Ảnh hưởng của sóng điện từ đối với virus gây bệnh và các cơ chế liên quan: một đánh giá trong Tạp chí Virology

Nhiễm trùng virus gây bệnh đã trở thành một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn trên toàn thế giới. Virus có thể lây nhiễm tất cả các sinh vật tế bào và gây ra các mức độ tổn thương và tổn thương khác nhau, dẫn đến bệnh tật và thậm chí tử vong. Với sự phổ biến của các virus gây bệnh cao như hội chứng hô hấp nghiêm trọng Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), cần có một nhu cầu cấp thiết để phát triển các phương pháp hiệu quả và an toàn để làm bất hoạt virus gây bệnh. Các phương pháp truyền thống để bất hoạt virus gây bệnh là thực tế nhưng có một số hạn chế. Với các đặc điểm của sức mạnh thâm nhập cao, cộng hưởng vật lý và không có ô nhiễm, sóng điện từ đã trở thành một chiến lược tiềm năng cho việc bất hoạt virus gây bệnh và đang thu hút sự chú ý ngày càng tăng. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các ấn phẩm gần đây về tác động của sóng điện từ đối với virus gây bệnh và các cơ chế của chúng, cũng như triển vọng sử dụng sóng điện từ để bất hoạt virus gây bệnh, cũng như các ý tưởng và phương pháp mới để bất hoạt như vậy.
Nhiều loại virus lan rộng nhanh chóng, tồn tại trong một thời gian dài, gây bệnh cao và có thể gây ra dịch bệnh toàn cầu và rủi ro sức khỏe nghiêm trọng. Phòng ngừa, phát hiện, xét nghiệm, diệt trừ và điều trị là những bước chính để ngăn chặn sự lây lan của virus. Loại bỏ nhanh chóng và hiệu quả của virus gây bệnh bao gồm loại bỏ dự phòng, bảo vệ và loại bỏ nguồn. Bất hoạt virus gây bệnh do phá hủy sinh lý để giảm khả năng lây nhiễm, khả năng gây bệnh và khả năng sinh sản của chúng là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ chúng. Các phương pháp truyền thống, bao gồm nhiệt độ cao, hóa chất và bức xạ ion hóa, có thể làm bất hoạt một cách hiệu quả các virus gây bệnh. Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn có một số hạn chế. Do đó, vẫn còn một nhu cầu cấp thiết để phát triển các chiến lược sáng tạo cho việc bất hoạt virus gây bệnh.
Sự phát xạ của sóng điện từ có những ưu điểm của công suất xuyên thấu cao, sưởi ấm nhanh và đồng đều, cộng hưởng với các vi sinh vật và giải phóng huyết tương, và dự kiến ​​sẽ trở thành một phương pháp thực tế để làm bất hoạt virus gây bệnh [1,2,3]. Khả năng của sóng điện từ để làm bất hoạt virus gây bệnh đã được chứng minh trong thế kỷ trước [4]. Trong những năm gần đây, việc sử dụng sóng điện từ để bất hoạt virus gây bệnh đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng. Bài viết này thảo luận về ảnh hưởng của sóng điện từ đối với virus gây bệnh và cơ chế của chúng, có thể đóng vai trò là một hướng dẫn hữu ích cho nghiên cứu cơ bản và ứng dụng.
Các đặc điểm hình thái của virus có thể phản ánh các chức năng như sống sót và lây nhiễm. Nó đã được chứng minh rằng sóng điện từ, đặc biệt là tần số cực cao (UHF) và sóng điện từ tần số cao (EHF), có thể phá vỡ hình thái của virus.
Vi khuẩn MS2 (MS2) thường được sử dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như đánh giá khử trùng, mô hình động học (nước) và đặc tính sinh học của các phân tử virus [5, 6]. Wu nhận thấy rằng lò vi sóng ở 2450 MHz và 700 W gây ra sự kết hợp và sự co rút đáng kể của các phage thủy sinh MS2 sau 1 phút chiếu xạ trực tiếp [1]. Sau khi điều tra thêm, sự phá vỡ trên bề mặt của phage MS2 cũng được quan sát thấy [7]. Kaczmarchot [8] đã phơi bày các huyền phù của các mẫu coronavirus 229E (COV-229E) với sóng milimet với tần số 95 GHz và mật độ điện từ 70 đến 100 W/cm2 trong 0,1 s. Các lỗ lớn có thể được tìm thấy trong lớp vỏ hình cầu thô của virus, dẫn đến việc mất nội dung của nó. Tiếp xúc với sóng điện từ có thể phá hủy thành các dạng virus. Tuy nhiên, những thay đổi về tính chất hình thái, chẳng hạn như hình dạng, đường kính và độ mịn bề mặt, sau khi tiếp xúc với virus với bức xạ điện từ vẫn chưa được biết. Do đó, điều quan trọng là phân tích mối quan hệ giữa các đặc điểm hình thái và các rối loạn chức năng, có thể cung cấp các chỉ số có giá trị và thuận tiện để đánh giá bất hoạt virus [1].
Cấu trúc virus thường bao gồm một axit nucleic bên trong (RNA hoặc DNA) và capsid bên ngoài. Axit nucleic xác định tính chất di truyền và sao chép của virus. Capsid là lớp bên ngoài của các tiểu đơn vị protein được sắp xếp thường xuyên, giàn giáo cơ bản và thành phần kháng nguyên của các hạt virus, và cũng bảo vệ axit nucleic. Hầu hết các loại virus có cấu trúc phong bì được tạo thành từ lipid và glycoprotein. Ngoài ra, các protein phong bì xác định tính đặc hiệu của các thụ thể và đóng vai trò là các kháng nguyên chính mà hệ thống miễn dịch của vật chủ có thể nhận ra. Cấu trúc hoàn chỉnh đảm bảo tính toàn vẹn và sự ổn định di truyền của virus.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sóng điện từ, đặc biệt là sóng điện từ UHF, có thể làm hỏng RNA của virus gây bệnh. Wu [1] đã tiếp xúc trực tiếp với môi trường nước của virus MS2 với lò vi sóng 2450 MHz trong 2 phút và phân tích các gen mã hóa protein A, protein capsid, protein sao chép và protein phân tách bằng điện di gel và phản ứng chuỗi polymerase sao chép ngược. RT-PCR). Những gen này đã bị phá hủy dần dần với mật độ công suất ngày càng tăng và thậm chí biến mất ở mật độ công suất cao nhất. Ví dụ, biểu hiện của gen A (934 bp) giảm đáng kể sau khi tiếp xúc với sóng điện từ với công suất 119 và 385 W và hoàn toàn biến mất khi mật độ năng lượng được tăng lên 700 W.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của sóng điện từ đối với các protein virus gây bệnh chủ yếu dựa trên tác dụng nhiệt gián tiếp của chúng đối với các chất trung gian và tác dụng gián tiếp của chúng đối với quá trình tổng hợp protein do phá hủy axit nucleic [1, 3, 8, 9]. Tuy nhiên, các hiệu ứng Athermic cũng có thể thay đổi sự phân cực hoặc cấu trúc của protein virus [1, 10, 11]. Tác dụng trực tiếp của sóng điện từ đối với các protein cấu trúc/phi cấu trúc cơ bản như protein capsid, protein phong bì hoặc protein tăng đột biến của virus gây bệnh vẫn cần nghiên cứu thêm. Gần đây, người ta đã đề xuất rằng 2 phút bức xạ điện từ với tần số 2,45 GHz với công suất 700 W có thể tương tác với các phân số protein khác nhau thông qua sự hình thành các điểm nóng và điện trường dao động thông qua các hiệu ứng điện từ hoàn toàn [12].
Phong bì của một loại virus gây bệnh có liên quan chặt chẽ đến khả năng lây nhiễm hoặc gây bệnh. Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng sóng điện từ UHF và vi sóng có thể phá hủy vỏ của virus gây bệnh. Như đã đề cập ở trên, các lỗ khác nhau có thể được phát hiện trong lớp vỏ virus của coronavirus 229E sau khi tiếp xúc 0,1 giây với sóng milimet 95 GHz với mật độ công suất từ ​​70 đến 100 W/cm2 [8]. Ảnh hưởng của việc truyền năng lượng cộng hưởng của sóng điện từ có thể gây ra đủ căng thẳng để phá hủy cấu trúc của vỏ virus. Đối với virus được bao bọc, sau khi vỡ bao, khả năng lây nhiễm hoặc một số hoạt động thường giảm hoặc bị mất hoàn toàn [13, 14]. Yang [13] đã phơi nhiễm virus cúm H3N2 (H3N2) và virus cúm H1N1 (H1N1) với lò vi sóng ở mức 8,35 GHz, 320 W/m2 và 7 GHz, 308 w/m2, trong 15 phút. Để so sánh các tín hiệu RNA của các virus gây bệnh tiếp xúc với sóng điện từ và mô hình phân mảnh đông lạnh và ngay lập tức làm tan trong nitơ lỏng trong nhiều chu kỳ, RT-PCR đã được thực hiện. Kết quả cho thấy tín hiệu RNA của hai mô hình rất nhất quán. Những kết quả này chỉ ra rằng cấu trúc vật lý của virus bị phá vỡ và cấu trúc phong bì bị phá hủy sau khi tiếp xúc với bức xạ vi sóng.
Hoạt động của virus có thể được đặc trưng bởi khả năng lây nhiễm, sao chép và phiên mã của nó. Sự lây nhiễm hoặc hoạt động của virus thường được đánh giá bằng cách đo các chuẩn độ virus bằng cách sử dụng xét nghiệm mảng bám, liều truyền nhiễm trung bình nuôi cấy mô (TCID50) hoặc hoạt động gen của phóng viên luciferase. Nhưng nó cũng có thể được đánh giá trực tiếp bằng cách phân lập virus sống hoặc bằng cách phân tích kháng nguyên virus, mật độ hạt virus, sự sống sót của virus, v.v.
Nó đã được báo cáo rằng sóng điện từ UHF, SHF và EHF có thể trực tiếp làm bất hoạt các sol khí virus hoặc virus truyền qua nước. Wu [1] đã phơi bày khí dung vi khuẩn MS2 được tạo ra bởi một máy phun sương trong phòng thí nghiệm với sóng điện từ với tần số 2450 MHz và công suất 700 W trong 1,7 phút, trong khi tỷ lệ sống sót của vi khuẩn MS2 chỉ là 8,66%. Tương tự như aerosol virus MS2, 91,3% nước MS2 đã bị bất hoạt trong vòng 1,5 phút sau khi tiếp xúc với cùng một liều sóng điện từ. Ngoài ra, khả năng bức xạ điện từ để làm bất hoạt virus MS2 có mối tương quan tích cực với mật độ công suất và thời gian phơi nhiễm. Tuy nhiên, khi hiệu quả hủy kích hoạt đạt đến giá trị tối đa của nó, hiệu quả hủy kích hoạt không thể được cải thiện bằng cách tăng thời gian phơi sáng hoặc tăng mật độ công suất. Ví dụ, virus MS2 có tỷ lệ sống tối thiểu là 2,65% đến 4,37% sau khi tiếp xúc với sóng điện từ 2450 MHz và 700 W và không có thay đổi đáng kể nào được tìm thấy khi tăng thời gian tiếp xúc. Siddharta [3] được chiếu xạ một huyền phù nuôi cấy tế bào có chứa virus viêm gan C (HCV)/virus gây suy giảm miễn dịch ở người loại 1 (HIV-1) với sóng điện từ ở tần số HC có hiệu quả khi phát điện Ngăn chặn lây truyền virus ngay cả khi tiếp xúc với nhau. Khi tưới máu tế bào HCV và huyền phù HIV-1 với sóng điện từ năng lượng thấp với tần suất 2450 MHz, 90 W hoặc 180 W, không có thay đổi nào trong chuẩn độ virus, được xác định bởi hoạt động của phóng viên luciferase và sự thay đổi đáng kể trong nhiễm virus. Ở 600 và 800 W trong 1 phút, khả năng lây nhiễm của cả hai loại virus không giảm đáng kể, điều này được cho là có liên quan đến sức mạnh của bức xạ sóng điện từ và thời gian tiếp xúc với nhiệt độ tới hạn.
Kaczmarchot [8] lần đầu tiên chứng minh sự gây chết của sóng điện từ EHF chống lại virus gây bệnh trong nước vào năm 2021. Họ đã phơi bày các mẫu coronavirus 229E hoặc poliovirus (PV) với sóng điện từ với tần số 95 Hiệu quả bất hoạt của hai loại virus gây bệnh lần lượt là 99,98% và 99,375%. trong đó chỉ ra rằng sóng điện từ EHF có triển vọng ứng dụng rộng trong lĩnh vực bất hoạt virus.
Hiệu quả của việc bất hoạt UHF của virus cũng đã được đánh giá trong các phương tiện khác nhau như sữa mẹ và một số vật liệu thường được sử dụng trong nhà. Các nhà nghiên cứu đã phơi bày mặt nạ gây mê bị nhiễm adenovirus (ADV), poliovirus loại 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) và rhinovirus (RHV) với bức xạ điện từ với tần số 2450 MHz và công suất 720 watts. Họ đã báo cáo rằng các xét nghiệm cho các kháng nguyên ADV và PV-1 trở nên âm tính, và các chuẩn độ HV-1, PIV-3 và RHV giảm xuống 0, cho thấy sự bất hoạt hoàn toàn của tất cả các virus sau 4 phút phơi nhiễm [15, 16]. Elhafi [17] tiếp xúc trực tiếp với các loại gạc bị nhiễm virut viêm phế quản truyền nhiễm gia cầm (IBV), pneumovirus gia cầm (APV), virus bệnh Newcastle (NDV) và virus cúm gia cầm (AIV) đến 2450 MHz, 900 W. mất sự lây nhiễm của họ. Trong số đó, APV và IBV được phát hiện bổ sung trong các nền văn hóa của các cơ quan khí quản thu được từ phôi gà của thế hệ thứ 5. Mặc dù virus không thể được phân lập, axit nucleic virus vẫn được phát hiện bởi RT-PCR. Ben-Shoshan [18] đã tiếp xúc trực tiếp với 2450 MHz, 750 W sóng điện từ đến 15 mẫu sữa mẹ dương tính với 15 cytomegalovirus (CMV) trong 30 giây. Phát hiện kháng nguyên bằng vali-val cho thấy sự bất hoạt hoàn toàn của CMV. Tuy nhiên, ở 500 W, 2 trong số 15 mẫu không đạt được bất hoạt hoàn toàn, điều này cho thấy mối tương quan tích cực giữa hiệu quả bất hoạt và sức mạnh của sóng điện từ.
Điều đáng chú ý là Yang [13] đã dự đoán tần số cộng hưởng giữa sóng điện từ và virus dựa trên các mô hình vật lý đã được thiết lập. Việc đình chỉ các hạt virus H3N2 có mật độ 7,5 × 1014 M-3, được sản xuất bởi các tế bào thận chó Madin Darby nhạy cảm với virus (MDCK), đã tiếp xúc trực tiếp với sóng điện từ với tần số 8 GHz và công suất 820 W/m2 trong 15 phút. Mức độ bất hoạt của virus H3N2 đạt 100%. Tuy nhiên, ở ngưỡng lý thuyết là 82 W/m2, chỉ có 38% virus H3N2 bị bất hoạt, cho thấy hiệu quả của việc bất hoạt virus qua trung gian EM có liên quan chặt chẽ đến mật độ công suất. Dựa trên nghiên cứu này, Barbora [14] đã tính toán dải tần số cộng hưởng (8,5 Ném20 GHz) giữa sóng điện từ và SARS-CoV-2 và kết luận rằng 7,5 × 1014 M-3 của SARS-CoV- 2 Vô hiệu hóa. Một nghiên cứu gần đây của Wang [19] cho thấy tần số cộng hưởng của SARS-CoV-2 là 4 và 7,5 GHz, xác nhận sự tồn tại của các tần số cộng hưởng độc lập với tiêu chuẩn virus.
Tóm lại, chúng ta có thể nói rằng sóng điện từ có thể ảnh hưởng đến aerosol và huyền phù, cũng như hoạt động của virus trên bề mặt. Nó đã được tìm thấy rằng hiệu quả của việc bất hoạt có liên quan chặt chẽ đến tần số và sức mạnh của sóng điện từ và môi trường được sử dụng cho sự phát triển của virus. Ngoài ra, tần số điện từ dựa trên cộng hưởng vật lý là rất quan trọng đối với việc bất hoạt virus [2, 13]. Cho đến nay, ảnh hưởng của sóng điện từ đến hoạt động của virus gây bệnh chủ yếu tập trung vào việc thay đổi sự lây nhiễm. Do cơ chế phức tạp, một số nghiên cứu đã báo cáo ảnh hưởng của sóng điện từ đối với sự sao chép và phiên mã của virus gây bệnh.
Các cơ chế mà sóng điện từ làm bất hoạt virus có liên quan chặt chẽ đến loại virus, tần số và sức mạnh của sóng điện từ và môi trường tăng trưởng của virus, nhưng vẫn chưa được khám phá. Nghiên cứu gần đây đã tập trung vào các cơ chế truyền năng lượng cộng hưởng nhiệt, Athermal và cấu trúc.
Hiệu ứng nhiệt được hiểu là sự gia tăng nhiệt độ gây ra bởi sự quay, va chạm và ma sát của các phân tử phân cực trong các mô dưới ảnh hưởng của sóng điện từ. Do tính chất này, sóng điện từ có thể làm tăng nhiệt độ của virus trên ngưỡng dung nạp sinh lý, gây ra cái chết của virus. Tuy nhiên, virus chứa một số phân tử phân cực, điều này cho thấy tác dụng nhiệt trực tiếp trên virus là rất hiếm [1]. Ngược lại, có nhiều phân tử phân cực hơn trong môi trường và môi trường, chẳng hạn như các phân tử nước, di chuyển theo điện trường xen kẽ bị kích thích bởi sóng điện từ, tạo ra nhiệt thông qua ma sát. Nhiệt sau đó được chuyển sang virus để tăng nhiệt độ. Khi vượt quá ngưỡng dung sai, axit nucleic và protein bị phá hủy, cuối cùng làm giảm khả năng lây nhiễm và thậm chí làm bất hoạt virus.
Một số nhóm đã báo cáo rằng sóng điện từ có thể làm giảm khả năng lây nhiễm của virus thông qua phơi nhiễm nhiệt [1, 3, 8]. Kaczmarchot [8] đã phơi bày các huyền phù của coronavirus 229E với sóng điện từ với tần số 95 GHz với mật độ công suất từ ​​70 đến 100 W/cm² trong 0,2-0,7 giây. Kết quả cho thấy sự gia tăng nhiệt độ 100 ° C trong quá trình này đã góp phần phá hủy hình thái virus và giảm hoạt động của virus. Những hiệu ứng nhiệt này có thể được giải thích bằng tác động của sóng điện từ trên các phân tử nước xung quanh. Siddharta [3] huyền phù nuôi cấy tế bào chứa HCV có chứa HCV của các kiểu gen khác nhau, bao gồm GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A và GT7A Môi trường nuôi cấy từ 26 ° C đến 92 ° C, bức xạ điện từ làm giảm khả năng lây nhiễm của virus hoặc hoàn toàn bất hoạt virus. Nhưng HCV đã tiếp xúc với sóng điện từ trong một thời gian ngắn ở công suất thấp (90 hoặc 180 W, 3 phút) hoặc công suất cao hơn (600 hoặc 800 W, 1 phút), trong khi không có sự gia tăng đáng kể về nhiệt độ và sự thay đổi đáng kể trong virus không được quan sát thấy hoặc hoạt động.
Các kết quả trên chỉ ra rằng tác dụng nhiệt của sóng điện từ là một yếu tố chính ảnh hưởng đến sự lây nhiễm hoặc hoạt động của virus gây bệnh. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tác dụng nhiệt của bức xạ điện từ làm bất hoạt virus gây bệnh hiệu quả hơn UV-C và sưởi ấm thông thường [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Ngoài các tác động nhiệt, sóng điện từ cũng có thể thay đổi sự phân cực của các phân tử như protein vi sinh vật và axit nucleic, khiến các phân tử quay và rung, dẫn đến giảm khả năng sống hoặc thậm chí tử vong [10]. Người ta tin rằng việc chuyển đổi nhanh tính phân cực của sóng điện từ gây ra sự phân cực protein, dẫn đến xoắn và cong của cấu trúc protein và cuối cùng là biến tính protein [11].
Tác dụng không thể thay đổi của sóng điện từ đối với bất hoạt virus vẫn còn gây tranh cãi, nhưng hầu hết các nghiên cứu đã cho thấy kết quả tích cực [1, 25]. Như chúng tôi đã đề cập ở trên, sóng điện từ có thể xâm nhập trực tiếp protein bao của virus MS2 và phá hủy axit nucleic của virus. Ngoài ra, các aerosol virus MS2 nhạy cảm hơn nhiều với sóng điện từ so với MS2. Do các phân tử ít phân cực hơn, chẳng hạn như các phân tử nước, trong môi trường xung quanh các aerosol virus MS2, tác dụng của Athermic có thể đóng vai trò chính trong việc bất hoạt virus qua trung gian sóng điện từ [1].
Hiện tượng cộng hưởng đề cập đến xu hướng của một hệ thống vật lý để hấp thụ nhiều năng lượng hơn từ môi trường của nó ở tần số tự nhiên và bước sóng. Sự cộng hưởng xảy ra ở nhiều nơi trong tự nhiên. Được biết, các virus cộng hưởng với các lò vi sóng có cùng tần số trong chế độ lưỡng cực âm thanh hạn chế, một hiện tượng cộng hưởng [2, 13, 26]. Các chế độ tương tác cộng hưởng giữa sóng điện từ và virus đang thu hút ngày càng được chú ý. Ảnh hưởng của truyền năng lượng cộng hưởng cấu trúc hiệu quả (SRET) từ sóng điện từ sang dao động âm thanh kín (Cav) trong virus có thể dẫn đến vỡ màng virus do các rung động lõi đối nghịch. Ngoài ra, hiệu quả tổng thể của SRET có liên quan đến bản chất của môi trường, trong đó kích thước và độ pH của hạt virus xác định tần số cộng hưởng và sự hấp thụ năng lượng, tương ứng [2, 13, 19].
Hiệu ứng cộng hưởng vật lý của sóng điện từ đóng vai trò chính trong sự bất hoạt của virus bao bọc, được bao quanh bởi màng hai lớp được nhúng trong protein virus. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc hủy kích hoạt H3N2 bằng sóng điện từ với tần số 6 GHz và mật độ công suất 486 w/m2 chủ yếu là do vỡ vật lý của vỏ do hiệu ứng cộng hưởng [13]. Nhiệt độ của huyền phù H3N2 tăng chỉ 7 ° C sau 15 phút tiếp xúc, tuy nhiên, để bất hoạt virus H3N2 của con người bằng cách gia nhiệt nhiệt, cần có nhiệt độ trên 55 ° C [9]. Các hiện tượng tương tự đã được quan sát thấy đối với các virus như SARS-CoV-2 và H3N1 [13, 14]. Ngoài ra, sự bất hoạt của virus bằng sóng điện từ không dẫn đến sự xuống cấp của bộ gen RNA của virus [1,13,14]. Do đó, sự bất hoạt của virus H3N2 đã được thúc đẩy bởi sự cộng hưởng vật lý thay vì phơi nhiễm nhiệt [13].
So với tác dụng nhiệt của sóng điện từ, việc bất hoạt virus bằng cộng hưởng vật lý đòi hỏi các thông số liều thấp hơn, nằm dưới các tiêu chuẩn an toàn vi sóng được thiết lập bởi Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) [2, 13]. Tần số cộng hưởng và liều năng lượng phụ thuộc vào các tính chất vật lý của virus, chẳng hạn như kích thước hạt và độ đàn hồi, và tất cả các virus trong tần số cộng hưởng có thể được nhắm mục tiêu hiệu quả để bất hoạt. Do tỷ lệ thâm nhập cao, sự vắng mặt của bức xạ ion hóa và an toàn tốt, bất hoạt virus qua trung gian bởi tác dụng của Athermic của CPET là hứa hẹn cho việc điều trị các bệnh ác tính ở người do virus gây bệnh [14, 26].
Dựa trên việc thực hiện sự bất hoạt của virus trong pha lỏng và trên bề mặt của các môi trường khác nhau, sóng điện từ có thể đối phó hiệu quả với các aerosol virus [1, 26], là một bước đột phá và có tầm quan trọng lớn trong việc kiểm soát việc truyền virus và ngăn chặn sự lây truyền của virus trong xã hội. bệnh dịch. Hơn nữa, việc phát hiện ra các đặc tính cộng hưởng vật lý của sóng điện từ có tầm quan trọng lớn trong lĩnh vực này. Miễn là tần số cộng hưởng của một virion và sóng điện từ cụ thể được biết đến, tất cả các virus trong phạm vi tần số cộng hưởng của vết thương có thể được nhắm mục tiêu, không thể đạt được bằng các phương pháp bất hoạt virus truyền thống [13,14,26]. Bất hoạt điện từ của virus là một nghiên cứu đầy hứa hẹn với nghiên cứu tuyệt vời và giá trị ứng dụng và tiềm năng.
So với công nghệ tiêu diệt virus truyền thống, sóng điện từ có đặc điểm của bảo vệ môi trường đơn giản, hiệu quả, thực tế khi tiêu diệt virus do tính chất vật lý độc đáo của nó [2, 13]. Tuy nhiên, nhiều vấn đề vẫn còn. Đầu tiên, kiến ​​thức hiện đại được giới hạn trong các tính chất vật lý của sóng điện từ và cơ chế sử dụng năng lượng trong quá trình phát xạ sóng điện từ chưa được tiết lộ [10, 27]. Vi sóng, bao gồm các sóng milimet, đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu bất hoạt virus và các cơ chế của nó, tuy nhiên, các nghiên cứu về sóng điện từ ở các tần số khác, đặc biệt là ở tần số từ 100 kHz đến 300 MHz và từ 300 GHz đến 10 THz, chưa được báo cáo. Thứ hai, cơ chế tiêu diệt virus gây bệnh do sóng điện từ chưa được làm sáng tỏ, và chỉ có các virus hình cầu và hình que đã được nghiên cứu [2]. Ngoài ra, các hạt virus là nhỏ, không có tế bào, dễ dàng đột biến và lây lan nhanh chóng, có thể ngăn chặn sự bất hoạt của virus. Công nghệ sóng điện từ vẫn cần được cải thiện để vượt qua trở ngại của các virus gây bệnh bất hoạt. Cuối cùng, sự hấp thụ cao của năng lượng bức xạ bởi các phân tử phân cực trong môi trường, chẳng hạn như các phân tử nước, dẫn đến mất năng lượng. Ngoài ra, hiệu quả của SRET có thể bị ảnh hưởng bởi một số cơ chế không xác định trong virus [28]. Hiệu ứng SRET cũng có thể sửa đổi virus để thích nghi với môi trường của nó, dẫn đến khả năng chống sóng điện từ [29].
Trong tương lai, công nghệ bất hoạt virus sử dụng sóng điện từ cần được cải thiện hơn nữa. Nghiên cứu khoa học cơ bản nên nhằm mục đích làm sáng tỏ cơ chế bất hoạt virus bởi sóng điện từ. Ví dụ, cơ chế sử dụng năng lượng của virus khi tiếp xúc với sóng điện từ, cơ chế chi tiết của hành động không nhiệt có tiêu diệt virus gây bệnh và cơ chế của hiệu ứng SRET giữa sóng điện từ và các loại virus khác nhau nên được làm sáng tỏ một cách có hệ thống. Nghiên cứu ứng dụng nên tập trung vào cách ngăn chặn sự hấp thụ năng lượng bức xạ quá mức bằng các phân tử cực, nghiên cứu ảnh hưởng của sóng điện từ của các tần số khác nhau đối với các virus gây bệnh khác nhau và nghiên cứu tác dụng không nhiệt của sóng điện từ trong sự phá hủy virus gây bệnh.
Sóng điện từ đã trở thành một phương pháp đầy hứa hẹn cho sự bất hoạt của virus gây bệnh. Công nghệ sóng điện từ có những ưu điểm của ô nhiễm thấp, chi phí thấp và hiệu quả bất hoạt virus mầm bệnh cao, có thể vượt qua những hạn chế của công nghệ chống vi-rút truyền thống. Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để xác định các thông số của công nghệ sóng điện từ và làm sáng tỏ cơ chế bất hoạt virus.
Một liều nhất định của bức xạ sóng điện từ có thể phá hủy cấu trúc và hoạt động của nhiều loại virus gây bệnh. Hiệu quả của bất hoạt virus có liên quan chặt chẽ đến tần số, mật độ năng lượng và thời gian phơi nhiễm. Ngoài ra, các cơ chế tiềm năng bao gồm các hiệu ứng cộng hưởng nhiệt, athermal và cấu trúc của truyền năng lượng. So với các công nghệ kháng vi -rút truyền thống, virus dựa trên sóng điện từ có lợi thế của sự đơn giản, hiệu quả cao và ô nhiễm thấp. Do đó, bất hoạt virus qua trung gian sóng điện từ đã trở thành một kỹ thuật kháng vi-rút đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong tương lai.
U yu. Ảnh hưởng của bức xạ vi sóng và huyết tương lạnh đối với hoạt động sinh học và các cơ chế liên quan. Đại học Bắc Kinh. Năm 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen YE, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Khớp nối lưỡng cực cộng hưởng của lò vi sóng và dao động âm thanh hạn chế trong baculovirus. Báo cáo khoa học 2017; 7 (1): 4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Vụ bất hoạt lò vi sóng của HCV và HIV: Một cách tiếp cận mới để ngăn ngừa lây truyền virus trong số các sử dụng thuốc tiêm. Báo cáo khoa học 2016; 6: 36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL. Điều tra và quan sát thực nghiệm về ô nhiễm các tài liệu bệnh viện bằng cách khử trùng vi sóng [J] Tạp chí Y khoa Trung Quốc. 1987; 4: 221-2.
Nghiên cứu sơ bộ SUN WEI về cơ chế bất hoạt và hiệu quả của natri dichloroisocyanate chống lại vi khuẩn MS2. Đại học Tứ Xuyên. 2007.
Nghiên cứu sơ bộ Yang Li về hiệu ứng bất hoạt và cơ chế hoạt động của O-Phthalaldehyd trên vi khuẩn MS2. Đại học Tứ Xuyên. 2007.
Wu Ye, cô Yao. Bất hoạt một loại virus trong không khí tại chỗ bởi bức xạ vi sóng. Bản tin khoa học Trung Quốc. 2014; 59 (13): 1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Coronavirus và poliovirus rất nhạy cảm với các xung ngắn của bức xạ cyclotron dải W. Thư về hóa học môi trường. 2021; 19 (6): 3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Bất hoạt virus cúm cho các nghiên cứu kháng nguyên và xét nghiệm kháng thuốc đối với các chất ức chế neuraminidase kiểu hình. Tạp chí Vi sinh học lâm sàng. 2010; 48 (3): 928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Tổng quan về khử trùng lò vi sóng. Khoa học vi chất học Quảng Đông. 2013; 20 (6): 67-70.
Li Jizhi. Hiệu ứng sinh học không thể vi mô của vi sóng đối với các vi sinh vật thực phẩm và công nghệ khử trùng vi sóng [Đại học Quốc tịch Tây Nam JJ (Phiên bản khoa học tự nhiên). 2006; 6: 1219 Từ22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 SPIKE SPike biến tính khi chiếu xạ vi sóng Athermic. Báo cáo khoa học 2021; 11 (1): 23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Truyền năng lượng cộng hưởng cấu trúc hiệu quả từ lò vi sóng sang dao động âm thanh hạn chế trong virus. Báo cáo khoa học 2015; 5: 18030.
Barbora A, Minnes R. Nhắm mục tiêu điều trị bằng thuốc kháng vi-rút sử dụng xạ trị không ion hóa cho SARS-CoV-2 và chuẩn bị cho đại dịch virus: phương pháp, phương pháp và ghi chú thực hành cho ứng dụng lâm sàng. Plos một. 2021; 16 (5): E0251780.
Yang Huiming. Triệt sản lò vi sóng và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Tạp chí y khoa Trung Quốc. 1993; (04): 246-51.
Trang WJ, Martin WG Sự sống sót của vi khuẩn trong lò vi sóng. Bạn có thể j vi sinh vật. 1978; 24 (11): 1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, lò vi sóng RS của Jones RS hoặc điều trị nồi hấp phá hủy sự lây nhiễm của virus viêm phế quản truyền nhiễm và viêm phổi gia cầm, nhưng cho phép chúng được phát hiện bằng phản ứng chuỗi polymerase sao chép ngược. Bệnh gia cầm. 2004; 33 (3): 303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB diệt vi sóng vi sóng của cytomegalovirus từ sữa mẹ: một nghiên cứu thí điểm. Thuốc cho con bú. 2016; 11: 186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang Sy, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Hấp thụ cộng hưởng vi sóng của virus SARS-CoV-2. Báo cáo khoa học 2022; 12 (1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, v.v. Chẩn đoán ánh sáng Photodyne Ther. 2020; 32: 101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, v.v ... Nhiệt hiệu nhanh chóng và hoàn toàn của SARS-CoV-2 bởi UV-C. Báo cáo khoa học 2020; 10 (1): 22421.