Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների և դրանց հետ կապված մեխանիզմների վրա. ակնարկ «Վիրուսոլոգիայի հանդես»-ում

Պաթոգեն վիրուսային վարակները դարձել են հանրային առողջապահության լուրջ խնդիր ամբողջ աշխարհում: Վիրուսները կարող են վարակել բոլոր բջջային օրգանիզմները և առաջացնել տարբեր աստիճանի վնասվածքներ ու վնասներ, որոնք հանգեցնում են հիվանդության և նույնիսկ մահվան: Բարձր պաթոգեն վիրուսների, ինչպիսին է ծանր սուր շնչառական համախտանիշի կորոնավիրուս 2-ը (SARS-CoV-2), տարածվածության հետ մեկտեղ անհրաժեշտ է մշակել պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու արդյունավետ և անվտանգ մեթոդներ: Պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու ավանդական մեթոդները գործնական են, բայց ունեն որոշ սահմանափակումներ: Բարձր թափանցող ուժի, ֆիզիկական ռեզոնանսի և աղտոտվածության բացակայության բնութագրերով էլեկտրամագնիսական ալիքները դարձել են պաթոգեն վիրուսների ինակտիվացման պոտենցիալ ռազմավարություն և ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն են գրավում: Այս հոդվածը ներկայացնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների պաթոգեն վիրուսների և դրանց մեխանիզմների վրա ազդեցության վերաբերյալ վերջին հրապարակումների ակնարկ, ինչպես նաև պաթոգեն վիրուսների ինակտիվացման համար էլեկտրամագնիսական ալիքների օգտագործման հեռանկարների, ինչպես նաև նման ինակտիվացման նոր գաղափարների և մեթոդների ակնարկ:
Շատ վիրուսներ արագ տարածվում են, երկար ժամանակ պահպանվում են, բարձր պաթոգեն են և կարող են առաջացնել գլոբալ համաճարակներ և լուրջ առողջական ռիսկեր: Կանխարգելումը, հայտնաբերումը, թեստավորումը, վերացումը և բուժումը վիրուսի տարածումը կանխելու հիմնական քայլերն են: Պաթոգեն վիրուսների արագ և արդյունավետ վերացումը ներառում է պրոֆիլակտիկ, պաշտպանիչ և աղբյուրի վերացում: Պաթոգեն վիրուսների ինակտիվացումը ֆիզիոլոգիական ոչնչացման միջոցով՝ դրանց վարակիչությունը, պաթոգենությունը և վերարտադրողական կարողությունը նվազեցնելու համար, դրանց վերացման արդյունավետ մեթոդ է: Ավանդական մեթոդները, ներառյալ բարձր ջերմաստիճանը, քիմիական նյութերը և իոնացնող ճառագայթումը, կարող են արդյունավետորեն ինակտիվացնել պաթոգեն վիրուսները: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդները դեռևս որոշակի սահմանափակումներ ունեն: Հետևաբար, դեռևս անհրաժեշտ է մշակել պաթոգեն վիրուսների ինակտիվացման նորարարական ռազմավարություններ:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթումն ունի բարձր թափանցող ուժի, արագ և միատարր տաքացման, միկրոօրգանիզմների հետ ռեզոնանսի և պլազմայի արտազատման առավելություններ, և ակնկալվում է, որ այն կդառնա պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու գործնական մեթոդ [1,2,3]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու ունակությունը ցուցադրվել է անցյալ դարում [4]: ​​Վերջին տարիներին պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու համար էլեկտրամագնիսական ալիքների օգտագործումը գրավել է ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն: Այս հոդվածը քննարկում է էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների և դրանց մեխանիզմների վրա, որը կարող է ծառայել որպես օգտակար ուղեցույց հիմնարար և կիրառական հետազոտությունների համար:
Վիրուսների ձևաբանական բնութագրերը կարող են արտացոլել այնպիսի գործառույթներ, ինչպիսիք են գոյատևումը և վարակիչությունը: Ապացուցված է, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները, մասնավորապես գերբարձր հաճախականության (UHF) և գերբարձր հաճախականության (EHF) էլեկտրամագնիսական ալիքները, կարող են խաթարել վիրուսների ձևաբանությունը:
Բակտերիոֆագ MS2-ը (MS2) հաճախ օգտագործվում է տարբեր հետազոտական ​​ոլորտներում, ինչպիսիք են ախտահանման գնահատումը, կինետիկ մոդելավորումը (ջրային) և վիրուսային մոլեկուլների կենսաբանական բնութագրումը [5, 6]: Վուն պարզել է, որ 2450 ՄՀց և 700 Վտ հաճախականությամբ միկրոալիքային ճառագայթումները առաջացնում են MS2 ջրային ֆագերի ագրեգացիա և զգալի կծկում 1 րոպե ուղիղ ճառագայթումից հետո [1]: Հետագա հետազոտություններից հետո նաև նկատվել է MS2 ֆագի մակերեսի ճեղքվածք [7]: Կաչմարչիկը [8] կորոնավիրուսի 229E (CoV-229E) նմուշների կախույթները ենթարկել է միլիմետրային ալիքների՝ 95 ԳՀց հաճախականությամբ և 70-ից 100 Վտ/սմ2 հզորության խտությամբ՝ 0.1 վայրկյանում: Վիրուսի կոպիտ գնդաձև թաղանթում կարելի է գտնել մեծ անցքեր, ինչը հանգեցնում է դրա պարունակության կորստի: Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը կարող է կործանարար լինել վիրուսային ձևերի համար: Այնուամենայնիվ, վիրուսի էլեկտրամագնիսական ճառագայթմամբ ենթարկվելուց հետո ձևաբանական հատկությունների, ինչպիսիք են ձևը, տրամագիծը և մակերեսի հարթությունը, փոփոխությունները անհայտ են: Հետևաբար, կարևոր է վերլուծել ձևաբանական առանձնահատկությունների և ֆունկցիոնալ խանգարումների միջև եղած կապը, որը կարող է արժեքավոր և հարմար ցուցանիշներ տրամադրել վիրուսի ինակտիվացման գնահատման համար [1]:
Վիրուսային կառուցվածքը սովորաբար բաղկացած է ներքին նուկլեինաթթվից (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ) և արտաքին կապսիդից: Նուկլեինաթթուները որոշում են վիրուսների գենետիկական և վերարտադրողական հատկությունները: Կապսիդը կանոնավոր դասավորված սպիտակուցային ենթամիավորների արտաքին շերտն է, վիրուսային մասնիկների հիմնական կառուցվածքը և հակածինային բաղադրիչը, ինչպես նաև պաշտպանում է նուկլեինաթթուները: Վիրուսների մեծ մասն ունի լիպիդներից և գլիկոպրոտեիններից կազմված թաղանթային կառուցվածք: Բացի այդ, թաղանթային սպիտակուցները որոշում են ընկալիչների յուրահատկությունը և ծառայում են որպես հիմնական հակածիններ, որոնք տիրոջ իմունային համակարգը կարող է ճանաչել: Ամբողջական կառուցվածքը ապահովում է վիրուսի ամբողջականությունը և գենետիկական կայունությունը:
Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները, մասնավորապես՝ UHF էլեկտրամագնիսական ալիքները, կարող են վնասել հիվանդություններ առաջացնող վիրուսների ՌՆԹ-ն: Վուն [1] MS2 վիրուսի ջրային միջավայրը 2 րոպեով անմիջականորեն ենթարկել է 2450 ՄՀց միկրոալիքային ճառագայթման և գել էլեկտրոֆորեզի և հակադարձ տրանսկրիպցիայի պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի միջոցով վերլուծել է A սպիտակուցը, կապսիդային սպիտակուցը, ռեպլիկազի սպիտակուցը և ճեղքման սպիտակուցը կոդավորող գեները (RT-PCR): Այս գեները աստիճանաբար ոչնչացվել են հզորության խտության աճին զուգընթաց և նույնիսկ անհետացել են ամենաբարձր հզորության խտության դեպքում: Օրինակ՝ A սպիտակուցի գենի (934 զույգ հիմք) արտահայտությունը զգալիորեն նվազել է 119 և 385 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունից հետո և լիովին անհետացել է, երբ հզորության խտությունը մեծացել է մինչև 700 Վտ: Այս տվյալները ցույց են տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները, կախված դեղաչափից, կարող են ոչնչացնել վիրուսների նուկլեինաթթուների կառուցվածքը:
Վերջերս կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսային սպիտակուցների վրա հիմնականում հիմնված է միջնորդների վրա դրանց անուղղակի ջերմային ազդեցության և սպիտակուցի սինթեզի վրա դրանց անուղղակի ազդեցության վրա՝ նուկլեինաթթուների քայքայման պատճառով [1, 3, 8, 9]: Այնուամենայնիվ, աթերմիկ ազդեցությունները կարող են նաև փոխել վիրուսային սպիտակուցների բևեռականությունը կամ կառուցվածքը [1, 10, 11]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների ուղղակի ազդեցությունը հիմնարար կառուցվածքային/ոչ կառուցվածքային սպիտակուցների, ինչպիսիք են կապսիդային սպիտակուցները, թաղանթային սպիտակուցները կամ պաթոգեն վիրուսների սպիկային սպիտակուցները, վրա դեռևս հետագա ուսումնասիրության կարիք ունի: Վերջերս առաջարկվել է, որ 2.45 ԳՀց հաճախականությամբ 700 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման 2 րոպեն կարող է փոխազդել սպիտակուցային լիցքերի տարբեր մասնաբաժինների հետ՝ տաք կետերի և տատանվող էլեկտրական դաշտերի առաջացման միջոցով՝ զուտ էլեկտրամագնիսական ազդեցությունների միջոցով [12]:
Պաթոգեն վիրուսի թաղանթը սերտորեն կապված է դրա վարակելու կամ հիվանդություն առաջացնելու ունակության հետ: Մի շարք ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ UHF և միկրոալիքային էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ոչնչացնել հիվանդություններ առաջացնող վիրուսների թաղանթները: Ինչպես նշվեց վերևում, կորոնավիրուսի 229E վիրուսային թաղանթում կարելի է հայտնաբերել առանձնահատուկ անցքեր 95 ԳՀց միլիմետրային ալիքի 0.1 վայրկյան ազդեցության տակ՝ 70-ից 100 Վտ/սմ2 հզորության խտությամբ [8]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցման ազդեցությունը կարող է բավարար լարվածություն առաջացնել՝ վիրուսային թաղանթի կառուցվածքը ոչնչացնելու համար: Թաղանթով պատված վիրուսների դեպքում, թաղանթի պատռվելուց հետո, վարակիչությունը կամ որոշ ակտիվություններ սովորաբար նվազում են կամ լիովին կորչում [13, 14]: Յանգը [13] H3N2 (H3N2) գրիպի վիրուսը և H1N1 (H1N1) գրիպի վիրուսը ենթարկել է միկրոալիքային ճառագայթման համապատասխանաբար 8.35 ԳՀց, 320 Վտ/մ² և 7 ԳՀց, 308 Վտ/մ² հաճախականությամբ, 15 րոպե: Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությանը ենթարկված պաթոգեն վիրուսների ՌՆԹ ազդանշանները և հեղուկ ազոտի մեջ մի քանի ցիկլով սառեցված և անմիջապես հալեցված մասնատված մոդելը համեմատելու համար իրականացվել է RT-PCR: Արդյունքները ցույց են տվել, որ երկու մոդելների ՌՆԹ ազդանշանները շատ համապատասխան են: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ միկրոալիքային ճառագայթման ենթարկվելուց հետո վիրուսի ֆիզիկական կառուցվածքը խաթարվում է, և թաղանթի կառուցվածքը ոչնչանում է:
Վիրուսի ակտիվությունը կարող է բնութագրվել վարակելու, բազմանալու և տրանսկրիբացնելու նրա ունակությամբ: Վիրուսային վարակիչությունը կամ ակտիվությունը սովորաբար գնահատվում է վիրուսային տիտրերը չափելով՝ օգտագործելով սալերի անալիզներ, հյուսվածքային կուլտուրայի միջնարժեքային վարակիչ դոզան (TCID50) կամ լյուցիֆերազ ռեպորտեր գենի ակտիվությունը: Սակայն այն կարող է նաև գնահատվել անմիջապես՝ կենդանի վիրուսը մեկուսացնելով կամ վիրուսային անտիգենը, վիրուսային մասնիկների խտությունը, վիրուսի գոյատևումը և այլն վերլուծելով:
Հաղորդվել է, որ UHF, SHF և EHF էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ուղղակիորեն ինակտիվացնել վիրուսային աէրոզոլները կամ ջրային վիրուսները: Վուն [1] լաբորատոր նեբուլայզերի կողմից ստեղծված MS2 բակտերիոֆագի աէրոզոլը ենթարկել է 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 700 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների 1.7 րոպեի ընթացքում, մինչդեռ MS2 բակտերիոֆագի գոյատևման մակարդակը կազմել է ընդամենը 8.66%: Նման MS2 վիրուսային աէրոզոլին, ջրային MS2-ի 91.3%-ը ինակտիվացվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների նույն դեղաչափին ենթարկվելուց հետո 1.5 րոպեի ընթացքում: Բացի այդ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման MS2 վիրուսը ինակտիվացնելու ունակությունը դրականորեն կապված էր հզորության խտության և ազդեցության ժամանակի հետ: Այնուամենայնիվ, երբ ինակտիվացման արդյունավետությունը հասնում է իր առավելագույն արժեքին, ինակտիվացման արդյունավետությունը չի կարող բարելավվել ազդեցության ժամանակը մեծացնելով կամ հզորության խտությունը մեծացնելով: Օրինակ, MS2 վիրուսը 2450 ՄՀց և 700 Վտ էլեկտրամագնիսական ալիքներին ենթարկվելուց հետո ունեցել է 2.65%-ից մինչև 4.37% նվազագույն գոյատևման մակարդակ, և ազդեցության ժամանակի ավելացման հետ էական փոփոխություններ չեն հայտնաբերվել: Սիդհարթան [3] 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 360 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներով ճառագայթել է C հեպատիտի վիրուս (HCV)/մարդու իմունային անբավարարության 1-ին տիպի վիրուս (HIV-1) պարունակող բջջային կուլտուրայի սուսպենզիա։ Նրանք պարզել են, որ վիրուսի տիտրերը զգալիորեն նվազել են 3 րոպե ազդեցությունից հետո, ինչը ցույց է տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքային ճառագայթումը արդյունավետ է HCV և HIV-1 վարակիչության դեմ և օգնում է կանխել վիրուսի փոխանցումը նույնիսկ միասին ազդեցության դեպքում։ HCV բջջային կուլտուրաները և HIV-1 սուսպենզիաները 2450 ՄՀց, 90 Վտ կամ 180 Վտ հաճախականությամբ ցածր հզորության էլեկտրամագնիսական ալիքներով ճառագայթելիս լյուցիֆերազի ռեպորտերային ակտիվությամբ որոշված ​​վիրուսի տիտրի փոփոխություն չի նկատվել, և նկատվել է վիրուսային վարակիչության զգալի փոփոխություն։ 600 և 800 Վտ հզորությամբ 1 րոպեի ընթացքում երկու վիրուսների վարակիչությունը զգալիորեն չի նվազել, ինչը, ենթադրվում է, կապված է էլեկտրամագնիսական ալիքային ճառագայթման հզորության և կրիտիկական ջերմաստիճանային ազդեցության ժամանակի հետ։
Կաչմարչիկը [8] առաջին անգամ ցույց տվեց EHF էլեկտրամագնիսական ալիքների մահացուությունը ջրային պաթոգեն վիրուսների դեմ 2021 թվականին: Նրանք կորոնավիրուսի 229E կամ պոլիոմիելիտի (PV) նմուշները ենթարկեցին էլեկտրամագնիսական ալիքների 95 ԳՀց հաճախականությամբ և 70-ից 100 Վտ/սմ2 հզորության խտությամբ 2 վայրկյանի ընթացքում: Երկու պաթոգեն վիրուսների ինակտիվացման արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմել է 99.98% և 99.375%, ինչը ցույց է տալիս, որ EHF էլեկտրամագնիսական ալիքները լայն կիրառման հեռանկարներ ունեն վիրուսների ինակտիվացման ոլորտում:
Վիրուսների UHF ապաակտիվացման արդյունավետությունը գնահատվել է նաև տարբեր միջավայրերում, ինչպիսիք են կրծքի կաթը և տանը լայնորեն օգտագործվող որոշ նյութեր: Հետազոտողները ադենովիրուսով (ADV), պոլիոմիելիտի 1-ին տիպի վիրուսով (PV-1), հերպեսվիրուս 1-ով (HV-1) և ռինովիրուսով (RHV) աղտոտված անզգայացնող դիմակները ենթարկել են 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 720 վատտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման: Նրանք հայտնել են, որ ADV և PV-1 հակածինների թեստերը բացասական են եղել, իսկ HV-1, PIV-3 և RHV տիտրերը զրոյացել են, ինչը վկայում է բոլոր վիրուսների լիակատար ապաակտիվացման մասին 4 րոպե ազդեցությունից հետո [15, 16]: Էլհաֆին [17] թռչնի վարակիչ բրոնխիտի վիրուսով (IBV), թռչնի թոքաբորբով վիրուսով (APV), Նյուքասլի հիվանդության վիրուսով (NDV) և թռչնի գրիպի վիրուսով (AIV) վարակված քսուքները անմիջականորեն ենթարկվել են 2450 ՄՀց, 900 Վտ հզորությամբ միկրոալիքային վառարանի: Դրանց թվում, APV և IBV լրացուցիչ հայտնաբերվել են 5-րդ սերնդի հավի սաղմերից ստացված շնչափողի օրգանների կուլտուրաներում: Չնայած վիրուսը հնարավոր չէր մեկուսացնել, վիրուսային նուկլեինաթթուն այնուամենայնիվ հայտնաբերվել է RT-PCR մեթոդով: Բեն-Շոշանը [18] 30 վայրկյանի ընթացքում անմիջականորեն ենթարկել է 2450 ՄՀց, 750 Վտ էլեկտրամագնիսական ալիքներ ցիտոմեգալովիրուսի (CMV) դրական կրծքի կաթի 15 նմուշների վրա: Shell-Vial մեթոդով հակածնի հայտնաբերումը ցույց է տվել CMV-ի լիակատար ինակտիվացում: Այնուամենայնիվ, 500 Վտ-ի դեպքում 15 նմուշներից 2-ը չեն հասել լիակատար ինակտիվացման, ինչը վկայում է ինակտիվացման արդյունավետության և էլեկտրամագնիսական ալիքների հզորության միջև դրական կոռելյացիայի մասին:
Նաև հարկ է նշել, որ Յանգը [13] կանխատեսել է էլեկտրամագնիսական ալիքների և վիրուսների միջև ռեզոնանսային հաճախականությունը՝ հիմնվելով հաստատված ֆիզիկական մոդելների վրա: Վիրուսի նկատմամբ զգայուն Մադին Դարբիի շան երիկամային բջիջների (MDCK) կողմից արտադրված 7.5 × 1014 մ-3 խտությամբ H3N2 վիրուսային մասնիկների սուսպենզիան 15 րոպեի ընթացքում անմիջականորեն ենթարկվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությանը՝ 8 ԳՀց հաճախականությամբ և 820 Վտ/մ² հզորությամբ: H3N2 վիրուսի ինակտիվացման մակարդակը հասնում է 100%-ի: Այնուամենայնիվ, 82 Վտ/մ2 տեսական շեմի դեպքում H3N2 վիրուսի միայն 38%-ն է ինակտիվացվել, ինչը ենթադրում է, որ էլեկտրամագնիսական միջնորդությամբ վիրուսի ինակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է հզորության խտության հետ: Այս ուսումնասիրության հիման վրա Բարբորան [14] հաշվարկել է էլեկտրամագնիսական ալիքների և SARS-CoV-2-ի միջև ռեզոնանսային հաճախականության միջակայքը (8.5–20 ԳՀց) և եզրակացրել, որ SARS-CoV-2-ի 7.5 × 1014 մ-3-ը, որը ենթարկվում է էլեկտրամագնիսական ալիքների, մոտավորապես 15 րոպեի ընթացքում 10-17 ԳՀց հաճախականությամբ և 14.5 ± 1 Վտ/մ2 հզորության խտությամբ ալիքը կհանգեցնի 100% դեակտիվացման: Վանի [19] կողմից վերջերս կատարված ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ SARS-CoV-2-ի ռեզոնանսային հաճախականությունները 4 և 7.5 ԳՀց են, ինչը հաստատում է վիրուսի տիտրից անկախ ռեզոնանսային հաճախականությունների գոյությունը:
Ամփոփելով՝ կարող ենք ասել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ազդել աէրոզոլների և կախույթների, ինչպես նաև մակերեսների վրա վիրուսների ակտիվության վրա: Պարզվել է, որ ինակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականության և հզորության, ինչպես նաև վիրուսի աճի համար օգտագործվող միջավայրի հետ: Բացի այդ, ֆիզիկական ռեզոնանսների վրա հիմնված էլեկտրամագնիսական հաճախականությունները շատ կարևոր են վիրուսների ինակտիվացման համար [2, 13]: Մինչ օրս էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների ակտիվության վրա հիմնականում կենտրոնացած է եղել վարակիչության փոփոխության վրա: Բարդ մեխանիզմի պատճառով մի շարք ուսումնասիրություններում ներկայացվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների վերարտադրության և տրանսկրիպցիայի վրա:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների կողմից վիրուսների անգործունակության մեխանիզմները սերտորեն կապված են վիրուսի տեսակի, էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականության և հզորության, ինչպես նաև վիրուսի աճի միջավայրի հետ, սակայն մեծ մասամբ մնում են չուսումնասիրված։ Վերջին հետազոտությունները կենտրոնացած են ջերմային, աթերմալ և կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցման մեխանիզմների վրա։
Ջերմային էֆեկտը հասկացվում է որպես ջերմաստիճանի բարձրացում, որն առաջանում է բևեռային մոլեկուլների բարձր արագությամբ պտտման, բախման և շփման հետևանքով հյուսվածքներում էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության տակ: Այս հատկության շնորհիվ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են բարձրացնել վիրուսի ջերմաստիճանը ֆիզիոլոգիական հանդուրժողականության շեմից բարձր՝ առաջացնելով վիրուսի մահ: Սակայն վիրուսները պարունակում են քիչ բևեռային մոլեկուլներ, ինչը ենթադրում է, որ վիրուսների վրա ուղղակի ջերմային ազդեցությունները հազվադեպ են լինում [1]: Ընդհակառակը, միջավայրում և միջավայրում կան շատ ավելի բևեռային մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ջրի մոլեկուլները, որոնք շարժվում են էլեկտրամագնիսական ալիքներով գրգռված փոփոխական էլեկտրական դաշտի համաձայն՝ շփման միջոցով ջերմություն առաջացնելով: Այնուհետև ջերմությունը փոխանցվում է վիրուսին՝ նրա ջերմաստիճանը բարձրացնելու համար: Երբ հանդուրժողականության շեմը գերազանցվում է, նուկլեինաթթուները և սպիտակուցները ոչնչանում են, ինչը, ի վերջո, նվազեցնում է վարակիչությունը և նույնիսկ անգործունակացնում վիրուսը:
Մի քանի խմբեր հայտնել են, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են նվազեցնել վիրուսների վարակիչությունը ջերմային ազդեցության միջոցով [1, 3, 8]: Կաչմարչիկը [8] կորոնավիրուսի 229E կախույթները ենթարկել է էլեկտրամագնիսական ալիքների 95 ԳՀց հաճախականությամբ և 70-ից 100 Վտ/սմ² հզորության խտությամբ 0.2-0.7 վայրկյանում: Արդյունքները ցույց են տվել, որ այս գործընթացի ընթացքում ջերմաստիճանի 100°C բարձրացումը նպաստել է վիրուսի ձևաբանության քայքայմանը և վիրուսի ակտիվության նվազմանը: Այս ջերմային ազդեցությունները կարելի է բացատրել էլեկտրամագնիսական ալիքների շրջակա ջրի մոլեկուլների վրա ազդեցությամբ: Սիդհարթան [3] ճառագայթել է տարբեր գենոտիպերի՝ GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a և GT7a, HCV պարունակող բջջային կուլտուրայի սուսպենզիաներ՝ 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 90 և 180 Վտ, 360 Վտ, 600 Վտ և 800 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներով։ Բջջային կուլտուրայի միջավայրի ջերմաստիճանը 26°C-ից մինչև 92°C բարձրացնելիս էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը նվազեցրել է վիրուսի վարակիչությունը կամ ամբողջությամբ անգործունակ դարձրել վիրուսը։ Սակայն HCV-ն կարճ ժամանակով ենթարկվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների ցածր հզորությամբ (90 կամ 180 Վտ, 3 րոպե) կամ ավելի բարձր հզորությամբ (600 կամ 800 Վտ, 1 րոպե), մինչդեռ ջերմաստիճանի զգալի բարձրացում չի եղել, և վիրուսի վարակիչության կամ ակտիվության զգալի փոփոխություն չի դիտվել։
Վերոնշյալ արդյունքները ցույց են տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների ջերմային ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների վարակիչության կամ ակտիվության վրա ազդող հիմնական գործոն է: Բացի այդ, բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ջերմային ազդեցությունն ավելի արդյունավետորեն է ապաակտիվացնում պաթոգեն վիրուսները, քան UV-C-ն և ավանդական տաքացումը [8, 20, 21, 22, 23, 24]:
Ջերմային ազդեցություններից բացի, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են նաև փոխել մոլեկուլների, ինչպիսիք են մանրէային սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները, բևեռականությունը, ինչը հանգեցնում է մոլեկուլների պտտման և թրթռման, ինչը հանգեցնում է կենսունակության նվազմանը կամ նույնիսկ մահվան [10]: Կարծիք կա, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռականության արագ փոփոխությունը առաջացնում է սպիտակուցի բևեռացում, ինչը հանգեցնում է սպիտակուցային կառուցվածքի ոլորման և կորության և, ի վերջո, սպիտակուցի դենատուրացիայի [11]:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ոչ ջերմային ազդեցությունը վիրուսի ապաակտիվացման վրա մնում է վիճահարույց, սակայն ուսումնասիրությունների մեծ մասը ցույց է տվել դրական արդյունքներ [1, 25]: Ինչպես նշեցինք վերևում, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են անմիջապես թափանցել MS2 վիրուսի թաղանթային սպիտակուցի մեջ և ոչնչացնել վիրուսի նուկլեինաթթուն: Բացի այդ, MS2 վիրուսի աէրոզոլները շատ ավելի զգայուն են էլեկտրամագնիսական ալիքների նկատմամբ, քան ջրային MS2-ը: MS2 վիրուսի աէրոզոլների շրջապատող միջավայրում ավելի քիչ բևեռային մոլեկուլների, ինչպիսիք են ջրի մոլեկուլները, պատճառով աթերմիկ ազդեցությունները կարող են կարևոր դեր խաղալ էլեկտրամագնիսական ալիքային միջնորդությամբ վիրուսի ապաակտիվացման գործում [1]:
Ռեզոնանսի երևույթը վերաբերում է ֆիզիկական համակարգի հակվածությանը իր բնական հաճախականությամբ և ալիքի երկարությամբ իր միջավայրից ավելի շատ էներգիա կլանելու: Ռեզոնանսը տեղի է ունենում բնության բազմաթիվ վայրերում: Հայտնի է, որ վիրուսները ռեզոնանսվում են նույն հաճախականության միկրոալիքային ճառագայթումների հետ սահմանափակ ակուստիկ դիպոլային ռեժիմով, որը ռեզոնանսային երևույթ է [2, 13, 26]: Էլեկտրամագնիսական ալիքի և վիրուսի միջև փոխազդեցության ռեզոնանսային ռեժիմները ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն են գրավում: Վիրուսներում էլեկտրամագնիսական ալիքներից փակ ակուստիկ տատանումների (CAV) կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի արդյունավետ փոխանցման (SRET) ազդեցությունը կարող է հանգեցնել վիրուսային թաղանթի պատռման՝ միջուկ-կապսիդ հակադիր տատանումների պատճառով: Բացի այդ, SRET-ի ընդհանուր արդյունավետությունը կապված է միջավայրի բնույթի հետ, որտեղ վիրուսային մասնիկի չափը և pH-ը որոշում են համապատասխանաբար ռեզոնանսային հաճախականությունը և էներգիայի կլանումը [2, 13, 19]:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ֆիզիկական ռեզոնանսային ազդեցությունը կարևոր դեր է խաղում թաղանթապատ վիրուսների ինակտիվացման գործում, որոնք շրջապատված են վիրուսային սպիտակուցներում ներկառուցված երկշերտ թաղանթով: Հետազոտողները պարզել են, որ H3N2-ի ինակտիվացումը 6 ԳՀց հաճախականությամբ և 486 Վտ/մ² հզորության խտությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներով հիմնականում պայմանավորված էր թաղանթի ֆիզիկական պատռվածքով՝ ռեզոնանսային էֆեկտի պատճառով [13]: H3N2 սուսպենզիայի ջերմաստիճանը 15 րոպե ազդեցությունից հետո բարձրացել է ընդամենը 7°C-ով, սակայն մարդու H3N2 վիրուսի ջերմային տաքացմամբ ինակտիվացման համար անհրաժեշտ է 55°C-ից բարձր ջերմաստիճան [9]: Նմանատիպ երևույթներ նկատվել են նաև այնպիսի վիրուսների համար, ինչպիսիք են SARS-CoV-2-ը և H3N1-ը [13, 14]: Բացի այդ, վիրուսների ինակտիվացումը էլեկտրամագնիսական ալիքներով չի հանգեցնում վիրուսային ՌՆԹ գենոմների քայքայման [1,13,14]: Այսպիսով, H3N2 վիրուսի ինակտիվացումը խթանվել է ֆիզիկական ռեզոնանսով, այլ ոչ թե ջերմային ազդեցությամբ [13]:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ջերմային ազդեցության համեմատ, վիրուսների ֆիզիկական ռեզոնանսով ապաակտիվացումը պահանջում է ավելի ցածր դոզայի պարամետրեր, որոնք ցածր են Էլեկտրատեխնիկայի և էլեկտրոնիկայի ինժեներների ինստիտուտի (IEEE) կողմից սահմանված միկրոալիքային անվտանգության ստանդարտներից [2, 13]: Ռեզոնանսային հաճախականությունը և հզորության դոզան կախված են վիրուսի ֆիզիկական հատկություններից, ինչպիսիք են մասնիկների չափը և առաձգականությունը, և ռեզոնանսային հաճախականության մեջ գտնվող բոլոր վիրուսները կարող են արդյունավետորեն թիրախավորվել ապաակտիվացման համար: Բարձր ներթափանցման արագության, իոնացնող ճառագայթման բացակայության և լավ անվտանգության շնորհիվ, CPET-ի աթերմիկ ազդեցությամբ միջնորդված վիրուսի ապաակտիվացումը խոստումնալից է պաթոգեն վիրուսներից առաջացած մարդու չարորակ հիվանդությունների բուժման համար [14, 26]:
Հեղուկ փուլում և տարբեր միջավայրերի մակերեսին վիրուսների ապաակտիվացման իրականացման հիման վրա էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են արդյունավետորեն պայքարել վիրուսային աէրոզոլների դեմ [1, 26], ինչը առաջընթաց է և մեծ նշանակություն ունի վիրուսի փոխանցման վերահսկման և համաճարակի տարածումը կանխելու համար: Ավելին, էլեկտրամագնիսական ալիքների ֆիզիկական ռեզոնանսային հատկությունների հայտնաբերումը մեծ նշանակություն ունի այս ոլորտում: Քանի դեռ հայտնի են որոշակի վիրիոնի ռեզոնանսային հաճախականությունը և էլեկտրամագնիսական ալիքները, վերքի ռեզոնանսային հաճախականության տիրույթում գտնվող բոլոր վիրուսները կարող են թիրախավորվել, ինչը հնարավոր չէ իրականացնել վիրուսների ապաակտիվացման ավանդական մեթոդներով [13,14,26]: Վիրուսների էլեկտրամագնիսական ապաակտիվացումը խոստումնալից հետազոտություն է՝ մեծ հետազոտական, կիրառական արժեքով և ներուժով:
Համեմատած ավանդական վիրուսների ոչնչացման տեխնոլոգիայի հետ, էլեկտրամագնիսական ալիքները ունեն պարզ, արդյունավետ, գործնական շրջակա միջավայրի պաշտպանության բնութագրեր վիրուսները ոչնչացնելիս՝ իրենց եզակի ֆիզիկական հատկությունների շնորհիվ [2, 13]: Այնուամենայնիվ, շատ խնդիրներ մնում են: Նախ, ժամանակակից գիտելիքները սահմանափակվում են էլեկտրամագնիսական ալիքների ֆիզիկական հատկություններով, և էլեկտրամագնիսական ալիքների արձակման ընթացքում էներգիայի օգտագործման մեխանիզմը չի բացահայտվել [10, 27]: Միկրոալիքային վառարանները, այդ թվում՝ միլիմետրային ալիքները, լայնորեն օգտագործվել են վիրուսների ինակտիվացման և դրա մեխանիզմների ուսումնասիրության համար, սակայն այլ հաճախականություններում էլեկտրամագնիսական ալիքների ուսումնասիրությունները, մասնավորապես՝ 100 կՀց-ից մինչև 300 ՄՀց և 300 ԳՀց-ից մինչև 10 ՏՀց հաճախականություններում, չեն հաղորդվել: Երկրորդ, էլեկտրամագնիսական ալիքներով պաթոգեն վիրուսները ոչնչացնելու մեխանիզմը չի պարզաբանվել, և ուսումնասիրվել են միայն գնդաձև և ձողաձև վիրուսները [2]: Բացի այդ, վիրուսային մասնիկները փոքր են, բջջային չեն, հեշտությամբ մուտացվում են և արագ տարածվում, ինչը կարող է կանխել վիրուսների ինակտիվացումը: Էլեկտրամագնիսական ալիքների տեխնոլոգիան դեռ պետք է կատարելագործվի՝ պաթոգեն վիրուսները ինակտիվացնելու խոչընդոտը հաղթահարելու համար: Վերջապես, միջավայրում բևեռային մոլեկուլների, ինչպիսիք են ջրի մոլեկուլները, կողմից ճառագայթային էներգիայի բարձր կլանումը հանգեցնում է էներգիայի կորստի: Բացի այդ, SRET-ի արդյունավետությունը կարող է ազդվել վիրուսների մի քանի անհայտ մեխանիզմներով [28]: SRET էֆեկտը կարող է նաև փոփոխել վիրուսը՝ այն միջավայրին հարմարվելու համար, ինչը հանգեցնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների նկատմամբ դիմադրության [29]:
Ապագայում էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով վիրուսների ինակտիվացման տեխնոլոգիան պետք է հետագա կատարելագործվի: Հիմնարար գիտական ​​հետազոտությունները պետք է ուղղված լինեն էլեկտրամագնիսական ալիքներով վիրուսների ինակտիվացման մեխանիզմի պարզաբանմանը: Օրինակ՝ պետք է համակարգված կերպով պարզաբանվեն վիրուսների էներգիայի օգտագործման մեխանիզմը էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության տակ, պաթոգեն վիրուսները ոչնչացնող ոչ ջերմային ազդեցության մանրամասն մեխանիզմը և էլեկտրամագնիսական ալիքների և տարբեր տեսակի վիրուսների միջև SRET էֆեկտի մեխանիզմը: Կիրառական հետազոտությունները պետք է կենտրոնանան բևեռային մոլեկուլների կողմից ճառագայթային էներգիայի չափազանց կլանումը կանխելու, տարբեր հաճախականությունների էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը տարբեր պաթոգեն վիրուսների վրա ուսումնասիրելու և էլեկտրամագնիսական ալիքների ոչ ջերմային ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների ոչնչացման վրա ուսումնասիրելու վրա:
Էլեկտրամագնիսական ալիքները դարձել են պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման խոստումնալից մեթոդ: Էլեկտրամագնիսական ալիքային տեխնոլոգիան ունի ցածր աղտոտվածության, ցածր գնի և պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման բարձր արդյունավետության առավելություններ, որոնք կարող են հաղթահարել ավանդական հակավիրուսային տեխնոլոգիայի սահմանափակումները: Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ են հետագա հետազոտություններ՝ էլեկտրամագնիսական ալիքային տեխնոլոգիայի պարամետրերը որոշելու և վիրուսների ապաակտիվացման մեխանիզմը պարզաբանելու համար:
Էլեկտրամագնիսական ալիքային ճառագայթման որոշակի դոզան կարող է ոչնչացնել բազմաթիվ պաթոգեն վիրուսների կառուցվածքն ու ակտիվությունը: Վիրուսի ապաակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է հաճախականության, հզորության խտության և ազդեցության ժամանակի հետ: Բացի այդ, հնարավոր մեխանիզմները ներառում են էներգիայի փոխանցման ջերմային, աթերմալ և կառուցվածքային ռեզոնանսային էֆեկտներ: Ավանդական հակավիրուսային տեխնոլոգիաների համեմատ, էլեկտրամագնիսական ալիքային վիրուսի ապաակտիվացումը ունի պարզության, բարձր արդյունավետության և ցածր աղտոտվածության առավելություններ: Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ալիքային միջնորդությամբ վիրուսի ապաակտիվացումը դարձել է խոստումնալից հակավիրուսային տեխնիկա ապագա կիրառությունների համար:
Ու Յու։ Միկրոալիքային ճառագայթման և սառը պլազմայի ազդեցությունը կենսաաէրոզոլային ակտիվության և դրանց հետ կապված մեխանիզմների վրա։ Պեկինի համալսարան։ 2013թ. տարի։
Սան ՍԿ, Ցայ ՅԿ, Չեն Ե, Լյու ԹՄ, Չեն ՀՅ, Վան ՀԿ և այլք։ Միկրոալիքային ճառագայթումների ռեզոնանսային դիպոլային կապը և սահմանափակ ակուստիկ տատանումները բակուլովիրուսներում։ Գիտական ​​զեկույց 2017; 7(1):4611։
Սիդհարթա Ա, Պֆաենդեր Ս, Մալասա Ա, Դոերբեկեր Ջ, Անգգակուսումա, Էնգելման Մ և այլք։ HCV-ի և ՄԻԱՎ-ի միկրոալիքային ապաակտիվացումը. ներարկային թմրամիջոցներ օգտագործողների շրջանում վիրուսի փոխանցումը կանխելու նոր մոտեցում։ Գիտական ​​զեկույց 2016; 6:36619։
Յան ՍԽ, Վան ՌՆ, Ցայ ՅՋ, Սոնգ ՅԼ, Քվ ՀԼ։ Հիվանդանոցային փաստաթղթերի միկրոալիքային ախտահանման միջոցով աղտոտման հետազոտություն և փորձարարական դիտարկում [Ջ] Չինական բժշկական հանդես։ 1987; 4:221-2։
Սուն Վեյ։ Նատրիումի դիքլորիզոցիանատի MS2 բակտերիոֆագի դեմ ինակտիվացման մեխանիզմի և արդյունավետության նախնական ուսումնասիրություն։ Սիչուանի համալսարան։ 2007։
Յանգ Լի։ Օ-ֆտալալդեհիդի MS2 բակտերիոֆագի վրա ինակտիվացման ազդեցության և գործողության մեխանիզմի նախնական ուսումնասիրություն։ Սիչուանի համալսարան։ 2007։
Վու Ե, տիկին Յաո։ Օդային վիրուսի ինակտիվացումը տեղում՝ միկրոալիքային ճառագայթման միջոցով։ Չինական գիտական ​​տեղեկագիր։ 2014;59(13):1438-45։
Կաչմարչիկ Լ.Ս., Մարսայ Կ.Ս., Շևչենկո Ս., Պիլոսոֆ Մ., Լևի Ն., Էյնատ Մ. և այլք։ Կորոնավիրուսները և պոլիոմիելիտի վիրուսները զգայուն են W-շերտի ցիկլոտրոնային ճառագայթման կարճ իմպուլսների նկատմամբ։ Նամակ շրջակա միջավայրի քիմիայի վերաբերյալ։ 2021;19(6):3967-72։
Յոնգես Մ., Լյու Վ.Մ., վան դեր Վրիս Ե., Ջակոբի Ռ., Պրոնկ Ի., Բուգ Ս. և այլք: Գրիպի վիրուսի ինակտիվացում հակագենիկության ուսումնասիրությունների և ֆենոտիպային նեյրամինիդազի ինհիբիտորների նկատմամբ դիմադրողականության փորձարկումների համար: Կլինիկական մանրէաբանության հանդես: 2010;48(3):928-40:
Զոու Սինժի, Չժան Լիջիա, Լյու Յուջիա, Լի Յու, Չժան Ջիա, Լին Ֆուջիա և այլն: Միկրոալիքային վառարանում մանրէազերծման ակնարկ. Գուանդունի միկրոէլեմենտների գիտություն. 2013; 20 (6): 67-70.
Լի Ջիժի։ Միկրոալիքային վառարանների ոչ ջերմային կենսաբանական ազդեցությունը սննդային միկրոօրգանիզմների և միկրոալիքային ստերիլիզացման տեխնոլոգիայի վրա [Ջ.Ջ. Հարավարևմտյան ազգությունների համալսարան (Բնական գիտությունների հրատարակություն)։ 2006; 6:1219–22։
Աֆագի Պ., Լապոլլա Մ.Ա., Գանդի Կ. SARS-CoV-2-ի սպիկ սպիտակուցի դենատուրացիան աթերմիկ միկրոալիքային ճառագայթման ժամանակ: Գիտական ​​զեկույց 2021; 11(1):23373:
Յանգ Ս.Կ., Լին Հ.Ս., Լյու Թ.Մ., Լու Ջ.Տ., Հոնգ Վ.Տ., Հուանգ Յ.Ռ. և այլք։ Միկրոալիքային ճառագայթներից դեպի վիրուսների սահմանափակ ակուստիկ տատանումներ արդյունավետ կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցում։ Գիտական ​​զեկույց 2015; 5:18030։
Բարբորա Ա., Միննես Ռ. SARS-CoV-2-ի դեմ ոչ իոնացնող ճառագայթային թերապիայի միջոցով թիրախային հակավիրուսային թերապիա և վիրուսային համավարակի նախապատրաստում. մեթոդներ, մեթոդներ և կլինիկական կիրառման գործնական նշումներ: PLOS One. 2021;16(5):e0251780:
Յանգ Հույմին։ Միկրոալիքային ստերիլիզացիա և դրան ազդող գործոններ։ Չինական բժշկական հանդես։ 1993;(04):246-51։
Փեյջ ՎՋ, Մարտին ՎԳ Մանրէների գոյատևումը միկրոալիքային վառարաններում: Դուք կարող եք J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3:
Էլհաֆի Գ., Նեյլոր ՍՋ, Սևիջ ԿԵ, Ջոնս ՌՍ։ Միկրոալիքային վառարանում կամ ավտոկլավում մշակումը ոչնչացնում է վարակիչ բրոնխիտի վիրուսի և թռչնի պնևմովիրուսի վարակիչությունը, բայց թույլ է տալիս դրանք հայտնաբերել հակադարձ տրանսկրիպտազային պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի միջոցով։ թռչնամսի հիվանդություն։ 2004;33(3):303-6։
Բեն-Շոշան Մ., Մանդել Դ., Լուբեցկի Ռ., Դոլբերգ Ս., Միմունի Ֆ.Բ. Ցիտոմեգալովիրուսի միկրոալիքային վերացումը կրծքի կաթից. փորձնական ուսումնասիրություն: կրծքով կերակրման բժշկություն: 2016;11:186-7:
Վան Պ.Ջ., Պան Յ.Հ., Հուանգ Ս.Յ., Ֆանգ Ջ.Թ., Չանգ Ս.Յ., Շիհ Ս.Ռ. և այլք։ SARS-CoV-2 վիրուսի միկրոալիքային ռեզոնանսային կլանում։ Գիտական ​​զեկույց 2022; 12(1): 12596։
Սաբինո Ս.Պ., Սելերա Ֆ.Պ., Սալես-Մեդինա Դ.Ֆ., Մաչադո Ռ.Ռ.Գ., Դուրիգոն Է.Լ., Ֆրեյտաս-Ջունիոր Լ.Հ. և այլն: SARS-CoV-2-ի UV-C (254 նմ) մահացու դոզան: Լուսային ախտորոշում Photodyne Ther. 2020;32:101995:
Սթորմ Ն, Մաքքեյ ԼԳԱ, Դաունս ՍՆ, Ջոնսոն ՌԻ, Բիրրու Դ, դե Սամբեր Մ և այլն։ SARS-CoV-2-ի արագ և լրիվ ապաակտիվացում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ։ Գիտական ​​զեկույց 2020; 10(1):22421։