות חדשות להפעלה כזו.
נגיפים רבים מתפשטים במהירות, נמשכים זמן רב, הם פתוגניים מאוד ויכולים לגרום למגפות גלובליות ולסיכונים בריאותיים חמורים. מניעה, איתור, בדיקה, מיגור וטיפול הם שלבי מפתח להפסקת התפשטות הנגיף. חיסול מהיר ויעיל של נגיפים פתוגניים כולל חיסול מונע, מגן ומקור. הפעלה של נגיפים פתוגניים על ידי הרס פיזיולוגי כדי להפחית את הזיהום, הפתוגניות ויכולת הרבייה שלהם היא שיטה יעילה לחיסולם. שיטות מסורתיות, כולל טמפרטורה גבוהה, כימיקלים וקרינה מייננת, יכולות להפעיל ביעילות נגיפים פתוגניים. עם זאת, לשיטות אלה עדיין יש מגבלות מסוימות. לכן, עדיין יש צורך דחוף לפתח אסטרטגיות חדשניות להפעלת נגיפים פתוגניים.
לפליטת גלים אלקטרומגנטיים יש יתרונות של כוח חודר גבוה, חימום מהיר ואחיד, תהודה עם מיקרואורגניזמים ושחרור פלזמה, והיא צפויה להפוך לשיטה מעשית להפעלת נגיפים פתוגניים [1,2,3]. במאה שעברה הוכח היכולת של גלים אלקטרומגנטיים להפעיל נגיפים פתוגניים [4]. בשנים האחרונות השימוש בגלים אלקטרומגנטיים להפעלת נגיפים פתוגניים משך תשומת לב הולכת וגוברת. מאמר זה דן בהשפעתם של גלים אלקטרומגנטיים על נגיפים פתוגניים ומנגנונים שלהם, שיכולים לשמש כמדריך שימושי למחקר בסיסי ויישומי.
המאפיינים המורפולוגיים של וירוסים יכולים לשקף פונקציות כמו הישרדות וזיהום. הוכח כי גלים אלקטרומגנטיים, במיוחד תדר גבוה במיוחד (UHF) ותדירות גבוהה במיוחד (EHF) גלים אלקטרומגנטיים, יכולים לשבש את המורפולוגיה של הנגיפים.
Bacteriophage MS2 (MS2) משמש לרוב בתחומי מחקר שונים כמו הערכת חיטוי, דוגמנות קינטית (מימית) ואפיון ביולוגי של מולקולות ויראליות [5, 6]. וו מצא כי מיקרוגל בגובה 2450 מגה הרץ ו- 700 W גרמו לצבירה והכוזה משמעותית של שלבי מימי MS2 לאחר דקה של הקרנה ישירה [1]. לאחר בדיקה נוספת נצפתה גם הפסקה על פני השטח של MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] חשפו השעיות של דגימות של Coronavirus 229e (COV-229E) לגלים מילימטר עם תדר של 95 ג'יגה הרץ וצפיפות כוח של 70 עד 100 ס"מ/ס"מ 2 למשך 0.1 שניות. ניתן למצוא חורים גדולים במעטפת הכדורית הגסה של הנגיף, מה שמוביל לאובדן תוכנו. חשיפה לגלים אלקטרומגנטיים יכולה להיות הרסנית לצורות נגיפיות. עם זאת, לא ידועים שינויים בתכונות המורפולוגיות, כמו צורה, קוטר וחלקות פני השטח, לאחר חשיפה לנגיף עם קרינה אלקטרומגנטית. לפיכך, חשוב לנתח את הקשר בין תכונות מורפולוגיות והפרעות תפקודיות, שיכולות לספק אינדיקטורים יקרי ערך ונוחים להערכת הפעלת הנגיף [1].
המבנה הנגיפי מורכב בדרך כלל מחומצה גרעינית פנימית (RNA או DNA) וקפסיד חיצוני. חומצות גרעין קובעות את תכונות הגנטיות והשכפול של נגיפים. הקפסיד הוא השכבה החיצונית של יחידות משנה חלבון מסודרות באופן קבוע, הפיגומים הבסיסיים והמרכיב האנטיגני של חלקיקים נגיפיים, ומגן גם על חומצות גרעין. לרוב הנגיפים יש מבנה מעטפה המורכב משומנים וגליקופרוטאינים. בנוסף, חלבוני מעטפה קובעים את הספציפיות של הקולטנים ומשמשים כאנטיגנים העיקריים שמערכת החיסון של המארח יכולה לזהות. המבנה השלם מבטיח את היושרה והיציבות הגנטית של הנגיף.
מחקרים הראו כי גלים אלקטרומגנטיים, במיוחד גלים אלקטרומגנטיים של UHF, יכולים לפגוע ב- RNA של נגיפים הגורמים למחלות. WU [1] חשף ישירות את הסביבה המימית של נגיף MS2 ל -2450 מגה הרץ מיקרוגל למשך 2 דקות וניתח את הגנים המקודדים חלבון A, חלבון קפסיד, חלבון משכפל וחלבון מחשוף על ידי אלקטרופורזה של ג'ל ותגובת שרשרת פולימראז תעתיק הפוכה. RT-PCR). גנים אלה נהרסו בהדרגה עם הגדלת צפיפות הכוח ואף נעלמו בצפיפות ההספק הגבוהה ביותר. לדוגמה, הביטוי של החלבון A (934 BP) פחת באופן משמעותי לאחר חשיפה לגלים אלקטרומגנטיים עם כוח של 119 ו- 385 W ונעלמה לחלוטין כאשר הוגדל צפיפות הכוח ל 700 W. נתונים אלה מצביעים על כך שגלים אלקטרומגנטיים יכולים, תלוי במינון, השמיד את מבנה חומצות הגרעין של הנגיפים.
מחקרים אחרונים הראו כי ההשפעה של גלים אלקטרומגנטיים על חלבונים ויראליים פתוגניים מבוססת בעיקר על השפעתם התרמית העקיפה על המתווכים ועל השפעתם העקיפה על סינתזת החלבון עקב הרס חומצות גרעין [1, 3, 8, 9]. עם זאת, השפעות אתרמיות יכולות גם לשנות את הקוטביות או המבנה של חלבונים נגיפיים [1, 10, 11]. ההשפעה הישירה של גלים אלקטרומגנטיים על חלבונים מבניים/לא מבניים בסיסיים כמו חלבוני קפסיד, חלבוני מעטפה או חלבוני ספייק של נגיפים פתוגניים עדיין דורשת מחקר נוסף. לאחרונה הוצע כי 2 דקות של קרינה אלקטרומגנטית בתדר של 2.45 ג'יגה הרץ עם כוח של 700 וואט יכולות לקיים אינטראקציה עם שברים שונים של מטעני חלבון באמצעות היווצרות נקודות חמות ושדות חשמליים מתנדנדים באמצעות השפעות אלקטרומגנטיות גרידא [12].
המעטפה של נגיף פתוגני קשורה קשר הדוק ליכולתו להדביק או לגרום למחלות. מספר מחקרים דיווחו כי גלים אלקטרומגנטיים של UHF ומיקרוגל יכולים להרוס את הקליפות של נגיפים הגורמים למחלות. כאמור, ניתן לאתר חורים מובחנים במעטפה הנגיפית של Coronavirus 229E לאחר חשיפה של 0.1 שנייה לגל המילימטר 95 ג'יגה הרץ בצפיפות כוח של 70 עד 100 וואט/ס"מ 2 [8]. ההשפעה של העברת אנרגיה מהדהדת של גלים אלקטרומגנטיים עלולה לגרום ללחץ מספיק כדי להרוס את מבנה מעטפת הנגיף. עבור נגיפים עטופים, לאחר קרע במעטפה, זיהום או פעילות מסוימת בדרך כלל יורדים או שאבדו לחלוטין [13, 14]. יאנג [13] חשף את נגיף השפעת H3N2 (H3N2) ואת נגיף השפעת H1N1 (H1N1) למיקרוגל במהירות של 8.35 ג'יגה הרץ, 320 וואט/מ"ר ו -7 ג'יגה הרץ, 308 וואט/מ"ר, בהתאמה, למשך 15 דקות. כדי להשוות בין אותות ה- RNA של נגיפים פתוגניים שנחשפו לגלים אלקטרומגנטיים ומודל מקוטע קפוא והופשר מייד בחנקן נוזלי למספר מחזורים, בוצע RT-PCR. התוצאות הראו כי אותות ה- RNA של שני הדגמים הם עקביים מאוד. תוצאות אלה מצביעות על כך שהמבנה הפיזי של הנגיף מופרע ומבנה המעטפה נהרס לאחר חשיפה לקרינת מיקרוגל.
ניתן לאפיין את פעילותו של וירוס ביכולתו להדביק, לשכפל ולהתמלל. זיהום או פעילות נגיפית מוערכים בדרך כלל על ידי מדידת טיטרים נגיפיים באמצעות מבחני פלאק, מינון זיהומי חציוני של תרבית רקמות (TCID50) או פעילות גנים של כתב לוציפראז. אך ניתן להעריך אותו ישירות על ידי בידוד נגיף חי או על ידי ניתוח אנטיגן נגיפי, צפיפות חלקיקים ויראליים, הישרדות נגיף וכו '.
דווח כי גלים אלקטרומגנטיים UHF, SHF ו- EHF יכולים להפעיל ישירות אירוסולים ויראליים או נגיפים הנישאים במים. WU [1] חשפו תרסיס בקטריופאג MS2 שנוצר על ידי נבוליזר מעבדה לגלים אלקטרומגנטיים בתדירות של 2450 מגה הרץ וכוח של 700 וואט למשך 1.7 דקות, ואילו שיעור ההישרדות של חיידקי MS2 היה 8.66%בלבד. בדומה ל- MS2 אירוסול ויראלי, 91.3% מה- MS2 המימי הופעל תוך 1.5 דקות לאחר חשיפה לאותה מינון של גלים אלקטרומגנטיים. בנוסף, היכולת של קרינה אלקטרומגנטית להפעיל את נגיף MS2 הייתה בקורלציה חיובית עם צפיפות ההספק וזמן החשיפה. עם זאת, כאשר יעילות ההפעלה מגיעה לערכה המרבי, לא ניתן לשפר את יעילות ההפעלה על ידי הגדלת זמן החשיפה או הגדלת צפיפות ההספק. לדוגמה, לנגיף MS2 היה שיעור הישרדות מינימלי של 2.65% עד 4.37% לאחר חשיפה ל -2450 מגהרץ וגלים אלקטרומגנטיים 700 וואט, ולא נמצאו שינויים משמעותיים עם הגדלת זמן החשיפה. Siddharta [3] הקינה השעיית תרבית תאים המכילה נגיף הפטיטיס C (HCV)/נגיף הכשל החיסוני האנושי מסוג 1 (HIV-1) עם גלים אלקטרומגנטיים בתדר של 2450 מגה הרץ וכוח של 360 וו. לאחר 3 דקות של חשיפה, מה שמצביע על כך שקרינת גל אלקטרומגנטית יעילה כנגד זיהום HCV ו- HIV-1 ומסייעת במניעת העברה של הנגיף גם כאשר נחשף יחד. כאשר מקרינים תרבויות תאי HCV ומתלים HIV-1 עם גלים אלקטרומגנטיים בעלי עוצמה נמוכה עם תדר של 2450 מגהרץ, 90 וואט או 180 וואט, אין שינוי בטיטר הנגיף, שנקבע על ידי פעילות כתב הלוציפראז, ושינוי משמעותי באדם האנושי הנגיפי נצפו. בגובה 600 ו 800 וואט למשך דקה, הזיהום של שני הנגיפים לא פחת משמעותית, שלפי ההערכה קשור לכוח של קרינת הגל האלקטרומגנטי ולזמן חשיפת הטמפרטורה הקריטית.
Kaczmarczyk [8] הדגים לראשונה את הקטלניות של גלים אלקטרומגנטיים EHF כנגד נגיפים פתוגניים הנישאים במים בשנת 2021. הם חשפו דגימות של נגיף Coronavirus 229e או פוליו -וירוס (PV) לגלים אלקטרומגנטיים בתדר של 95 ג'יגה הרץ וצפיפות כוח 70 עד 100 W/CM22 למשך 2 שניות. יעילות ההפעלה של שני הנגיפים הפתוגניים הייתה 99.98% ו- ​​99.375% בהתאמה. מה שמצביע על כך שלגלים אלקטרומגנטיים EHF יש סיכויי יישום רחבים בתחום הפעלת הנגיף.
היעילות של הפעלת UHF של נגיפים הוערכה גם בתקשורת שונה כמו חלב אם וכמה חומרים הנפוצים בבית. החוקרים חשפו מסכות הרדמה המזוהמות עם אדנובירוס (ADV), פוליו-וירוס סוג 1 (PV-1), הרפסווירוס 1 (HV-1) ונגרי קרנף (RHV) לקרינה אלקטרומגנטית בתדר של 2450 מגה הרץ וכוח של 720 וואט. הם דיווחו כי בדיקות לאנטיגנים של ADV ו- PV-1 הפכו לשליליים, וטיטרי HV-1, PIV-3 ו- RHV ירדו לאפס, מה שמצביע על הפעלה מוחלטת של כל הנגיפים לאחר 4 דקות של חשיפה [15, 16]. אלחאפי [17] ספוגיות חשופות ישירות הנגועות בנגיף הברונכיטיס הזיהומי העופות (IBV), פנאומובירוס העופות (APV), נגיף מחלת ניוקאסל (NDV) ונגיף שפעת העופות (AIV) ל- 2450 MHz, 900 W מיקרוגבה. לאבד את הזיהום שלהם. ביניהם, APV ו- IBV התגלו בנוסף בתרבויות של איברי קנה הנשימה שהתקבלו מעוברי אפרוחים של הדור החמישי. למרות שלא ניתן היה לבודד את הנגיף, חומצת הגרעין הנגיפית עדיין התגלתה על ידי RT-PCR. בן-שושן [18] חשף ישירות 2450 מגה הרץ, 750 וולט גלים אלקטרומגנטיים ל -15 דגימות חלב חיוביות של ציטומגלובירוס (CMV) למשך 30 שניות. איתור אנטיגן על ידי פגזת פגז הראה הפעלה מוחלטת של CMV. עם זאת, ב 500 W, 2 מתוך 15 דגימות לא השיגו הפעלה מוחלטת, מה שמצביע על מתאם חיובי בין יעילות ההפעלה לבין כוחם של גלים אלקטרומגנטיים.
כמו כן, ראוי לציין כי יאנג [13] ניבא את התדר התהודה בין גלים אלקטרומגנטיים לנגיפים המבוססים על מודלים פיזיים מבוססים. השעיה של חלקיקי נגיף H3N2 עם צפיפות של 7.5 × 1014 M-3, המיוצרים על ידי תאי כליה של כלב דארבי רגישים לנגיף (MDCK), נחשפה ישירות לגלים אלקטרומגנטיים בתדירות של 8 ג'יגה הרץ וכוח של 820 W/m² למשך 15 דקות. רמת ההפעלה של נגיף H3N2 מגיעה ל 100%. עם זאת, בסף תיאורטי של 82 W/m2, רק 38% מנגיף H3N2 הופעל, מה שמרמז כי היעילות של הפעלת הנגיף המתווך EM קשורה קשר הדוק לצפיפות הכוח. בהתבסס על מחקר זה, Barbora [14] חישב את טווח התדרים התהודה (8.5–20 ג'יגה הרץ) בין גלים אלקטרומגנטיים ל- SARS-COV-2 והגיע למסקנה כי 7.5 × 1014 M-3 של SAR עם תדירות של 10-17 ג'יגה הרץ וצפיפות הספק של 14.5 ± 1 W/m2 למשך כרבע שעה יביאו לביטול 100%. מחקר שנערך לאחרונה על ידי וואנג [19] הראה כי התדרים המהדהדים של SARS-COV-2 הם 4 ו -7.5 ג'יגה הרץ, המאשרים את קיומם של תדרים מהדהדים ללא תלות בטיטר הנגיף.
לסיכום, אנו יכולים לומר כי גלים אלקטרומגנטיים יכולים להשפיע על אירוסולים ומתלים, כמו גם על פעילות הנגיפים על משטחים. נמצא כי יעילות ההפעלה קשורה קשר הדוק לתדירות ולעוצמה של גלים אלקטרומגנטיים ולמדיום המשמש לצמיחת הנגיף. בנוסף, תדרים אלקטרומגנטיים המבוססים על תהודה פיזית חשובים מאוד להפעלת נגיף [2, 13]. עד כה, ההשפעה של גלים אלקטרומגנטיים על פעילות הנגיפים הפתוגניים התמקדה בעיקר בשינוי זיהום. בשל המנגנון המורכב, מספר מחקרים דיווחו על ההשפעה של גלים אלקטרומגנטיים על שכפול ותמלול של נגיפים פתוגניים.
המנגנונים שבאמצעותם גלים אלקטרומגנטיים מפעילים נגיפים קשורים קשר הדוק לסוג הנגיף, התדירות והספק של גלים אלקטרומגנטיים ולסביבת הצמיחה של הנגיף, אך נשארים ברובם לא נבדקים. מחקרים עדכניים התמקדו במנגנונים של העברת אנרגיה תרמית, אתמלית ומבנית.
ההשפעה התרמית מובנת כעלייה בטמפרטורה הנגרמת כתוצאה מסיבוב במהירות גבוהה, התנגשות וחיכוך של מולקולות קוטביות ברקמות בהשפעת גלים אלקטרומגנטיים. בשל מאפיין זה, גלים אלקטרומגנטיים יכולים להעלות את טמפרטורת הנגיף מעל סף הסובלנות הפיזיולוגית, ולגרום למותו של הנגיף. עם זאת, נגיפים מכילים מעט מולקולות קוטביות, מה שמרמז כי השפעות תרמיות ישירה על נגיפים הן נדירות [1]. נהפוך הוא, ישנן מולקולות קוטביות רבות יותר במדיום ובסביבה, כמו מולקולות מים, הנעות בהתאם לשדה החשמלי המתחלף הנרגש על ידי גלים אלקטרומגנטיים, ויוצר חום באמצעות חיכוך. לאחר מכן החום מועבר לנגיף כדי להעלות את הטמפרטורה שלו. כאשר חורגת מסף הסובלנות, חומצות גרעין וחלבונים נהרסות, מה שבסופו של דבר מפחית את הזיהום ואף מפעיל את הנגיף.
מספר קבוצות דיווחו כי גלים אלקטרומגנטיים יכולים להפחית את זיהום הנגיפים באמצעות חשיפה תרמית [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] חשפו השעיות של נגיף Coronavirus 229E לגלים אלקטרומגנטיים בתדר של 95 ג'יגה הרץ עם צפיפות כוח של 70 עד 100 וואט/ס"מ² למשך 0.2-0.7 שניות. התוצאות הראו כי עליית טמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס במהלך תהליך זה תרמה להרס המורפולוגיה של הנגיף והפחתה בפעילות הנגיף. ניתן להסביר את ההשפעות התרמיות הללו על ידי פעולת גלים אלקטרומגנטיים על מולקולות המים הסובבות. Siddharta [3] הקרינו השעיות של תרבית תאים המכילה HCV של גנוטיפים שונים, כולל GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A ו- GT7A, עם גלים אלקטרומגנטיים בתדר של 2450 מגה הרץ וכוח של 90 W ו- 180 W, 360, 360, 360, 360 W, 360, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, 360 W, W, 600 W ו- 800 יום שלישי עם עלייה בטמפרטורת המדיום תרבית התאים מ- 26 מעלות צלזיוס ל- 92 מעלות צלזיוס, קרינה אלקטרומגנטית הפחיתה את הזיהום של הנגיף או הפילה לחלוטין את הנגיף. אבל HCV נחשף לגלים אלקטרומגנטיים למשך זמן קצר בהספק נמוך (90 או 180 וואט, 3 דקות) או גבוה יותר (600 או 800 וואט, דקה), בעוד שלא הייתה עלייה משמעותית בטמפרטורה ושינוי משמעותי ב- נגיף לא נצפה זיהום או פעילות.
התוצאות לעיל מצביעות על כך שההשפעה התרמית של גלים אלקטרומגנטיים היא גורם מפתח המשפיע על הזיהום או הפעילות של נגיפים פתוגניים. בנוסף, מחקרים רבים הראו כי ההשפעה התרמית של קרינה אלקטרומגנטית מפעילה נגיפים פתוגניים בצורה יעילה יותר מאשר UV-C וחימום קונבנציונאלי [8, 20, 21, 22, 23, 24].
בנוסף להשפעות תרמיות, גלים אלקטרומגנטיים יכולים גם לשנות את הקוטביות של מולקולות כמו חלבונים מיקרוביאליים וחומצות גרעין, מה שגורם למולקולות להסתובב ולרטוט, וכתוצאה מכך מופחתת הכדאיות או אפילו המוות [10]. ההערכה היא כי המיתוג המהיר של קוטביות הגלים האלקטרומגנטיים גורם לקיטוב חלבון, מה שמוביל לפיתול ועקמומיות של מבנה החלבון ובסופו של דבר לדנתור חלבון [11].
ההשפעה הלא תרבית של גלים אלקטרומגנטיים על הפעלת הנגיף נותרה שנויה במחלוקת, אך מרבית המחקרים הראו תוצאות חיוביות [1, 25]. כפי שהזכרנו לעיל, גלים אלקטרומגנטיים יכולים לחדור ישירות את חלבון המעטפה של נגיף MS2 ולהשמיד את חומצת הגרעין של הנגיף. בנוסף, אירוסולים של נגיף MS2 רגישים הרבה יותר לגלים אלקטרומגנטיים מאשר MS2 מימית. בשל מולקולות פחות קוטביות, כמו מולקולות מים, בסביבה המקיפה אירוסולים של נגיף MS2, השפעות אתרמיות עשויות למלא תפקיד מפתח בהפעלת נגיף מתווך גל אלקטרומגנטי [1].
תופעת התהודה מתייחסת לנטייה של מערכת פיזית לספוג יותר אנרגיה מסביבתו בתדירות הטבעית ואורך הגל שלה. תהודה מתרחשת במקומות רבים בטבע. ידוע כי נגיפים מהדהדים במיקרוגל עם אותה תדר במצב דיפול אקוסטי מוגבל, תופעת תהודה [2, 13, 26]. מצבי אינטראקציה מהדהדים בין גל אלקטרומגנטי לנגיף מושכים יותר ויותר תשומת לב. ההשפעה של העברת אנרגיית תהודה מבנית יעילה (SRET) מגלים אלקטרומגנטיים לתנודות אקוסטיות סגורות (CAV) בנגיפים יכולה להוביל לקרע של הממברנה הנגיפית כתוצאה מתנודות מנוגדות לליבה. בנוסף, האפקטיביות הכוללת של SRET קשורה לאופי הסביבה, כאשר גודל ו- pH של החלקיק הנגיפי קובעים את התדירות התהודה וספיגת האנרגיה, בהתאמה [2, 13, 19].
השפעת התהודה הפיזית של גלים אלקטרומגנטיים ממלאת תפקיד מפתח בהפעלה של נגיפים עטופים, המוקפים בקרום דו -שכבתי המוטבע בחלבונים ויראליים. החוקרים מצאו כי ביטול ה- H3N2 על ידי גלים אלקטרומגנטיים עם תדר של 6 ג'יגה הרץ וצפיפות הספק של 486 וואט/מ"ר נגרם בעיקר כתוצאה מהקרע הפיזי של הקליפה בגלל השפעת התהודה [13]. הטמפרטורה של מתלה H3N2 עלתה ב- 7 מעלות צלזיוס בלבד לאחר 15 דקות של חשיפה, עם זאת, לצורך הפעלת נגיף H3N2 האנושי על ידי חימום תרמי, נדרשת טמפרטורה מעל 55 מעלות צלזיוס [9]. תופעות דומות נצפו בנגיפים כמו SARS-COV-2 ו- H3N1 [13, 14]. בנוסף, הפעלת נגיפים על ידי גלים אלקטרומגנטיים אינה מובילה להשפלת גנום RNA נגיפי [1,13,14]. לפיכך, הפעלת נגיף H3N2 קידמה על ידי תהודה פיזית ולא על ידי חשיפה תרמית [13].
בהשוואה להשפעה התרמית של גלים אלקטרומגנטיים, הפעלת הנגיפים על ידי תהודה פיזית דורשת פרמטרים במינון נמוך יותר, הנמצאים מתחת לתקני הבטיחות במיקרוגל שנקבעו על ידי המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) [2, 13]. ניתן למקד ביעילות את התדירות המתהדה ומינון הכוח תלויים בתכונות הפיזיות של הנגיף, כמו גודל החלקיקים וגמישות, וכל הנגיפים בתדר התהודה ניתן למקד ביעילות להפעלה. בשל שיעור החדירה הגבוה, היעדר קרינה מייננת ובטיחות טובה, הפעלת נגיף המתווכת על ידי ההשפעה האטררמית של CPET מבטיחה לטיפול במחלות ממאירות אנושיות הנגרמות על ידי נגיפים פתוגניים [14, 26].
בהתבסס על יישום הפעלת הנגיפים בשלב הנוזל ועל פני השטח של מדיה שונים, גלים אלקטרומגנטיים יכולים להתמודד ביעילות עם אירוסולים ויראליים [1, 26], שהיא פריצת דרך והיא חשיבות רבה לשליטה על העברת ההעברה של ההעברה של העברת וירוס ומניעת העברת הנגיף בחברה. מגפה. יתר על כן, גילוי רב של תכונות התהודה הפיזיות של גלים אלקטרומגנטיים הוא בעל חשיבות רבה בתחום זה. כל עוד ידוע התדר המהדהד של ויריון מסוים וגלים אלקטרומגנטיים, ניתן למקד את כל הנגיפים בטווח התדרים התהודה של הפצע, שלא ניתן להשיג בשיטות הפעלה של נגיף מסורתי [13,14,26]. הפעלה אלקטרומגנטית של וירוסים היא מחקר מבטיח עם מחקר רב וערך ופוטנציאל יישומי.
בהשוואה לטכנולוגיית הריגת נגיפים מסורתית, לגלים אלקטרומגנטיים יש מאפיינים של הגנה על הסביבה הפשוטה והמעשית, בעת הריגת נגיפים בשל תכונותיו הפיזיות הייחודיות [2, 13]. עם זאת, נותרו בעיות רבות. ראשית, הידע המודרני מוגבל לתכונות הפיזיות של גלים אלקטרומגנטיים, ולא נחשף מנגנון השימוש באנרגיה במהלך פליטת גלים אלקטרומגנטיים [10, 27]. גלי מיקרוגל, כולל גלי מילימטר, היו בשימוש נרחב לחקר הפעלת הנגיף ומנגנוניו, עם זאת, לא דווח על מחקרים על גלים אלקטרומגנטיים בתדרים אחרים, במיוחד בתדרים של 100 קילו הרץ ל -300 מגה הרץ ומ- 300 ג'יגה הרץ ל -10. שנית, המנגנון של הריגת נגיפים פתוגניים על ידי גלים אלקטרומגנטיים לא הוסבר, ורק נגיפים כדוריים וצורת מוט נבדקו [2]. בנוסף, חלקיקי הנגיף הם קטנים, ללא תאים, משתנים בקלות ומתפשטים במהירות, מה שיכול למנוע הפעלה של נגיף. עדיין יש לשפר את טכנולוגיית הגל האלקטרומגנטית כדי להתגבר על המשוכה של נגיפים פתוגניים מפעילים. לבסוף, ספיגה גבוהה של אנרגיה קורנת על ידי מולקולות קוטביות במדיום, כמו מולקולות מים, מביאה לאובדן אנרגיה. בנוסף, יעילות ה- SRET עשויה להיות מושפעת מכמה מנגנונים לא מזוהים בנגיפים [28]. אפקט ה- SRET יכול גם לשנות את הנגיף כדי להסתגל לסביבתו, וכתוצאה מכך התנגדות לגלים אלקטרומגנטיים [29].
בעתיד, יש לשפר עוד יותר את הטכנולוגיה של הפעלת הנגיף באמצעות גלים אלקטרומגנטיים. יש לכוון מחקר מדעי בסיסי להבהיר את מנגנון הפעלת הנגיף על ידי גלים אלקטרומגנטיים. לדוגמה, המנגנון של השימוש באנרגיה של נגיפים כאשר הוא נחשף לגלים אלקטרומגנטיים, המנגנון המפורט של פעולה לא תרמית ההורג נגיפים פתוגניים, ומנגנון השפעת ה- SRET בין גלים אלקטרומגנטיים לסוגים שונים של וירוסים באופן שיטתי. מחקר מיושם צריך להתמקד כיצד למנוע ספיגה מוגזמת של אנרגיית קרינה על ידי מולקולות קוטביות, לחקור את ההשפעה של גלים אלקטרומגנטיים של תדרים שונים על נגיפים פתוגניים שונים, ולחקור את ההשפעות הלא תרמיות של גלים אלקטרומגנטיים בהרס של נגיפים פתוגניים.
גלים אלקטרומגנטיים הפכו לשיטה מבטיחה להפעלת נגיפים פתוגניים. לטכנולוגיית הגל האלקטרומגנטי יש יתרונות של זיהום נמוך, עלות נמוכה ויעילות הפעלה של נגיף פתוגן גבוה, שיכולים להתגבר על המגבלות של טכנולוגיית אנטי-וירוס מסורתית. עם זאת, יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע את הפרמטרים של טכנולוגיית הגל האלקטרומגנטי ולהבהיר את מנגנון הפעלת הנגיף.
מנה מסוימת של קרינת גל אלקטרומגנטית יכולה להרוס את המבנה והפעילות של נגיפים פתוגניים רבים. היעילות של הפעלת הנגיף קשורה קשר הדוק לתדירות, צפיפות הספק וזמן החשיפה. בנוסף, מנגנונים פוטנציאליים כוללים השפעות תהודה תרמית, אתמלית ומבנית של העברת אנרגיה. בהשוואה לטכנולוגיות אנטי -ויראליות מסורתיות, בהפעלה של נגיף מבוסס גל אלקטרומגנטי יש את היתרונות של פשטות, יעילות גבוהה וזיהום נמוך. לפיכך, הפעלת נגיף מתווך גל אלקטרומגנטי הפכה לטכניקה אנטי-ויראלית מבטיחה ליישומים עתידיים.
יו יו. השפעה של קרינת מיקרוגל ופלזמה קרה על פעילות ביו -אירוסול ומנגנונים קשורים. אוניברסיטת פקין. שנת 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. צימוד דיפול מהדהד של מיקרוגל ותנודות אקוסטיות מוגבלות בבקולובירוסים. דוח מדעי 2017; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. הפעלה של מיקרוגל של HCV ו- HIV: גישה חדשה למניעת העברת הנגיף בין הזרקת משתמשי תרופות. דוח מדעי 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. חקירה והתבוננות ניסיונית בזיהום של מסמכי בית החולים על ידי חיטוי מיקרוגל [J] כתב העת הרפואי הסיני. 1987; 4: 221-2.
מחקר מקדים של סאן וויי על מנגנון ההפעלה ויעילותו של נתרן דיכלורויסוציאנט נגד Bacteriophage MS2. אוניברסיטת סצ'ואן. 2007.
מחקר מקדים של יאנג לי על השפעת ההפעלה ומנגנון הפעולה של O-phthalaldehyde על Bacteriophage MS2. אוניברסיטת סצ'ואן. 2007.
וו יה, גב 'יאו. הפעלה של נגיף מוטס באתרו על ידי קרינת מיקרוגל. עלון המדע הסיני. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Coronaviruses and Polioviruses רגישים לפולסים קצרים של קרינת ציקלוטרון W-band. מכתב על כימיה סביבתית. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, Van Der Vries E, Jacobi R, Tronk I, Boog S, et al. הפעלה של נגיף השפעת למחקרי אנטיגניות ומבחני עמידות למעכבי נוירמינידאז פנוטיפיים. כתב העת למיקרוביולוגיה קלינית. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. סקירה כללית של עיקור מיקרוגל. מדע מיקרו -תזונה של גואנגדונג. 2013; 20 (6): 67-70.
לי ג'יזי. השפעות ביולוגיות לא תרמיות של מיקרוגל על ​​מיקרואורגניזמים מזון וטכנולוגיית עיקור מיקרוגל [אוניברסיטת ג'יי ג'יי סאות'ווסטרן לאומיות (מהדורת מדעי הטבע). 2006; 6: 1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Sars-Cov-2 ספייק חלבון denaturation לאחר הקרנת מיקרוגל אתמי. דוח מדעי 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr, et al. העברת אנרגיה מהדהדת מבנית יעילה ממיקרוגל לתנודות אקוסטיות מוגבלות בנגיפים. דוח מדעי 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. טיפול אנטי-ויראלי ממוקד באמצעות טיפול הקרנות שאינו מיינן ל- SARS-COV-2 והכנה למגפה ויראלית: שיטות, שיטות, והערות תרגול ליישום קליני. Plos One. 2021; 16 (5): E0251780.
יאנג הוימינג. עיקור מיקרוגל וגורמים המשפיעים על כך. כתב העת הרפואי הסיני. 1993; (04): 246-51.
עמוד WJ, Martin WG הישרדות של חיידקים בתנורי מיקרוגל. אתה יכול למיקרואורגניזמים J. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS מיקרוגל או טיפול אוטומטי הורס את הזיהום של נגיף הברונכיטיס הזיהומי ודלקת הנגיף העופות, אך מאפשרת להם לאתר אותם באמצעות תגובת שרשרת פולימראז הפוכה. מחלת עופות. 2004; 33 (3): 303-6.
בן-שושן מ., מנדל ד., לובזקי ר., דולברג ס., מימוני FB מיקרוגל מיקרוגל של ציטומגלובירוס מחלב אם: מחקר טייס. רפואת הנקה. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih Sr, et al. ספיגת תהודה במיקרוגל של נגיף SARS-COV-2. דוח מדעי 2022; 12 (1): 12596.
סבינו CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, וכו '. UV-C (254 ננומטר) מינון קטלני של SARS-COV-2. אבחון קל פוטודין Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, De Samber M, וכו '. הפעלה מהירה ומלאה של SARS-COV-2 על ידי UV-C. דוח מדעי 2020; 10 (1): 22421.