Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների և հարակից մեխանիզմների վրա. վերանայում վիրուսաբանության ամսագրում

Պաթոգեն վիրուսային վարակները դարձել են հանրային առողջության հիմնական խնդիր ամբողջ աշխարհում: Վիրուսները կարող են վարակել բոլոր բջջային օրգանիզմները և առաջացնել տարբեր աստիճանի վնասվածքներ և վնասներ՝ հանգեցնելով հիվանդության և նույնիսկ մահվան: Բարձր պաթոգեն վիրուսների տարածվածության պայմաններում, ինչպիսին է սուր շնչառական սինդրոմը՝ կորոնավիրուս 2-ը (SARS-CoV-2), հրատապ անհրաժեշտություն կա մշակել արդյունավետ և անվտանգ մեթոդներ՝ պաթոգեն վիրուսներն ապաակտիվացնելու համար: Պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման ավանդական մեթոդները գործնական են, բայց ունեն որոշ սահմանափակումներ: Բարձր թափանցող հզորության, ֆիզիկական ռեզոնանսի և առանց աղտոտման բնութագրերով էլեկտրամագնիսական ալիքները դարձել են պոտենցիալ ռազմավարություն պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման համար և մեծ ուշադրություն են գրավում: Այս հոդվածում ներկայացված են պաթոգեն վիրուսների և դրանց մեխանիզմների վրա էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության վերաբերյալ վերջին հրապարակումները, ինչպես նաև պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման համար էլեկտրամագնիսական ալիքների օգտագործման հեռանկարները, ինչպես նաև նման ապաակտիվացման նոր գաղափարներ և մեթոդներ:
Շատ վիրուսներ արագորեն տարածվում են, պահպանվում են երկար ժամանակ, բարձր պաթոգեն են և կարող են առաջացնել համաշխարհային համաճարակներ և լուրջ առողջական վտանգներ: Կանխարգելումը, հայտնաբերումը, փորձարկումը, վերացումը և բուժումը հիմնական քայլերն են վիրուսի տարածումը կասեցնելու համար: Պաթոգեն վիրուսների արագ և արդյունավետ վերացումը ներառում է պրոֆիլակտիկ, պաշտպանիչ և աղբյուրի վերացում: Դրանց վերացման արդյունավետ մեթոդ է ախտածին վիրուսների անակտիվացումը ֆիզիոլոգիական ոչնչացման միջոցով՝ նվազեցնելու նրանց վարակիչությունը, ախտածինությունը և վերարտադրողական կարողությունը: Ավանդական մեթոդները, ներառյալ բարձր ջերմաստիճանը, քիմիական նյութերը և իոնացնող ճառագայթումը, կարող են արդյունավետորեն ապաակտիվացնել պաթոգեն վիրուսները: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդները դեռևս ունեն որոշ սահմանափակումներ: Հետևաբար, դեռևս հրատապ անհրաժեշտություն կա մշակել պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման նորարարական ռազմավարություններ:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետումն ունի բարձր թափանցող հզորության, արագ և միատեսակ տաքացման, միկրոօրգանիզմների հետ ռեզոնանսի և պլազմայի արտազատման առավելությունները, և ակնկալվում է, որ այն կդառնա պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման գործնական մեթոդ [1,2,3]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների՝ պաթոգեն վիրուսներն ապաակտիվացնելու ունակությունը դրսևորվել է դեռևս անցյալ դարում [4]։ Վերջին տարիներին աճող ուշադրություն է գրավել էլեկտրամագնիսական ալիքների օգտագործումը պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման համար: Այս հոդվածում քննարկվում է էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների և դրանց մեխանիզմների վրա, որոնք կարող են օգտակար ուղեցույց ծառայել հիմնական և կիրառական հետազոտությունների համար:
Վիրուսների մորֆոլոգիական բնութագրերը կարող են արտացոլել այնպիսի գործառույթներ, ինչպիսիք են գոյատևումը և վարակիչությունը: Ապացուցված է, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները, հատկապես գերբարձր հաճախականության (UHF) և գերբարձր հաճախականության (EHF) էլեկտրամագնիսական ալիքները, կարող են խաթարել վիրուսների մորֆոլոգիան:
Բակտերիոֆագ MS2 (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 միկրոալիքները 1 րոպե ուղիղ ճառագայթումից հետո առաջացրել են MS2 ջրային ֆագերի ագրեգացիա և զգալի կրճատում [1]: Հետագա հետազոտությունից հետո նկատվել է նաև MS2 ֆագի մակերեսի ճեղք [7]: Kaczmarczyk-ը [8] ենթարկել է կորոնավիրուսի 229E (CoV-229E) նմուշների կասեցումները միլիմետրային ալիքների վրա՝ 95 ԳՀց հաճախականությամբ և 70-ից 100 Վտ/սմ2 հզորության խտությամբ 0,1 վրկ։ Վիրուսի կոպիտ գնդաձև թաղանթում մեծ անցքեր կարող են հայտնաբերվել, ինչը հանգեցնում է դրա պարունակության կորստի։ Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը կարող է կործանարար լինել վիրուսային ձևերի համար: Այնուամենայնիվ, մորֆոլոգիական հատկությունների փոփոխությունները, ինչպիսիք են ձևը, տրամագիծը և մակերեսի հարթությունը, էլեկտրամագնիսական ճառագայթմամբ վիրուսի ազդեցությունից հետո անհայտ են: Հետևաբար, կարևոր է վերլուծել մորֆոլոգիական առանձնահատկությունների և ֆունկցիոնալ խանգարումների միջև կապը, ինչը կարող է արժեքավոր և հարմար ցուցանիշներ ապահովել վիրուսի ապաակտիվացման 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 ստորաբաժանումների արտաքին շերտն է, վիրուսային մասնիկների հիմնական փայտամածը և հակագենային բաղադրիչը, ինչպես նաև պաշտպանում է նուկլեինաթթուները: Վիրուսների մեծամասնությունն ունեն լիպիդներից և գլիկոպրոտեիններից կազմված ծրարային կառուցվածք: Բացի այդ, ծրարի սպիտակուցները որոշում են ընկալիչների առանձնահատկությունը և ծառայում են որպես հիմնական անտիգեններ, որոնք կարող է ճանաչել տանտիրոջ իմունային համակարգը: Ամբողջական կառուցվածքը ապահովում է վիրուսի ամբողջականությունը և գենետիկական կայունությունը։
Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները, հատկապես UHF էլեկտրամագնիսական ալիքները, կարող են վնասել հիվանդություն առաջացնող վիրուսների ՌՆԹ-ին։ Wu [1] ուղղակիորեն 2 րոպե բացահայտեց MS2 վիրուսի ջրային միջավայրը 2450 ՄՀց միկրոալիքային վառարանների վրա և վերլուծեց A սպիտակուցը, կապսիդի սպիտակուցը, ռեպլիկազային սպիտակուցը և տրոհման սպիտակուցը կոդավորող գեները գել էլեկտրոֆորեզի և հակադարձ տրանսկրիպցիոն պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի միջոցով: RT-PCR): Այս գեները աստիճանաբար ոչնչացվում էին հզորության խտության աճով և նույնիսկ անհետանում էին ամենաբարձր հզորության խտության դեպքում: Օրինակ, A սպիտակուցի գենի արտահայտությունը (934 bp) զգալիորեն նվազել է 119 և 385 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունից հետո և ամբողջովին անհետացել է, երբ հզորության խտությունը հասցվել է մինչև 700 Վտ: Այս տվյալները ցույց են տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են. կախված դոզանից՝ ոչնչացնել վիրուսների նուկլեինաթթուների կառուցվածքը։
Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսային սպիտակուցների վրա հիմնականում հիմնված է միջնորդների վրա դրանց անուղղակի ջերմային ազդեցության և նուկլեինաթթուների ոչնչացման պատճառով սպիտակուցների սինթեզի վրա դրանց անուղղակի ազդեցության վրա [1, 3, 8, 9]: Այնուամենայնիվ, ջերմային ազդեցությունները կարող են նաև փոխել վիրուսային սպիտակուցների բևեռականությունը կամ կառուցվածքը [1, 10, 11]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների անմիջական ազդեցությունը հիմնարար կառուցվածքային/ոչ կառուցվածքային սպիտակուցների վրա, ինչպիսիք են կապսիդային սպիտակուցները, ծրարային սպիտակուցները կամ պաթոգեն վիրուսների ցցված սպիտակուցները, դեռևս պահանջում են հետագա ուսումնասիրություն: Վերջերս առաջարկվել է, որ 2 րոպե էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը 2,45 ԳՀց հաճախականությամբ 700 Վտ հզորությամբ կարող է փոխազդել սպիտակուցային լիցքերի տարբեր ֆրակցիաների հետ՝ ձևավորելով թեժ կետեր և տատանվող էլեկտրական դաշտեր՝ զուտ էլեկտրամագնիսական էֆեկտների միջոցով [12]:
Պաթոգեն վիրուսի ծրարը սերտորեն կապված է վարակելու կամ հիվանդություն առաջացնելու նրա կարողության հետ: Մի քանի ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ UHF և միկրոալիքային էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ոչնչացնել հիվանդություն առաջացնող վիրուսների պատյանները: Ինչպես նշվեց վերևում, 229E կորոնավիրուսի վիրուսային ծրարի վրա հստակ անցքեր կարող են հայտնաբերվել 95 ԳՀց միլիմետր ալիքի 0,1 վայրկյանում 70-ից 100 Վտ/սմ2 հզորության խտության դեպքում [8]: Էլեկտրամագնիսական ալիքների ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցման ազդեցությունը կարող է բավականաչափ սթրես առաջացնել վիրուսի ծածկույթի կառուցվածքը ոչնչացնելու համար: Ծրարով վիրուսների դեպքում, ծրարի պատռվելուց հետո, վարակիչությունը կամ որոշակի ակտիվությունը սովորաբար նվազում է կամ ամբողջովին կորչում [13, 14]: Յանգը [13] 15 րոպեի ընթացքում ենթարկեց H3N2 (H3N2) գրիպի վիրուսին և H1N1 (H1N1) գրիպի վիրուսին միկրոալիքային վառարանների ազդեցությանը 8,35 ԳՀց, 320 Վտ/մ² և 7 ԳՀց, 308 Վտ/մ² հաճախականությամբ: Համեմատելու համար էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությանը ենթարկված պաթոգեն վիրուսների ՌՆԹ ազդանշանները և մի քանի ցիկլերի ընթացքում հեղուկ ազոտում սառեցված և անմիջապես հալված մասնատված մոդելը, կատարվել է RT-PCR: Արդյունքները ցույց են տվել, որ երկու մոդելների ՌՆԹ ազդանշանները շատ համահունչ են: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ վիրուսի ֆիզիկական կառուցվածքը խաթարված է, և ծրարի կառուցվածքը ոչնչացվում է միկրոալիքային ճառագայթման ազդեցությունից հետո:
Վիրուսի ակտիվությունը կարող է բնութագրվել վարակելու, վերարտադրելու և արտագրելու ունակությամբ: Վիրուսային վարակիչությունը կամ ակտիվությունը սովորաբար գնահատվում է վիրուսային տիտրերի չափման միջոցով՝ օգտագործելով ափսեի անալիզները, հյուսվածքների կուլտուրայի միջին վարակիչ դոզան (TCID50) կամ լյուցիֆերազի ռեպորտաժային գենի ակտիվությունը: Բայց դա կարող է նաև ուղղակիորեն գնահատվել կենդանի վիրուսի մեկուսացման կամ վիրուսային հակագենի, վիրուսային մասնիկների խտության, վիրուսի գոյատևման և այլնի վերլուծության միջոցով:
Հաղորդվել է, որ UHF, SHF և EHF էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ուղղակիորեն ապաակտիվացնել վիրուսային աերոզոլները կամ ջրային վիրուսները: Wu [1] MS2 բակտերիոֆագի աերոզոլը, որը ստեղծվել է լաբորատոր նեբուլայզատորի կողմից, ենթարկել է էլեկտրամագնիսական ալիքների՝ 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 700 Վտ հզորությամբ 1,7 րոպեի ընթացքում, մինչդեռ MS2 բակտերիոֆագի գոյատևման մակարդակը կազմել է ընդամենը 8,66%։ MS2 վիրուսային աերոզոլի նման, ջրային MS2-ի 91,3%-ն ապաակտիվացվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների նույն չափաբաժնի ազդեցությունից հետո 1,5 րոպեի ընթացքում: Բացի այդ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կարողությունն ապաակտիվացնելու MS2 վիրուսը դրականորեն փոխկապակցված էր հզորության խտության և ազդեցության ժամանակի հետ: Այնուամենայնիվ, երբ ապաակտիվացման արդյունավետությունը հասնում է իր առավելագույն արժեքին, ապաակտիվացման արդյունավետությունը չի կարող բարելավվել ազդեցության ժամանակի ավելացման կամ հզորության խտության մեծացման միջոցով: Օրինակ, MS2 վիրուսը ունեցել է նվազագույն գոյատևման մակարդակ՝ 2,65% -ից 4,37% 2450 ՄՀց և 700 Վտ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունից հետո, և ազդեցության ժամանակի ավելացման հետ էական փոփոխություններ չեն հայտնաբերվել: Սիդհարտան [3] 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 360 Վտ հզորությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներով պարունակող հեպատիտ C վիրուս (HCV)/մարդու իմունային անբավարարության վիրուս (ՄԻԱՎ-1) պարունակող բջիջների կուլտուրայի կախոցը ճառագայթեց: Նրանք պարզեցին, որ վիրուսի տիտրերը զգալիորեն նվազել են: 3 րոպե ազդեցությունից հետո, ինչը ցույց է տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքի ճառագայթումը արդյունավետ է HCV-ի և ՄԻԱՎ-1 վարակիչ է և օգնում է կանխարգելել վիրուսի փոխանցումը, նույնիսկ երբ դրանք ենթարկվում են միասին: HCV բջիջների կուլտուրաները և ՄԻԱՎ-1-ի կախոցները ցածր էներգիայի էլեկտրամագնիսական ալիքներով ճառագայթելիս 2450 ՄՀց, 90 Վտ կամ 180 Վտ հաճախականությամբ, վիրուսի տիտրում ոչ մի փոփոխություն, որը որոշվում է լյուցիֆերազի ռեպորտաժի ակտիվությամբ և վիրուսային վարակիչության զգալի փոփոխություն: դիտարկվել են. 1 րոպեի ընթացքում 600 և 800 Վտ լարման դեպքում երկու վիրուսների վարակիչությունը էապես չի նվազել, ինչը ենթադրվում է, որ կապված է էլեկտրամագնիսական ալիքի ճառագայթման հզորության և կրիտիկական ջերմաստիճանի ազդեցության ժամանակի հետ:
Kaczmarczyk-ը [8] առաջին անգամ ցույց տվեց EHF էլեկտրամագնիսական ալիքների մահաբերությունը ջրային պաթոգեն վիրուսների դեմ 2021 թվականին: Նրանք կորոնավիրուսի 229E կամ պոլիովիրուսի (PV) նմուշները ենթարկեցին էլեկտրամագնիսական ալիքների՝ 95 ԳՀց հաճախականությամբ և 70-ից 200 Վտ/սմ հզորության խտությամբ: 2 վայրկյանով։ Երկու պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմել է 99,98% և 99,375%: ինչը ցույց է տալիս, որ EHF էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն լայն կիրառման հեռանկարներ վիրուսների ապաակտիվացման ոլորտում:
UHF վիրուսների ապաակտիվացման արդյունավետությունը գնահատվել է նաև տարբեր լրատվամիջոցներում, ինչպիսիք են կրծքի կաթը և որոշ նյութեր, որոնք սովորաբար օգտագործվում են տանը: Հետազոտողները ադենովիրուսով (ADV), 1-ին տիպի պոլիովիրուսով (PV-1), հերպեսի վիրուս 1 (HV-1) և ռինովիրուսով (RHV) աղտոտված անզգայացման դիմակները ենթարկել են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 720 Վտ հզորությամբ: Նրանք հայտնեցին, որ ADV և PV-1 անտիգենների թեստերը բացասական են դարձել, և HV-1, PIV-3 և RHV տիտրերը իջել են զրոյի, ինչը ցույց է տալիս բոլոր վիրուսների ամբողջական ապաակտիվացումը 4 րոպե ազդեցությունից հետո [15, 16]: Էլհաֆին [17] ուղղակիորեն ենթարկել է թռչնի վարակիչ բրոնխիտի վիրուսով (IBV), թռչնի պնևմովիրուսով (APV), Նյուքասլի հիվանդության վիրուսով (NDV) և թռչնի գրիպի վիրուսով (AIV) վարակված շվաբրերը 2450 ՄՀց, 900 Վտ հզորությամբ միկրոալիքային վառարան: կորցնում են իրենց վարակիչությունը. Դրանցից APV-ն և IBV-ը լրացուցիչ հայտնաբերվել են 5-րդ սերնդի հավի սաղմերից ստացված շնչափողի օրգանների կուլտուրաներում: Չնայած վիրուսը հնարավոր չէր մեկուսացնել, վիրուսային նուկլեինաթթուն դեռևս հայտնաբերվել է RT-PCR-ով: Բեն-Շոշանն [18] ուղղակիորեն 30 վայրկյանի ընթացքում 2450 ՄՀց, 750 Վտ էլեկտրամագնիսական ալիքներ է ենթարկել ցիտոմեգալովիրուսի (CMV) դրական 15 նմուշների: Shell-Vial-ով հակագենի հայտնաբերումը ցույց տվեց CMV-ի ամբողջական ապաակտիվացում: Այնուամենայնիվ, 500 Վտ հզորության դեպքում 15 նմուշներից 2-ը չի հասել ամբողջական ապաակտիվացման, ինչը ցույց է տալիս դրական հարաբերակցությունը ապաակտիվացման արդյունավետության և էլեկտրամագնիսական ալիքների հզորության միջև:
Հարկ է նաև նշել, որ Յանգը [13] կանխատեսել է ռեզոնանսային հաճախականությունը էլեկտրամագնիսական ալիքների և վիրուսների միջև՝ հիմնվելով հաստատված ֆիզիկական մոդելների վրա։ 7,5 × 1014 մ-3 խտությամբ H3N2 վիրուսի մասնիկների կասեցումը, որը արտադրվել է վիրուսի նկատմամբ զգայուն Մադին Դարբի շան երիկամային բջիջների կողմից (MDCK), ուղղակիորեն ենթարկվել է էլեկտրամագնիսական ալիքներին 8 ԳՀց հաճախականությամբ և 820 հզորությամբ։ W/m² 15 րոպե: H3N2 վիրուսի ինակտիվացման մակարդակը հասնում է 100%-ի։ Այնուամենայնիվ, 82 Վտ/մ2 տեսական շեմի դեպքում H3N2 վիրուսի միայն 38%-ն է ապաակտիվացվել, ինչը ենթադրում է, որ EM-ով միջնորդավորված վիրուսի ապաակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է հզորության խտության հետ: Այս ուսումնասիրության հիման վրա Բարբորան [14] հաշվարկել է ռեզոնանսային հաճախականության միջակայքը (8,5–20 ԳՀց) էլեկտրամագնիսական ալիքների և SARS-CoV-2-ի միջև և եզրակացրել, որ SARS-CoV-2-ի 7,5 × 1014 մ-3-ը ենթարկվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների A ալիքին։ 10-17 ԳՀց հաճախականությամբ և 14,5 ± 1 հզորության խտությամբ W/m2 մոտավորապես 15 րոպեի ընթացքում կհանգեցնի 100% ապաակտիվացման: Վանգի վերջին ուսումնասիրությունը [19] ցույց է տվել, որ SARS-CoV-2-ի ռեզոնանսային հաճախականությունները 4 և 7,5 ԳՀց են՝ հաստատելով վիրուսի տիտրից անկախ ռեզոնանսային հաճախությունների առկայությունը։
Եզրափակելով՝ կարող ենք ասել, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ազդել աերոզոլների և կասեցումների վրա, ինչպես նաև մակերեսների վրա վիրուսների ակտիվության վրա։ Պարզվել է, որ ապաակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականության և հզորության և վիրուսի աճի համար օգտագործվող միջավայրի հետ։ Բացի այդ, ֆիզիկական ռեզոնանսների վրա հիմնված էլեկտրամագնիսական հաճախականությունները շատ կարևոր են վիրուսի ապաակտիվացման համար [2, 13]: Մինչ այժմ էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների ակտիվության վրա հիմնականում կենտրոնացած էր վարակիչության փոփոխության վրա։ Բարդ մեխանիզմի շնորհիվ մի քանի ուսումնասիրություններ արձանագրել են էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների վերարտադրության և արտագրման վրա:
Մեխանիզմները, որոնց միջոցով էլեկտրամագնիսական ալիքներն ապաակտիվացնում են վիրուսները, սերտորեն կապված են վիրուսի տեսակի, էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականության և հզորության և վիրուսի աճի միջավայրի հետ, բայց հիմնականում մնում են չուսումնասիրված: Վերջին հետազոտությունները կենտրոնացել են ջերմային, ջերմային և կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցման մեխանիզմների վրա:
Ջերմային էֆեկտը հասկացվում է որպես ջերմաստիճանի բարձրացում, որն առաջանում է էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության տակ հյուսվածքներում բևեռային մոլեկուլների արագ պտույտի, բախման և շփման հետևանքով։ Այս հատկության շնորհիվ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են բարձրացնել վիրուսի ջերմաստիճանը ֆիզիոլոգիական հանդուրժողականության շեմից՝ առաջացնելով վիրուսի մահ։ Այնուամենայնիվ, վիրուսները պարունակում են քիչ բևեռային մոլեկուլներ, ինչը ենթադրում է, որ վիրուսների վրա ուղղակի ջերմային ազդեցությունները հազվադեպ են [1]: Ընդհակառակը, միջավայրում և շրջակա 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 ոչնչացվում են, ինչը, ի վերջո, նվազեցնում է վարակիչությունը և նույնիսկ անակտիվացնում վիրուսը:
Մի քանի խմբեր հայտնել են, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են նվազեցնել վիրուսների վարակիչությունը ջերմային ազդեցության միջոցով [1, 3, 8]: Kaczmarczyk-ը [8] 229E կորոնավիրուսի կասեցումները ենթարկել է էլեկտրամագնիսական ալիքների՝ 95 ԳՀց հաճախականությամբ, 70-ից 100 Վտ/սմ² հզորության խտությամբ 0,2-0,7 վրկ։ Արդյունքները ցույց են տվել, որ այս գործընթացի ընթացքում 100°C ջերմաստիճանի բարձրացումը նպաստել է վիրուսի մորֆոլոգիայի ոչնչացմանը և վիրուսի ակտիվության նվազեցմանը: Այս ջերմային ազդեցությունները կարելի է բացատրել շրջակա ջրի մոլեկուլների վրա էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությամբ: Սիդհարտան [3] ճառագայթել է HCV պարունակող տարբեր գենոտիպերի բջիջների կուլտուրաների կախույթներ, ներառյալ GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a և GT7a, էլեկտրամագնիսական ալիքներով 2450 ՄՀց հաճախականությամբ և 3180 Վտ հզորությամբ, Վտ, 600 Վտ և 800 Երք Բջջային կուլտուրայի միջավայրի ջերմաստիճանի 26°C-ից մինչև 92°C բարձրացմամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը նվազեցրեց վիրուսի վարակիչությունը կամ ամբողջովին ապաակտիվացրեց 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 էական բարձրացում և զգալի փոփոխություն չի եղել։ վիրուսը վարակիչ կամ ակտիվություն չի նկատվել:
Վերոնշյալ արդյունքները ցույց են տալիս, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների ջերմային ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների վարակիչության կամ ակտիվության վրա ազդող առանցքային գործոն է: Բացի այդ, բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ջերմային ազդեցությունն ավելի արդյունավետ կերպով ապաակտիվացնում է պաթոգեն վիրուսները, քան ուլտրամանուշակագույն-C-ն և սովորական ջեռուցումը [8, 20, 21, 22, 23, 24]:
Ի լրումն ջերմային ազդեցությունների, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են նաև փոխել մոլեկուլների բևեռականությունը, ինչպիսիք են մանրէաբանական սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները, առաջացնելով մոլեկուլների պտտում և թրթռում, ինչը հանգեցնում է կենսունակության նվազմանը կամ նույնիսկ մահվան [10]: Ենթադրվում է, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռականության արագ փոխարկումն առաջացնում է սպիտակուցի բևեռացում, ինչը հանգեցնում է սպիտակուցի կառուցվածքի ոլորման և կորության և, ի վերջո, սպիտակուցի դենատուրացիայի [11]:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ոչ ջերմային ազդեցությունը վիրուսի ապաակտիվացման վրա մնում է հակասական, սակայն ուսումնասիրությունների մեծ մասը դրական արդյունքներ է ցույց տվել [1, 25]: Ինչպես վերը նշեցինք, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են ուղղակիորեն ներթափանցել MS2 վիրուսի ծրարի սպիտակուցը և ոչնչացնել վիրուսի նուկլեինաթթուն: Բացի այդ, MS2 վիրուսի աերոզոլները շատ ավելի զգայուն են էլեկտրամագնիսական ալիքների նկատմամբ, քան ջրային MS2-ը: Ավելի քիչ բևեռային մոլեկուլների, ինչպիսիք են ջրի մոլեկուլները, MS2 վիրուսի աերոզոլները շրջապատող միջավայրում, ջերմային էֆեկտները կարող են առանցքային դեր խաղալ էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով վիրուսի ապաակտիվացման գործում [1]:
Ռեզոնանսի ֆենոմենը վերաբերում է ֆիզիկական համակարգի հակվածությանը` իր բնական հաճախականությամբ և ալիքի երկարությամբ իր միջավայրից ավելի շատ էներգիա կլանելու համար: Ռեզոնանսը տեղի է ունենում բնության շատ վայրերում: Հայտնի է, որ վիրուսները ռեզոնանսվում են նույն հաճախականության միկրոալիքների հետ սահմանափակ ակուստիկ դիպոլային ռեժիմում՝ ռեզոնանսային երեւույթ [2, 13, 26]: Էլեկտրամագնիսական ալիքի և վիրուսի փոխազդեցության ռեզոնանսային եղանակներն ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն են գրավում: Արդյունավետ կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցման (SRET) ազդեցությունը էլեկտրամագնիսական ալիքներից դեպի փակ ակուստիկ տատանումներ (CAV) վիրուսներում կարող է հանգեցնել վիրուսային մեմբրանի պատռման՝ հակադիր միջուկային կապսիդային թրթռումների պատճառով: Բացի այդ, SRET-ի ընդհանուր արդյունավետությունը կապված է շրջակա 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 առանցքային դեր է խաղում ծածկված վիրուսների ապաակտիվացման գործում, որոնք շրջապատված են վիրուսային սպիտակուցների մեջ ներկառուցված երկշերտ թաղանթով: Հետազոտողները պարզել են, որ H3N2-ի ապաակտիվացումը 6 ԳՀց հաճախականությամբ և 486 Վտ/մ² հզորության խտությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով հիմնականում պայմանավորված է ռեզոնանսային էֆեկտի պատճառով կեղևի ֆիզիկական ճեղքվածքով [13]: H3N2 կախոցի ջերմաստիճանը 15 րոպե ազդեցությունից հետո ավելացել է ընդամենը 7°C-ով, սակայն ջերմային տաքացման միջոցով մարդկային H3N2 վիրուսի ապաակտիվացման համար անհրաժեշտ է 55°C-ից բարձր ջերմաստիճան [9]: Նմանատիպ երևույթներ են նկատվել այնպիսի վիրուսների համար, ինչպիսիք են SARS-CoV-2-ը և H3N1-ը [13, 14]: Բացի այդ, վիրուսների անակտիվացումը էլեկտրամագնիսական ալիքներով չի հանգեցնում վիրուսային ՌՆԹ-ի գենոմների քայքայմանը [1,13,14]: Այսպիսով, H3N2 վիրուսի ապաակտիվացմանը նպաստել է ֆիզիկական ռեզոնանսը, այլ ոչ թե ջերմային ազդեցությունը [13]:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների ջերմային ազդեցության համեմատ, ֆիզիկական ռեզոնանսով վիրուսների ապաակտիվացումը պահանջում է ավելի ցածր չափաբաժինների պարամետրեր, որոնք ցածր են Էլեկտրական և էլեկտրոնիկայի ինժեներների ինստիտուտի (IEEE) կողմից սահմանված միկրոալիքային անվտանգության ստանդարտներից [2, 13]: Ռեզոնանսային հաճախականությունը և հզորության չափաբաժինը 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 պատճառով վիրուսի ապաակտիվացումը՝ միջնորդավորված CPET-ի ջերմային ազդեցությամբ, խոստումնալից է մարդու չարորակ հիվանդությունների բուժման համար, որոնք առաջանում են պաթոգեն վիրուսներով [14, 26]:
Հեղուկ փուլում և տարբեր միջավայրերի մակերևույթի վրա վիրուսների ապաակտիվացման իրագործման հիման վրա էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են արդյունավետորեն վարվել վիրուսային աերոզոլների հետ [1, 26], ինչը բեկումնային է և մեծ նշանակություն ունի վարակի փոխանցումը վերահսկելու համար։ վիրուսը և հասարակության մեջ վիրուսի փոխանցումը կանխելը։ համաճարակ։ Ավելին, այս ոլորտում մեծ նշանակություն ունի էլեկտրամագնիսական ալիքների ֆիզիկական ռեզոնանսային հատկությունների բացահայտումը։ Քանի դեռ հայտնի է որոշակի վիրուսի ռեզոնանսային հաճախականությունը և էլեկտրամագնիսական ալիքները, վերքի ռեզոնանսային հաճախականության տիրույթում գտնվող բոլոր վիրուսները կարող են թիրախավորվել, ինչը հնարավոր չէ հասնել վիրուսի ապաակտիվացման ավանդական մեթոդներով [13,14,26]: Վիրուսների էլեկտրամագնիսական ապաակտիվացումը խոստումնալից հետազոտություն է, որն ունի մեծ հետազոտություն և կիրառական արժեք և ներուժ:
Համեմատած ավանդական վիրուսների ոչնչացման տեխնոլոգիայի հետ՝ էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն պարզ, արդյունավետ, գործնական շրջակա միջավայրի պաշտպանություն վիրուսները սպանելիս՝ շնորհիվ իր յուրահատուկ ֆիզիկական հատկությունների [2, 13]: Այնուամենայնիվ, շատ խնդիրներ են մնում։ Նախ, ժամանակակից գիտելիքները սահմանափակվում են էլեկտրամագնիսական ալիքների ֆիզիկական հատկություններով, իսկ էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետման ժամանակ էներգիայի օգտագործման մեխանիզմը չի բացահայտվել [10, 27]: Միկրոալիքները, ներառյալ միլիմետրային ալիքները, լայնորեն օգտագործվել են վիրուսի ապաակտիվացման և դրա մեխանիզմների ուսումնասիրության համար, սակայն էլեկտրամագնիսական ալիքների ուսումնասիրություններ այլ հաճախականություններում, հատկապես 100 կՀց-ից մինչև 300 ՄՀց և 300 ԳՀց-ից մինչև 10 ԹՀց հաճախականությունների վրա, չեն հաղորդվել: Երկրորդ, էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով պաթոգեն վիրուսների ոչնչացման մեխանիզմը պարզաբանված չէ, և ուսումնասիրվել են միայն գնդաձև և ձողաձև վիրուսները [2]: Բացի այդ, վիրուսի մասնիկները փոքր են, առանց բջիջների, հեշտությամբ մուտացիայի ենթարկվում և արագ տարածվում, ինչը կարող է կանխել վիրուսի ապաակտիվացումը: Էլեկտրամագնիսական ալիքների տեխնոլոգիան դեռ բարելավման կարիք ունի՝ պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման խոչընդոտը հաղթահարելու համար: Վերջապես, ճառագայթային էներգիայի բարձր կլանումը բևեռային մոլեկուլների կողմից միջավայրում, ինչպիսիք են ջրի մոլեկուլները, հանգեցնում է էներգիայի կորստի: Բացի այդ, SRET-ի արդյունավետության վրա կարող են ազդել վիրուսների մի քանի չբացահայտված մեխանիզմներ [28]: SRET էֆեկտը կարող է նաև փոփոխել վիրուսը՝ հարմարվելու իր միջավայրին, ինչը հանգեցնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների նկատմամբ դիմադրության [29]:
Ապագայում էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով վիրուսների ապաակտիվացման տեխնոլոգիան հետագա կատարելագործման կարիք ունի։ Հիմնարար գիտական ​​հետազոտությունները պետք է ուղղված լինեն էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով վիրուսի ապաակտիվացման մեխանիզմի պարզաբանմանը: Օրինակ, էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության ժամանակ վիրուսների էներգիայի օգտագործման մեխանիզմը, պաթոգեն վիրուսները սպանող ոչ ջերմային գործողության մանրամասն մեխանիզմը և էլեկտրամագնիսական ալիքների և տարբեր տեսակի վիրուսների միջև SRET ազդեցության մեխանիզմը պետք է համակարգված պարզաբանվեն: Կիրառական հետազոտությունը պետք է կենտրոնանա բևեռային մոլեկուլների կողմից ճառագայթման էներգիայի ավելորդ կլանման կանխարգելման վրա, ուսումնասիրի տարբեր հաճախականության էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունը տարբեր պաթոգեն վիրուսների վրա և ուսումնասիրի էլեկտրամագնիսական ալիքների ոչ ջերմային ազդեցությունը պաթոգեն վիրուսների ոչնչացման գործում:
Էլեկտրամագնիսական ալիքները դարձել են պաթոգեն վիրուսների ապաակտիվացման խոստումնալից մեթոդ: Էլեկտրամագնիսական ալիքների տեխնոլոգիան ունի ցածր աղտոտվածության, ցածր գնի և պաթոգեն վիրուսի ապաակտիվացման բարձր արդյունավետության առավելությունները, որոնք կարող են հաղթահարել ավանդական հակավիրուսային տեխնոլոգիայի սահմանափակումները: Այնուամենայնիվ, լրացուցիչ հետազոտություններ են անհրաժեշտ էլեկտրամագնիսական ալիքների տեխնոլոգիայի պարամետրերը որոշելու և վիրուսի ապաակտիվացման մեխանիզմը պարզելու համար:
Էլեկտրամագնիսական ալիքի ճառագայթման որոշակի չափաբաժին կարող է ոչնչացնել բազմաթիվ պաթոգեն վիրուսների կառուցվածքն ու գործունեությունը: Վիրուսի ապաակտիվացման արդյունավետությունը սերտորեն կապված է հաճախականության, հզորության խտության և ազդեցության ժամանակի հետ: Բացի այդ, պոտենցիալ մեխանիզմները ներառում են էներգիայի փոխանցման ջերմային, ջերմային և կառուցվածքային ռեզոնանսային ազդեցությունները: Համեմատած ավանդական հակավիրուսային տեխնոլոգիաների հետ՝ էլեկտրամագնիսական ալիքների վրա հիմնված վիրուսի ապաակտիվացումը ունի պարզության, բարձր արդյունավետության և ցածր աղտոտման առավելություններ: Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով վիրուսի ապաակտիվացումը դարձել է խոստումնալից հակավիրուսային տեխնիկա ապագա կիրառությունների համար:
Յու Յու. Միկրոալիքային ճառագայթման և սառը պլազմայի ազդեցությունը բիոաերոզոլների գործունեության և հարակից մեխանիզմների վրա: Պեկինի համալսարան. տարի 2013 թ.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Միկրոալիքային ալիքների ռեզոնանսային դիպոլային զուգավորում և սահմանափակ ակուստիկ տատանումներ բակուլովիրուսներում: Գիտական ​​հաշվետվություն 2017 թ. 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. HCV-ի և ՄԻԱՎ-ի միկրոալիքային ապաակտիվացում. թմրամիջոցների ներարկային օգտագործողների շրջանում վիրուսի փոխանցումը կանխելու նոր մոտեցում: Գիտական ​​հաշվետվություն 2016 թ. 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL: Միկրոալիքային ախտահանման միջոցով հիվանդանոցային փաստաթղթերի աղտոտման հետազոտություն և փորձարարական դիտարկում [J] Չինական բժշկական ամսագիր: 1987 թ. 4։221-2։
Sun Wei Նատրիումի դիքլորիզոցիանատի անակտիվացման մեխանիզմի և արդյունավետության նախնական ուսումնասիրություն բակտերիոֆագ MS2-ի դեմ: Սիչուանի համալսարան. 2007 թ.
Յանգ Լի Օ-ֆտալալդեհիդի ինակտիվացման ազդեցության և գործողության մեխանիզմի նախնական ուսումնասիրություն MS2 բակտերիոֆագի վրա: Սիչուանի համալսարան. 2007 թ.
Վու Յե, տիկին Յաո: Միկրոալիքային ճառագայթման միջոցով օդում փոխանցվող վիրուսի inactivation in situ. Չինական գիտության տեղեկագիր. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Կորոնավիրուսները և պոլիովիրուսները զգայուն են W շերտի ցիկլոտրոնային ճառագայթման կարճ իմպուլսների նկատմամբ: Նամակ շրջակա միջավայրի քիմիայի վերաբերյալ. 2021; 19 (6): 3967-72:
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Գրիպի վիրուսի ապաակտիվացում հակագենիկության ուսումնասիրությունների և ֆենոտիպիկ նեյրամինիդազի ինհիբիտորների նկատմամբ դիմադրողականության վերլուծության 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. Guangdong micronutrient գիտություն. 2013; 20 (6): 67-70.
Լի Ջիժի. Միկրոալիքային վառարանների ոչ ջերմային կենսաբանական ազդեցությունները սննդի միկրոօրգանիզմների և միկրոալիքային ստերիլիզացման տեխնոլոգիայի վրա [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition): 2006 թ. 6։1219–22։
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 հասկի սպիտակուցի դենատուրացիա աթերմիկ միկրոալիքային ճառագայթման վրա: Գիտական ​​հաշվետվություն 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Կառուցվածքային ռեզոնանսային էներգիայի արդյունավետ փոխանցում միկրոալիքներից մինչև վիրուսների սահմանափակ ձայնային տատանումներ: Գիտական ​​հաշվետվություն 2015; 5:18030:
Barbora A, Minnes R. Նպատակային հակավիրուսային թերապիա SARS-CoV-2-ի համար ոչ իոնացնող ճառագայթային թերապիայի միջոցով և վիրուսային համաճարակի նախապատրաստում. կլինիկական կիրառման մեթոդներ, մեթոդներ և գործնական նշումներ: PLOS One. 2021; 16 (5): e0251780:
Յանգ Հուիմինգ. Միկրոալիքային ստերիլիզացում և դրա վրա ազդող գործոններ. Չինական բժշկական ամսագիր. 1993; (04): 246-51.
Էջ WJ, Martin WG Մանրէների գոյատևումը միկրոալիքային վառարաններում: Դուք կարող եք J Միկրոօրգանիզմներ. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Միկրոալիքային կամ ավտոկլավով բուժումը ոչնչացնում է վարակիչ բրոնխիտի վիրուսի և թռչնի պնևմովիրուսի վարակիչությունը, սակայն թույլ է տալիս դրանք հայտնաբերել հակադարձ տրանսկրիպտազային պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի միջոցով: թռչնաբուծական հիվանդություն. 2004; 33 (3): 303-6:
Բեն-Շոշան Մ., Մանդել Դ., Լյուբեզկի Ռ., Դոլբերգ Ս., Միմունի ՖԲ Միկրոալիքային վերացում ցիտոմեգալովիրուսի կրծքի կաթից. փորձնական ուսումնասիրություն: կրծքով կերակրող դեղամիջոց. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR և այլն: SARS-CoV-2 վիրուսի միկրոալիքային ռեզոնանսային կլանումը. Գիտական ​​հաշվետվություն 2022; 12 (1): 12596:
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH և այլն: UV-C (254 նմ) SARS-CoV-2-ի մահացու չափաբաժին: Լույսի ախտորոշում Photodyne Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M և այլն: SARS-CoV-2-ի արագ և ամբողջական ապաակտիվացում UV-C-ով: Գիտական ​​հաշվետվություն 2020; 10 (1): 22421: