Athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye virusi vya pathogenic na mifumo inayohusiana: hakiki katika Jarida la Virology.

Maambukizi ya virusi vya pathogenic yamekuwa shida kubwa ya afya ya umma ulimwenguni kote. Virusi vinaweza kuambukiza viumbe vyote vya seli na kusababisha viwango tofauti vya majeraha na uharibifu, na kusababisha magonjwa na hata kifo. Pamoja na kuenea kwa virusi vya pathogenic sana kama vile ugonjwa mkali wa kupumua kwa papo hapo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), kuna haja ya haraka ya kuunda mbinu bora na salama za kuzima virusi vya pathogenic. Mbinu za jadi za kuzima virusi vya pathogenic ni za vitendo lakini zina vikwazo fulani. Kwa sifa za nguvu ya juu ya kupenya, resonance ya kimwili na hakuna uchafuzi wa mazingira, mawimbi ya sumakuumeme yamekuwa mkakati unaowezekana wa uanzishaji wa virusi vya pathogenic na huvutia tahadhari inayoongezeka. Nakala hii inatoa muhtasari wa machapisho ya hivi karibuni juu ya athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye virusi vya pathogenic na mifumo yao, na pia matarajio ya utumiaji wa mawimbi ya sumakuumeme kwa kutofanya kazi kwa virusi vya pathogenic, pamoja na maoni na njia mpya za uanzishaji kama huo.
Virusi nyingi huenea kwa haraka, zinaendelea kwa muda mrefu, zina pathogenic sana na zinaweza kusababisha magonjwa ya kimataifa na hatari kubwa za afya. Kinga, kugundua, kupima, kutokomeza na matibabu ni hatua muhimu za kukomesha kuenea kwa virusi. Uondoaji wa haraka na ufanisi wa virusi vya pathogenic hujumuisha kuzuia, kinga, na kuondoa chanzo. Uanzishaji wa virusi vya pathogenic kwa uharibifu wa kisaikolojia ili kupunguza infectivity yao, pathogenicity na uwezo wa uzazi ni njia bora ya kuondoa yao. Mbinu za jadi, ikiwa ni pamoja na joto la juu, kemikali na mionzi ya ionizing, inaweza kuzima virusi vya pathogenic kwa ufanisi. Walakini, njia hizi bado zina mapungufu. Kwa hiyo, bado kuna haja ya haraka ya kuendeleza mikakati ya ubunifu kwa ajili ya uanzishaji wa virusi vya pathogenic.
Utoaji wa mawimbi ya sumakuumeme una faida za nguvu ya juu ya kupenya, inapokanzwa haraka na sare, resonance na microorganisms na kutolewa kwa plasma, na inatarajiwa kuwa njia ya vitendo ya kuzima virusi vya pathogenic [1,2,3]. Uwezo wa mawimbi ya sumakuumeme kuzima virusi vya pathogenic ulionyeshwa katika karne iliyopita [4]. Katika miaka ya hivi karibuni, matumizi ya mawimbi ya sumakuumeme kwa ajili ya kutoanzisha virusi vya pathogenic yamevutia tahadhari inayoongezeka. Nakala hii inajadili athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye virusi vya pathogenic na mifumo yao, ambayo inaweza kutumika kama mwongozo muhimu kwa utafiti wa kimsingi na unaotumika.
Sifa za kimofolojia za virusi zinaweza kuonyesha kazi kama vile kuishi na kuambukizwa. Imethibitishwa kuwa mawimbi ya sumakuumeme, hasa mawimbi ya ultra high frequency (UHF) na Ultra high frequency (EHF) mawimbi ya sumakuumeme, yanaweza kuvuruga umbile la virusi.
Bacteriophage MS2 (MS2) mara nyingi hutumika katika maeneo mbalimbali ya utafiti kama vile tathmini ya kutoua viini, modeli ya kinetic (ya maji), na sifa za kibayolojia za molekuli za virusi [5, 6]. Wu aligundua kuwa microwaves kwa 2450 MHz na 700 W zilisababisha kuunganishwa na kupungua kwa kiasi kikubwa cha fagio za majini za MS2 baada ya dakika 1 ya mionzi ya moja kwa moja [1]. Baada ya uchunguzi zaidi, kuvunjika kwa uso wa fagio MS2 pia kulionekana [7]. Kaczmarczyk [8] ilifichua kusimamishwa kwa sampuli za coronavirus 229E (CoV-229E) kwa mawimbi ya milimita yenye mzunguko wa 95 GHz na msongamano wa nguvu wa 70 hadi 100 W/cm2 kwa 0.1 s. Mashimo makubwa yanaweza kupatikana kwenye shell mbaya ya spherical ya virusi, ambayo inaongoza kwa kupoteza yaliyomo yake. Mfiduo wa mawimbi ya sumakuumeme unaweza kuharibu aina za virusi. Hata hivyo, mabadiliko ya tabia ya kimofolojia, kama vile umbo, kipenyo na ulaini wa uso, baada ya kufichuliwa na virusi kwa mionzi ya sumakuumeme haijulikani. Kwa hiyo, ni muhimu kuchanganua uhusiano kati ya vipengele vya kimofolojia na matatizo ya utendaji, ambayo yanaweza kutoa viashiria muhimu na rahisi vya kutathmini uzima wa virusi [1].
Muundo wa virusi kawaida huwa na asidi ya nucleic ya ndani (RNA au DNA) na capsid ya nje. Asidi za nyuklia huamua mali ya maumbile na replication ya virusi. Capsid ni safu ya nje ya subunits za protini zilizopangwa mara kwa mara, kiunzi cha msingi na sehemu ya antijeni ya chembe za virusi, na pia inalinda asidi ya nucleic. Virusi nyingi zina muundo wa bahasha unaojumuisha lipids na glycoproteins. Kwa kuongezea, protini za bahasha huamua umaalumu wa vipokezi na hutumika kama antijeni kuu ambazo mfumo wa kinga ya mwenyeji unaweza kutambua. Muundo kamili unahakikisha uadilifu na utulivu wa maumbile ya virusi.
Utafiti umeonyesha kuwa mawimbi ya sumakuumeme, hasa mawimbi ya sumakuumeme ya UHF, yanaweza kuharibu RNA ya virusi vinavyosababisha magonjwa. Wu [1] alifichua moja kwa moja mazingira yenye maji ya virusi vya MS2 kwa maikrofoni 2450 MHz kwa dakika 2 na kuchanganua jeni zinazosimba protini A, protini ya kapsidi, protini ya kuiga, na protini ya kupasua kwa kutumia elektrophoresis ya gel na kugeuza mnyororo wa unukuzi wa polimasi. RT-PCR). Jeni hizi ziliharibiwa hatua kwa hatua kwa kuongezeka kwa msongamano wa nguvu na hata kutoweka kwa msongamano wa juu zaidi wa nguvu. Kwa mfano, usemi wa jeni la protini A (934 bp) ulipungua kwa kiasi kikubwa baada ya kuathiriwa na mawimbi ya sumakuumeme yenye nguvu ya 119 na 385 W na kutoweka kabisa wakati msongamano wa nguvu ulipoongezeka hadi 700 W. Data hizi zinaonyesha kuwa mawimbi ya sumakuumeme yanaweza, kulingana na kipimo, kuharibu muundo wa asidi nucleic ya virusi.
Uchunguzi wa hivi majuzi umeonyesha kuwa athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye protini za virusi vya pathogenic hutegemea sana athari yao ya moja kwa moja ya mafuta kwa wapatanishi na athari yao isiyo ya moja kwa moja kwenye usanisi wa protini kwa sababu ya uharibifu wa asidi ya nucleic [1, 3, 8, 9]. Walakini, athari za hali ya hewa pia zinaweza kubadilisha polarity au muundo wa protini za virusi [1, 10, 11]. Athari ya moja kwa moja ya mawimbi ya sumakuumeme kwenye protini za kimsingi za kimuundo/zisizo za kimuundo kama vile protini za kapsidi, protini za bahasha au protini spike za virusi vya pathogenic bado zinahitaji utafiti zaidi. Hivi karibuni imependekezwa kuwa dakika 2 za mionzi ya sumakuumeme katika mzunguko wa 2.45 GHz yenye nguvu ya 700 W inaweza kuingiliana na sehemu tofauti za chaji za protini kupitia uundaji wa sehemu za moto na sehemu za umeme zinazozunguka kupitia athari za sumakuumeme [12].
Bahasha ya virusi vya pathogenic inahusiana kwa karibu na uwezo wake wa kuambukiza au kusababisha ugonjwa. Tafiti nyingi zimeripoti kwamba UHF na mawimbi ya sumakuumeme ya microwave yanaweza kuharibu maganda ya virusi vinavyosababisha magonjwa. Kama ilivyotajwa hapo juu, mashimo mahususi yanaweza kugunduliwa katika bahasha ya virusi ya coronavirus 229E baada ya kufichuliwa kwa sekunde 0.1 kwa wimbi la milimita 95 GHz kwa msongamano wa nguvu wa 70 hadi 100 W/cm2 [8]. Athari ya uhamisho wa nishati ya resonant ya mawimbi ya umeme inaweza kusababisha matatizo ya kutosha kuharibu muundo wa bahasha ya virusi. Kwa virusi vilivyofunikwa, baada ya kupasuka kwa bahasha, uambukizi au shughuli fulani kawaida hupungua au kupotea kabisa [13, 14]. Yang [13] alifichua virusi vya homa ya H3N2 (H3N2) na virusi vya mafua ya H1N1 (H1N1) kwa mikrowevu kwa 8.35 GHz, 320 W/m² na 7 GHz, 308 W/m², mtawalia, kwa dakika 15. Ili kulinganisha ishara za RNA za virusi vya pathogenic zilizofunuliwa na mawimbi ya sumakuumeme na mfano uliogawanyika uliogandishwa na mara moja kufutwa katika nitrojeni kioevu kwa mizunguko kadhaa, RT-PCR ilifanywa. Matokeo yalionyesha kuwa ishara za RNA za mifano hiyo miwili ni thabiti sana. Matokeo haya yanaonyesha kwamba muundo wa kimwili wa virusi huvunjwa na muundo wa bahasha huharibiwa baada ya kufichuliwa na mionzi ya microwave.
Shughuli ya virusi inaweza kuwa na sifa ya uwezo wake wa kuambukiza, kuiga na kuandika. Maambukizi ya virusi au shughuli kwa kawaida hutathminiwa kwa kupima chembechembe za virusi kwa kutumia vipimo vya alama, kipimo cha uambukizi cha wastani cha utamaduni wa tishu (TCID50), au shughuli za jeni za ripota wa luciferase. Lakini pia inaweza kutathminiwa moja kwa moja kwa kutenga virusi hai au kwa kuchambua antijeni ya virusi, wiani wa chembe za virusi, kuishi kwa virusi, nk.
Imeripotiwa kuwa mawimbi ya sumakuumeme ya UHF, SHF na EHF yanaweza kuzima moja kwa moja erosoli za virusi au virusi vya maji. Wu [1] ilifichua erosoli ya bacteriophage ya MS2 inayotolewa na nebuliza ya maabara kwa mawimbi ya sumakuumeme yenye mzunguko wa 2450 MHz na nguvu ya 700 W kwa dakika 1.7, huku kiwango cha kuishi kwa bacteriophage ya MS2 kilikuwa 8.66 pekee. Sawa na erosoli ya virusi ya MS2, 91.3% ya MS2 yenye maji ilizimwa ndani ya dakika 1.5 baada ya kukabiliwa na kipimo sawa cha mawimbi ya sumakuumeme. Kwa kuongezea, uwezo wa mionzi ya sumakuumeme kuzima virusi vya MS2 ulihusishwa vyema na msongamano wa nguvu na wakati wa mfiduo. Hata hivyo, ufanisi wa kuzima unapofikia thamani yake ya juu, ufanisi wa kuzima hauwezi kuboreshwa kwa kuongeza muda wa kukaribia aliyeambukizwa au kuongeza msongamano wa nishati. Kwa mfano, virusi vya MS2 vilikuwa na kiwango kidogo cha kuishi cha 2.65% hadi 4.37% baada ya kuathiriwa na mawimbi ya sumakuumeme 2450 MHz na 700 W, na hakuna mabadiliko makubwa yaliyopatikana kwa kuongezeka kwa muda wa mfiduo. Siddharta [3] aliangazia kusimamishwa kwa utamaduni wa seli zenye virusi vya hepatitis C (HCV)/virusi vya upungufu wa kinga ya binadamu 1 (HIV-1) na mawimbi ya sumakuumeme kwa masafa ya 2450 MHz na nguvu ya 360 W. Waligundua kuwa chembechembe za virusi zilipungua sana. baada ya dakika 3 za kufichuliwa, ikionyesha kuwa mionzi ya mawimbi ya sumakuumeme ni nzuri dhidi ya maambukizo ya HCV na VVU-1 na husaidia kuzuia uambukizaji wa virusi hata. inapofunuliwa pamoja. Wakati wa kuwasha tamaduni za seli za HCV na kusimamishwa kwa VVU-1 na mawimbi ya sumakuumeme yenye nguvu ya chini na mzunguko wa 2450 MHz, 90 W au 180 W, hakuna mabadiliko katika titer ya virusi, iliyoamuliwa na shughuli ya mwandishi wa luciferase, na mabadiliko makubwa katika maambukizi ya virusi. zilizingatiwa. kwa 600 na 800 W kwa dakika 1, infectivity ya virusi zote mbili haikupungua sana, ambayo inaaminika kuwa inahusiana na nguvu ya mionzi ya wimbi la umeme na wakati wa mfiduo muhimu wa joto.
Kaczmarczyk [8] ilionyesha kwa mara ya kwanza madhara ya mawimbi ya sumakuumeme ya EHF dhidi ya virusi vya pathogenic zinazosambazwa na maji mwaka wa 2021. Waliweka wazi sampuli za coronavirus 229E au virusi vya polio (PV) kwa mawimbi ya sumakuumeme katika mzunguko wa 95 GHz na msongamano wa nguvu wa 70 hadi 100 W/cm2. kwa sekunde 2. Ufanisi wa kutofanya kazi kwa virusi viwili vya pathogenic ilikuwa 99.98% na 99.375%, kwa mtiririko huo. ambayo inaonyesha kuwa mawimbi ya sumakuumeme ya EHF yana matarajio mapana ya matumizi katika uwanja wa kutoanzisha virusi.
Ufanisi wa uzima wa UHF wa virusi pia umetathminiwa katika vyombo vya habari mbalimbali kama vile maziwa ya mama na baadhi ya nyenzo zinazotumiwa kwa kawaida nyumbani. Watafiti walifichua vinyago vya ganzi vilivyochafuliwa na adenovirus (ADV), aina ya virusi vya polio 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) na rhinovirus (RHV) kwa mionzi ya sumakuumeme kwa masafa ya 2450 MHz na nguvu ya wati 720. Waliripoti kuwa vipimo vya antijeni za ADV na PV-1 vikawa hasi, na tita za HV-1, PIV-3, na RHV zilishuka hadi sifuri, ikionyesha kutokuamilishwa kabisa kwa virusi vyote baada ya dakika 4 za kufichuliwa [15, 16]. Elhafi [17] ulifichua moja kwa moja usufi zilizoambukizwa na virusi vya avian infectious bronchitis virus (IBV), pneumovirus ya ndege (APV), virusi vya ugonjwa wa Newcastle (NDV), na virusi vya mafua ya ndege (AIV) hadi 2450 MHz, 900 W oveni ya microwave. kupoteza uwezo wao wa kuambukizwa. Miongoni mwao, APV na IBV ziligunduliwa kwa kuongeza katika tamaduni za viungo vya tracheal zilizopatikana kutoka kwa viini vya vifaranga vya kizazi cha 5. Ingawa virusi havingeweza kutengwa, asidi ya kiini ya virusi bado iligunduliwa na RT-PCR. Ben-Shoshan [18] alifichua moja kwa moja 2450 MHz, 750 W mawimbi ya sumakuumeme hadi sampuli 15 za cytomegalovirus (CMV) chanya za maziwa ya mama kwa sekunde 30. Ugunduzi wa antijeni kwa Shell-Vial ulionyesha kuwashwa kabisa kwa CMV. Hata hivyo, kwa 500 W, sampuli 2 kati ya 15 hazikufanya kazi kamili, ambayo inaonyesha uwiano mzuri kati ya ufanisi wa inactivation na nguvu za mawimbi ya umeme.
Inafaa pia kuzingatia kwamba Yang [13] alitabiri masafa ya sauti kati ya mawimbi ya sumakuumeme na virusi kulingana na miundo halisi iliyoanzishwa. Kusimamishwa kwa chembechembe za virusi vya H3N2 zenye msongamano wa 7.5 × 1014 m-3, zinazozalishwa na seli za figo za mbwa za Madin Darby (MDCK) ambazo ni nyeti kwa virusi, ziliwekwa wazi moja kwa moja na mawimbi ya sumakuumeme kwa mzunguko wa 8 GHz na nguvu ya 820. W/m² kwa dakika 15. Kiwango cha kutofanya kazi kwa virusi vya H3N2 hufikia 100%. Hata hivyo, katika kizingiti cha kinadharia cha 82 W/m2, ni 38% tu ya virusi vya H3N2 ambavyo vilikuwa vimezimwa, na hivyo kupendekeza kuwa ufanisi wa uanzishaji wa virusi vya EM-mediated unahusiana kwa karibu na msongamano wa nguvu. Kulingana na utafiti huu, Barbora [14] alikokotoa masafa ya mawimbi ya resonant (8.5–20 GHz) kati ya mawimbi ya sumakuumeme na SARS-CoV-2 na kuhitimisha kuwa 7.5 × 1014 m-3 ya SARS-CoV- 2 ikikabiliwa na mawimbi ya sumakuumeme A. na mzunguko wa 10-17 GHz na msongamano wa nguvu wa 14.5 ± 1 W/m2 kwa takriban 15 dakika itasababisha kuzima kwa 100%. Utafiti wa hivi majuzi wa Wang [19] ulionyesha kuwa masafa ya resonant ya SARS-CoV-2 ni 4 na 7.5 GHz, kuthibitisha kuwepo kwa masafa ya resonant bila ya titer ya virusi.
Kwa kumalizia, tunaweza kusema kwamba mawimbi ya umeme yanaweza kuathiri erosoli na kusimamishwa, pamoja na shughuli za virusi kwenye nyuso. Ilibainika kuwa ufanisi wa kutoanzisha unahusiana kwa karibu na mzunguko na nguvu ya mawimbi ya umeme na kati inayotumiwa kwa ukuaji wa virusi. Kwa kuongezea, masafa ya sumakuumeme kulingana na miale ya mwili ni muhimu sana kwa kutoanzisha virusi [2, 13]. Hadi sasa, athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye shughuli za virusi vya pathogenic imelenga hasa kubadilisha infectivity. Kutokana na utaratibu mgumu, tafiti kadhaa zimeripoti athari za mawimbi ya sumakuumeme kwenye urudufishaji na uandishi wa virusi vya pathogenic.
Taratibu ambazo mawimbi ya sumakuumeme huzima virusi zinahusiana kwa karibu na aina ya virusi, frequency na nguvu ya mawimbi ya sumakuumeme, na mazingira ya ukuaji wa virusi, lakini bado haijagunduliwa. Utafiti wa hivi majuzi umezingatia taratibu za uhamishaji wa nishati ya joto, joto, na miundo.
Athari ya joto inaeleweka kama ongezeko la joto linalosababishwa na mzunguko wa kasi, mgongano na msuguano wa molekuli za polar katika tishu chini ya ushawishi wa mawimbi ya umeme. Kutokana na mali hii, mawimbi ya umeme yanaweza kuongeza joto la virusi juu ya kizingiti cha uvumilivu wa kisaikolojia, na kusababisha kifo cha virusi. Walakini, virusi vina molekuli chache za polar, ambayo inaonyesha kuwa athari za moja kwa moja za joto kwenye virusi ni nadra [1]. Kinyume chake, kuna molekuli nyingi zaidi za polar katika kati na mazingira, kama vile molekuli za maji, ambazo husogea kulingana na uwanja wa umeme unaosisimka na mawimbi ya sumakuumeme, huzalisha joto kupitia msuguano. Kisha joto huhamishiwa kwa virusi ili kuongeza joto lake. Wakati kizingiti cha uvumilivu kinapozidi, asidi ya nucleic na protini huharibiwa, ambayo hatimaye hupunguza infectivity na hata inactivates virusi.
Vikundi kadhaa vimeripoti kuwa mawimbi ya sumakuumeme yanaweza kupunguza maambukizi ya virusi kupitia mfiduo wa joto [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] ilifichua kusimamishwa kwa coronavirus 229E kwa mawimbi ya sumakuumeme kwa mzunguko wa 95 GHz yenye msongamano wa 70 hadi 100 W/cm² kwa 0.2-0.7 s. Matokeo yalionyesha kuwa ongezeko la joto la 100 ° C wakati wa mchakato huu lilichangia uharibifu wa morpholojia ya virusi na kupunguza shughuli za virusi. Athari hizi za joto zinaweza kuelezewa na hatua ya mawimbi ya umeme kwenye molekuli za maji zinazozunguka. Siddharta [3] iliangazia kusimamishwa kwa utamaduni wa seli zenye HCV za aina tofauti za jeni, ikiwa ni pamoja na GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a na GT7a, yenye mawimbi ya sumakuumeme katika mzunguko wa 2450 MHz na nguvu ya 90 W na 3600 W. W, 600 W na 800 Tue With ongezeko la joto la kati ya utamaduni wa seli kutoka 26 ° C hadi 92 ° C, mionzi ya umeme ilipunguza maambukizi ya virusi au kuzima kabisa virusi. Lakini HCV iliwekwa wazi kwa mawimbi ya sumakuumeme kwa muda mfupi kwa nguvu ya chini (90 au 180 W, dakika 3) au nguvu ya juu (600 au 800 W, dakika 1), wakati hakukuwa na ongezeko kubwa la joto na mabadiliko makubwa katika hali ya hewa. virusi haikuzingatiwa uambukizi au shughuli.
Matokeo hapo juu yanaonyesha kuwa athari ya joto ya mawimbi ya sumakuumeme ni sababu kuu inayoathiri infectivity au shughuli ya virusi vya pathogenic. Kwa kuongezea, tafiti nyingi zimeonyesha kuwa athari ya joto ya mionzi ya umeme huzima virusi vya pathogenic kwa ufanisi zaidi kuliko UV-C na inapokanzwa kawaida [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Kando na athari za joto, mawimbi ya sumakuumeme yanaweza pia kubadilisha polarity ya molekuli kama vile protini za vijidudu na asidi ya nukleiki, na kusababisha molekuli kuzunguka na kutetemeka, na kusababisha kupungua kwa uwezekano au hata kifo. Inaaminika kuwa ubadilishaji wa haraka wa polarity ya mawimbi ya sumakuumeme husababisha mgawanyiko wa protini, ambao husababisha kupinda na kupindika kwa muundo wa protini na, mwishowe, hadi kubadilika kwa protini [11].
Athari isiyo ya joto ya mawimbi ya sumakuumeme kwenye uanzishaji wa virusi bado ni ya utata, lakini tafiti nyingi zimeonyesha matokeo mazuri [1, 25]. Kama tulivyotaja hapo juu, mawimbi ya sumakuumeme yanaweza kupenya moja kwa moja protini ya bahasha ya virusi vya MS2 na kuharibu asidi ya nucleic ya virusi. Kwa kuongezea, erosoli za virusi vya MS2 ni nyeti zaidi kwa mawimbi ya sumakuumeme kuliko MS2 yenye maji. Kwa sababu ya molekuli chache za polar, kama vile molekuli za maji, katika mazingira yanayozunguka erosoli za virusi vya MS2, athari za athermiki zinaweza kuchukua jukumu muhimu katika uanzishaji wa virusi vya upatanishi wa sumakuumeme [1].
Hali ya resonance inarejelea tabia ya mfumo wa kimwili kuchukua nishati zaidi kutoka kwa mazingira yake kwa mzunguko wake wa asili na urefu wa wimbi. Resonance hutokea katika maeneo mengi katika asili. Inajulikana kuwa virusi husikika na microwaves ya mzunguko sawa katika hali ndogo ya dipole ya akustisk, jambo la resonance [2, 13, 26]. Njia za mwingiliano wa resonant kati ya wimbi la sumakuumeme na virusi zinavutia umakini zaidi na zaidi. Athari ya uhamishaji bora wa nishati ya mwangwi wa miundo (SRET) kutoka kwa mawimbi ya sumakuumeme hadi mizunguko ya akustisiki (CAV) katika virusi inaweza kusababisha kupasuka kwa membrane ya virusi kutokana na mitetemo inayopingana ya kapsidi ya msingi. Kwa kuongeza, ufanisi wa jumla wa SRET unahusiana na asili ya mazingira, ambapo ukubwa na pH ya chembe ya virusi huamua mzunguko wa resonant na unyonyaji wa nishati, kwa mtiririko huo [2, 13, 19].
Athari ya resonance ya kimwili ya mawimbi ya sumakuumeme ina jukumu muhimu katika uanzishaji wa virusi vilivyofunikwa, ambavyo vinazungukwa na utando wa bilayer uliowekwa katika protini za virusi. Watafiti waligundua kuwa kuzimwa kwa H3N2 na mawimbi ya sumakuumeme yenye mzunguko wa GHz 6 na msongamano wa nguvu wa 486 W/m² kulisababishwa zaidi na kupasuka kwa ganda kutokana na athari ya mlio [13]. Joto la kusimamishwa kwa H3N2 liliongezeka kwa 7 ° C tu baada ya dakika 15 ya mfiduo, hata hivyo, ili kuzuia virusi vya H3N2 ya binadamu kwa joto la joto, joto zaidi ya 55 ° C inahitajika [9]. Matukio kama hayo yamezingatiwa kwa virusi kama SARS-CoV-2 na H3N1 [13, 14]. Kwa kuongeza, kutofanya kazi kwa virusi kwa mawimbi ya sumaku-umeme hakusababishi uharibifu wa jenomu za virusi vya RNA [1,13,14]. Kwa hivyo, uanzishaji wa virusi vya H3N2 ulikuzwa na mwonekano wa mwili badala ya mfiduo wa joto [13].
Ikilinganishwa na athari ya joto ya mawimbi ya sumakuumeme, uanzishaji wa virusi kwa sauti ya mwili unahitaji vigezo vya chini vya kipimo, ambavyo viko chini ya viwango vya usalama vya microwave vilivyoanzishwa na Taasisi ya Wahandisi wa Umeme na Elektroniki (IEEE) [2, 13]. Marudio ya resonant na kipimo cha nguvu hutegemea sifa halisi za virusi, kama vile saizi ya chembe na unyumbufu, na virusi vyote vilivyo ndani ya masafa ya resonant vinaweza kulengwa ipasavyo ili kuwezesha. Kwa sababu ya kiwango cha juu cha kupenya, kukosekana kwa mionzi ya ionizing, na usalama mzuri, uanzishaji wa virusi unaopatanishwa na athari ya athermic ya CPET ni kuahidi kwa matibabu ya magonjwa mabaya ya binadamu yanayosababishwa na virusi vya pathogenic [14, 26].
Kulingana na utekelezaji wa uanzishaji wa virusi katika awamu ya kioevu na juu ya uso wa vyombo vya habari mbalimbali, mawimbi ya umeme yanaweza kukabiliana vyema na erosoli za virusi [1, 26], ambayo ni mafanikio na ni muhimu sana kwa udhibiti wa maambukizi. virusi na kuzuia maambukizi ya virusi katika jamii. janga. Aidha, ugunduzi wa sifa za kimwili za resonance ya mawimbi ya umeme ni muhimu sana katika uwanja huu. Maadamu mzunguko wa resonant wa virioni fulani na mawimbi ya sumakuumeme hujulikana, virusi vyote ndani ya safu ya mzunguko wa resonant ya jeraha inaweza kulengwa, ambayo haiwezi kufikiwa na mbinu za kawaida za uanzishaji wa virusi [13,14,26]. Uzima sumakuumeme ya virusi ni utafiti wa kuahidi na utafiti mkubwa na thamani iliyotumika na uwezo.
Ikilinganishwa na teknolojia ya jadi ya kuua virusi, mawimbi ya sumakuumeme yana sifa za ulinzi wa mazingira rahisi, madhubuti na wa vitendo wakati wa kuua virusi kwa sababu ya sifa zake za kipekee [2, 13]. Hata hivyo, matatizo mengi yanabaki. Kwanza, ujuzi wa kisasa ni mdogo kwa mali ya kimwili ya mawimbi ya umeme, na utaratibu wa matumizi ya nishati wakati wa utoaji wa mawimbi ya umeme haujafichuliwa [10, 27]. Microwaves, ikiwa ni pamoja na mawimbi ya milimita, zimetumiwa sana kuchunguza uzima wa virusi na taratibu zake, hata hivyo, tafiti za mawimbi ya umeme kwenye masafa mengine, hasa kwa masafa kutoka 100 kHz hadi 300 MHz na kutoka 300 GHz hadi 10 THz, haijaripotiwa. Pili, utaratibu wa kuua virusi vya pathogenic kwa mawimbi ya sumakuumeme haujafafanuliwa, na ni virusi tu vya duara na umbo la fimbo ambazo zimechunguzwa [2]. Kwa kuongeza, chembe za virusi ni ndogo, hazina seli, hubadilika kwa urahisi, na huenea kwa haraka, ambayo inaweza kuzuia uzima wa virusi. Teknolojia ya mawimbi ya sumakuumeme bado inahitaji kuboreshwa ili kuondokana na kikwazo cha kuzima virusi vya pathogenic. Hatimaye, ufyonzwaji mwingi wa nishati inayong'aa na molekuli za polar katika sehemu ya kati, kama vile molekuli za maji, husababisha kupoteza nishati. Kwa kuongeza, ufanisi wa SRET unaweza kuathiriwa na mifumo kadhaa isiyojulikana katika virusi [28]. Athari ya SRET pia inaweza kurekebisha virusi kuendana na mazingira yake, hivyo kusababisha ukinzani dhidi ya mawimbi ya sumakuumeme [29].
Katika siku zijazo, teknolojia ya kuzuia virusi kwa kutumia mawimbi ya umeme inahitaji kuboreshwa zaidi. Utafiti wa kimsingi wa kisayansi unapaswa kulenga kufafanua utaratibu wa kutoanzisha virusi na mawimbi ya sumakuumeme. Kwa mfano, utaratibu wa kutumia nishati ya virusi unapofunuliwa na mawimbi ya sumakuumeme, utaratibu wa kina wa hatua isiyo ya joto ambayo inaua virusi vya pathogenic, na utaratibu wa athari ya SRET kati ya mawimbi ya umeme na aina mbalimbali za virusi inapaswa kufafanuliwa kwa utaratibu. Utafiti uliotumika unapaswa kuzingatia jinsi ya kuzuia ufyonzwaji mwingi wa nishati ya mionzi na molekuli za polar, kusoma athari za mawimbi ya sumakuumeme ya masafa tofauti kwenye virusi anuwai vya pathogenic, na kusoma athari zisizo za joto za mawimbi ya sumakuumeme katika uharibifu wa virusi vya pathogenic.
Mawimbi ya sumakuumeme yamekuwa njia ya kuahidi ya kutofanya kazi kwa virusi vya pathogenic. Teknolojia ya wimbi la sumakuumeme ina faida za uchafuzi wa chini, gharama ya chini, na ufanisi mkubwa wa uanzishaji wa virusi vya pathojeni, ambayo inaweza kuondokana na mapungufu ya teknolojia ya jadi ya kupambana na virusi. Hata hivyo, utafiti zaidi unahitajika ili kubaini vigezo vya teknolojia ya mawimbi ya sumakuumeme na kufafanua utaratibu wa kutowasha virusi.
Kiwango fulani cha mionzi ya wimbi la umeme kinaweza kuharibu muundo na shughuli za virusi vingi vya pathogenic. Ufanisi wa uzima wa virusi unahusiana kwa karibu na frequency, msongamano wa nguvu, na wakati wa mfiduo. Kwa kuongeza, taratibu zinazowezekana ni pamoja na athari za joto, joto, na miundo ya uhamishaji wa nishati. Ikilinganishwa na teknolojia za jadi za antiviral, uanzishaji wa virusi vya mawimbi ya sumakuumeme una faida za unyenyekevu, ufanisi wa juu na uchafuzi wa chini. Kwa hivyo, uanzishaji wa virusi vya upatanishi wa sumakuumeme imekuwa mbinu ya kuahidi ya kuzuia virusi kwa matumizi ya siku zijazo.
U Yu. Ushawishi wa mionzi ya microwave na plasma baridi kwenye shughuli za bioaerosol na taratibu zinazohusiana. Chuo Kikuu cha Peking. mwaka 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Uunganisho wa dipole wa resonant wa microwaves na oscillations ndogo ya akustisk katika baculoviruses. Ripoti ya kisayansi 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Kuzimwa kwa microwave kwa HCV na VVU: mbinu mpya ya kuzuia maambukizi ya virusi kati ya watumiaji wa madawa ya kulevya. Ripoti ya kisayansi 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Uchunguzi na Uchunguzi wa Majaribio wa Uchafuzi wa Nyaraka za Hospitali na Disinfection ya Microwave [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Utafiti wa awali wa utaratibu wa kuwezesha na ufanisi wa dichloroisocyanate ya sodiamu dhidi ya bacteriophage MS2. Chuo Kikuu cha Sichuan. 2007.
Yang Li Utafiti wa awali wa athari ya kutokuwezesha na utaratibu wa utekelezaji wa o-phthalaldehyde kwenye bacteriophage MS2. Chuo Kikuu cha Sichuan. 2007.
Wu Ye, Bi. Yao. Kuzimwa kwa virusi vya hewa katika situ na mionzi ya microwave. Bulletin ya Sayansi ya Kichina. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Virusi vya Korona na virusi vya polio ni nyeti kwa mipigo mifupi ya mionzi ya W-band cyclotron. Barua juu ya kemia ya mazingira. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Uzimishaji wa virusi vya mafua kwa ajili ya masomo ya antigenicity na majaribio ya upinzani kwa inhibitors ya phenotypic neuraminidase. Jarida la Kliniki Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Maelezo ya jumla ya sterilization ya microwave. Guangdong micronutrient sayansi. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Athari za Kibiolojia Isiyo na joto za Microwaves kwenye Viumbe hai vya Chakula na Teknolojia ya Kufunga Maji kwa Microwave [JJ Southwestern Nationalities University (Toleo la Sayansi Asilia). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 mwonekano wa protini mwiba juu ya mionzi ya microwave ya athermic. Ripoti ya kisayansi 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Uhamisho mzuri wa muundo wa nishati ya resonant kutoka kwa microwave hadi oscillations ndogo ya akustisk katika virusi. Ripoti ya kisayansi 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Tiba inayolengwa ya kizuia virusi kwa kutumia tiba ya mionzi isiyo ya ionizing kwa SARS-CoV-2 na maandalizi ya janga la virusi: mbinu, mbinu, na vidokezo vya mazoezi kwa matumizi ya kliniki. PLOS Moja. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Kufunga kwa microwave na mambo yanayoathiri. Jarida la Matibabu la Kichina. 1993;(04):246-51.
Ukurasa WJ, Martin WG Kunusurika kwa vijiumbe katika oveni za microwave. Unaweza J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Matibabu ya Microwave au autoclave huharibu uambukizi wa virusi vya mkamba unaoambukiza na pneumovirus ya ndege, lakini huwaruhusu kutambuliwa kwa kutumia reverse transcriptase polymerase chain reaction. ugonjwa wa kuku. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Uondoaji wa Microwave wa cytomegalovirus kutoka kwa maziwa ya mama: utafiti wa majaribio. dawa ya kunyonyesha. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Ufyonzaji wa resonance ya microwave ya virusi vya SARS-CoV-2. Ripoti ya Kisayansi 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Mauzo-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, n.k. kipimo hatari cha UV-C (254 nm) cha SARS-CoV-2. Uchunguzi wa mwanga Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, n.k. Kuzimwa kwa haraka na kamili kwa SARS-CoV-2 na UV-C. Ripoti ya Kisayansi 2020; 10(1):22421.