Ảnh hưởng của sóng điện từ đến virus gây bệnh và các cơ chế liên quan: bài đánh giá trên Tạp chí Virus học

Nhiễm virus gây bệnh đã trở thành một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn trên toàn thế giới. Virus có thể lây nhiễm vào tất cả các sinh vật tế bào và gây ra tổn thương và tổn thương ở mức độ khác nhau, dẫn đến bệnh tật và thậm chí tử vong. Với sự phổ biến của các loại virus có khả năng gây bệnh cao như hội chứng hô hấp cấp tính nặng coronavirus 2 (SARS-CoV-2), nhu cầu cấp thiết là phát triển các phương pháp hiệu quả và an toàn để vô hiệu hóa virus gây bệnh. Các phương pháp truyền thống để vô hiệu hóa virus gây bệnh là thực tế nhưng có một số hạn chế. Với đặc tính có khả năng xuyên thấu cao, cộng hưởng vật lý và không gây ô nhiễm, sóng điện từ đã trở thành một chiến lược tiềm năng để vô hiệu hóa virus gây bệnh và đang ngày càng thu hút sự chú ý. Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về các ấn phẩm gần đây về tác động của sóng điện từ lên virus gây bệnh và cơ chế của chúng, cũng như triển vọng sử dụng sóng điện từ để vô hiệu hóa virus gây bệnh, cũng như những ý tưởng và phương pháp mới để vô hiệu hóa chúng.
Nhiều loại virus lây lan nhanh chóng, tồn tại lâu dài, có khả năng gây bệnh cao và có thể gây ra dịch bệnh toàn cầu và gây nguy hiểm nghiêm trọng cho sức khỏe. Phòng ngừa, phát hiện, xét nghiệm, diệt trừ và điều trị là những bước quan trọng để ngăn chặn sự lây lan của vi rút. Loại bỏ nhanh chóng và hiệu quả các virus gây bệnh bao gồm phòng ngừa, bảo vệ và loại bỏ nguồn. Việc vô hiệu hóa các virus gây bệnh bằng cách phá hủy sinh lý để làm 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 vô hiệu hóa virus gây bệnh một cách hiệu quả. Tuy nhiên, những phương pháp này vẫn còn một số hạn chế. Do đó, nhu cầu cấp thiết là phải phát triển các chiến lược đổi mới để vô hiệu hóa virus gây bệnh.
Sự phát xạ của sóng điện từ có ưu điểm là khả năng xuyên thấu cao, gia nhiệt nhanh và đồng đều, cộng hưởng với vi sinh vật và giải phóng plasma và được kỳ vọng sẽ trở thành một phương pháp thực tế để vô hiệu hóa virus gây bệnh [1,2,3]. Khả năng vô hiệu hóa virus gây bệnh của sóng điện từ đã được chứng minh vào thế kỷ trước [4]. Trong những năm gần đây, việc sử dụng sóng điện từ để vô hiệu hóa virus gây bệnh đã thu hút được sự chú ý ngày càng tăng. Bài viết này thảo luận về tác động của sóng điện từ lên virus gây bệnh và cơ chế của chúng, có thể dùng làm 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 khả năng sống sót và khả năng lây nhiễm. Người ta đã chứng minh rằng sóng điện từ, đặc biệt là sóng điện từ tần số siêu cao (UHF) và tần số siêu cao (EHF), có thể phá vỡ hình thái của virus.
Thể thực khuẩn MS2 (MS2) thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như đánh giá khử trùng, mô hình động học (dung dịch nước) và mô tả đặc tính sinh học của các phân tử virus [5, 6]. Wu phát hiện ra rằng vi sóng ở tần số 2450 MHz và 700 W gây ra sự kết tụ và co rút đáng kể của các phage thủy sinh MS2 sau 1 phút chiếu xạ trực tiếp [1]. Sau khi điều tra sâu hơn, người ta cũng quan sát thấy vết nứt trên bề mặt của phage MS2 [7]. Kaczmarczyk [8] đã cho các mẫu huyền phù của coronavirus 229E (CoV-229E) tiếp xúc với sóng milimet có tần số 95 GHz và mật độ năng lượng từ 70 đến 100 W/cm2 trong 0,1 giây. Các lỗ lớn có thể được tìm thấy trên lớp vỏ hình cầu thô ráp của virus, dẫn đến mất đi chất bên trong. Việc tiếp xúc với sóng điện từ có thể phá hủy các dạng virus. Tuy nhiên, những thay đổi về đặc tính hình thái, chẳng hạn như hình dạng, đường kính và độ nhẵn bề mặt, sau khi tiếp xúc với vi rút bằng bức xạ điện từ vẫn chưa được biết rõ. Do đó, điều quan trọng là phải phân tích mối quan hệ giữa các đặc điểm hình thái và rối loạn chức năng, điều này có thể cung cấp các chỉ số có giá trị và thuận tiện để đánh giá sự bất hoạt của virus [1].
Cấu trúc của virus thường bao gồm axit nucleic bên trong (RNA hoặc DNA) và vỏ ớt bên ngoài. Axit nucleic xác định đặc tính di truyền và nhân lên của virus. Capsid là lớp bên ngoài gồm các tiểu đơn vị protein được sắp xếp đều đặn, là thành phần kháng nguyên và khung cơ bản của các hạt virus, đồng thời cũng bảo vệ axit nucleic. Hầu hết các virus đều có cấu trúc vỏ được tạo thành từ lipid và glycoprotein. Ngoài ra, các protein vỏ xác định tính đặc hiệu của thụ thể và đóng vai trò là 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 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 trực tiếp cho môi trường nước của virus MS2 tiếp xúc với 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 trên gel và phản ứng sao chép chuỗi polymerase ngược. RT-PCR). Những gen này bị phá hủy dần dần với mật độ năng lượng ngày càng tăng và thậm chí biến mất ở mật độ năng lượng cao nhất. Ví dụ, sự biểu hiện của gen protein A (934 bp) giảm đáng kể sau khi tiếp xúc với sóng điện từ có công suất 119 và 385 W và biến mất hoàn toàn khi mật độ năng lượng tăng lên 700 W. Những dữ liệu này chỉ ra rằng sóng điện từ có thể, tùy theo liều lượng, phá hủy cấu trúc axit nucleic của virus.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tác động của sóng điện từ lên protein virut gây bệnh chủ yếu dựa trên tác động nhiệt gián tiếp của chúng lên các chất trung gian và tác động gián tiếp của chúng lên quá trình tổng hợp protein do sự phá hủy axit nucleic [1, 3, 8, 9]. Tuy nhiên, hiệu ứng xơ vữa cũng có thể làm thay đổi tính phân cực hoặc cấu trúc của protein virut [1, 10, 11]. Tác động trực tiếp của sóng điện từ lên các protein cấu trúc/phi cấu trúc cơ bản như protein vỏ, protein vỏ hoặc protein tăng đột biến của virus gây bệnh vẫn cần được nghiên cứu thêm. Gần đây, người ta đề xuất rằng 2 phút bức xạ điện từ ở tần số 2,45 GHz với công suất 700 W có thể tương tác với các phần điện tích protein khác nhau thông qua việc hình thành các điểm nóng và điện trường dao động thông qua các hiệu ứng điện từ thuần túy [12].
Vỏ bọc của virus gây bệnh có liên quan chặt chẽ đến khả năng lây nhiễm hoặc gây bệnh của nó. 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 riêng biệt có thể được phát hiện trong vỏ virus của coronavirus 229E sau 0,1 giây tiếp xúc với sóng milimet 95 GHz ở mật độ năng lượng từ 70 đến 100 W/cm2 [8]. Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng của sóng điện từ có thể gây ra đủ ứng suất để phá hủy cấu trúc vỏ bọc virus. Đối với virus có vỏ bọc, sau khi vỡ vỏ, khả năng lây nhiễm hoặc một số hoạt động thường giảm hoặc mất hoàn toàn [13, 14]. Yang [13] đã cho vi-rút cúm H3N2 (H3N2) và vi-rút cúm H1N1 (H1N1) tiếp xúc với vi-rút ở tần số lần lượt là 8,35 GHz, 320 W/m2 và 7 GHz, 308 W/m2 trong 15 phút. Để so sánh tín hiệu RNA của virus gây bệnh tiếp xúc với sóng điện từ và mô hình phân mảnh được đông lạnh và rã đông ngay lập tức trong nitơ lỏng trong vài chu kỳ, RT-PCR đã được thực hiện. Kết quả cho thấy tín hiệu RNA của hai mô hình rất phù hợp. Những kết quả này chỉ ra rằng cấu trúc vật lý của virus bị phá vỡ và cấu trúc vỏ 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, nhân lên và phiên mã. Khả năng lây nhiễm hoặc hoạt động của virus thường được đánh giá bằng cách đo hiệu giá virus bằng cách sử dụng xét nghiệm mảng bám, liều lây nhiễm trung bình trong nuôi cấy mô (TCID50) hoặc hoạt động của gen báo cáo 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, khả năng sống sót của virus, v.v.
Đã có báo cáo rằng sóng điện từ UHF, SHF và EHF có thể trực tiếp vô hiệu hóa các hạt khí dung hoặc vi rút lây qua đường nước. Wu [1] đã cho thể thực khuẩn MS2 tiếp xúc với sóng điện từ có tần số 2450 MHz và công suất 700 W trong 1,7 phút do máy phun khí dung trong phòng thí nghiệm tạo ra trong 1,7 phút, trong khi tỷ lệ sống sót của thể thực khuẩn MS2 chỉ là 8,66%. Tương tự như khí dung chứa virus MS2, 91,3% dung dịch nước MS2 bị bất hoạt trong vòng 1,5 phút sau khi tiếp xúc với cùng một lượng sóng điện từ. Ngoài ra, khả năng bức xạ điện từ làm bất hoạt virus MS2 có mối tương quan thuận với mật độ năng lượng và thời gian tiếp xúc. Tuy nhiên, khi hiệu suất vô hiệu hóa đạt đến giá trị tối đa, hiệu suất vô hiệu hóa không thể được cải thiện bằng cách tăng thời gian phơi sáng hoặc tăng mật độ năng lượng. Ví dụ, virus MS2 có tỷ lệ sống sót tối thiểu từ 2,65% đến 4,37% sau khi tiếp xúc với sóng điện từ 2450 MHz và 700 W và không tìm thấy thay đổi đáng kể nào khi tăng thời gian tiếp xúc. Siddharta [3] đã chiếu xạ huyền phù nuôi cấy tế bào có chứa vi rút viêm gan C (HCV)/vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người loại 1 (HIV-1) bằng sóng điện từ ở tần số 2450 MHz và công suất 360 W. Họ phát hiện ra rằng hiệu giá vi rút giảm đáng kể sau 3 phút tiếp xúc, cho thấy bức xạ sóng điện từ có hiệu quả chống lại sự lây nhiễm HCV và HIV-1 và giúp ngăn ngừa sự lây truyền của vi rút ngay cả khi tiếp xúc cùng nhau. Khi chiếu xạ các mẫu nuôi cấy tế bào HCV và huyền phù HIV-1 bằng sóng điện từ công suất thấp có tần số 2450 MHz, 90 W hoặc 180 W, hiệu giá vi rút không thay đổi, được xác định bởi hoạt động báo cáo luciferase và có sự thay đổi đáng kể về khả năng lây nhiễm của vi rút đã được quan sát. ở mức 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.
Kaczmarczyk [8] lần đầu tiên chứng minh tác dụng diệt khuẩn của sóng điện từ EHF đối với vi rút gây bệnh trong nước vào năm 2021. Họ cho các mẫu vi rút Corona 229E hoặc vi rút bại liệt (PV) tiếp xúc với sóng điện từ ở tần số 95 GHz và mật độ năng lượng từ 70 đến 100 W/cm2 trong 2 giây. Hiệu suất bất hoạt của 2 loại virus gây bệnh lần lượt là 99,98% và 99,375%. điều này chỉ ra rằng sóng điện từ EHF có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực vô hiệu hóa virus.
Hiệu quả của việc vô hiệu hóa virus bằng sóng UHF cũng đã được đánh giá trên nhiều phương tiện khác nhau như sữa mẹ và một số vật liệu thường dùng trong gia đình. Các nhà nghiên cứu đã cho mặt nạ gây mê bị nhiễm adenovirus (ADV), virus bại liệt loại 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) và rhovirus (RHV) tiếp xúc với bức xạ điện từ ở tần số 2450 MHz và công suất 720 watt. Họ báo cáo rằng các xét nghiệm tìm kháng nguyên ADV và PV-1 trở nên âm tính và hiệu giá HV-1, PIV-3 và RHV giảm xuống 0, cho thấy tất cả virus đã bất hoạt hoàn toàn sau 4 phút tiếp xúc [15, 16]. Elhafi [17] cho tiếp xúc trực tiếp các miếng gạc bị nhiễm vi rút viêm phế quản truyền nhiễm gia cầm (IBV), vi rút viêm phế quản gia cầm (APV), vi rút gây bệnh Newcastle (NDV) và vi rút cúm gia cầm (AIV) vào lò vi sóng 2450 MHz, 900 W. mất khả năng lây nhiễm của họ. Trong số đó, APV và IBV còn được phát hiện thêm trong môi trường nuôi cấy các cơ quan khí quản thu được từ phôi gà thế hệ thứ 5. Mặc dù không thể phân lập được virus nhưng axit nucleic của virus vẫn được phát hiện bằng RT-PCR. Ben-Shoshan [18] cho tiếp xúc trực tiếp sóng điện từ 2450 MHz, 750 W với 15 mẫu sữa mẹ dương tính với cytomegalovirus (CMV) trong 30 giây. Việc phát hiện kháng nguyên bằng Shell-Vial cho thấy CMV bị bất hoạt hoàn toàn. Tuy nhiên, ở mức 500 W, 2 trong số 15 mẫu không đạt được sự bất hoạt hoàn toàn, điều này cho thấy mối tương quan thuận giữa hiệu suất vô 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. Huyền phù các hạt virus H3N2 có mật độ 7,5 × 1014 m-3, được tạo ra bởi tế bào thận chó Madin Darby nhạy cảm với virus (MDCK), được tiếp xúc trực tiếp với sóng điện từ ở 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 năng lượng. Dựa trên nghiên cứu này, Barbora [14] đã tính toán dải tần số cộng hưởng (8,5–20 GHz) giữa sóng điện từ và SARS-CoV-2 và kết luận rằng 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2 tiếp xúc với sóng điện từ Sóng A với tần số 10-17 GHz và mật độ công suất 14,5 ± 1 W/m2 trong khoảng 15 phút sẽ dẫn đến ngừng hoạt động 100%. 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 tần số cộng hưởng độc lập với hiệu giá virus.
Tóm lại, chúng ta có thể nói rằng sóng điện từ có thể ảnh hưởng đến sol khí và huyền phù, cũng như hoạt động của vi rút trên bề mặt. Người ta phát hiện ra rằng hiệu quả của việc vô hiệu hóa có liên quan chặt chẽ đến tần số và sức mạnh của sóng điện từ cũng như môi trường được sử dụng cho sự phát triển của virus. Ngoài ra, tần số điện từ dựa trên cộng hưởng vật lý rất quan trọng trong việc vô hiệu hóa virus [2, 13]. Cho đến nay, tác động của sóng điện từ đến hoạt động của virus gây bệnh chủ yếu tập trung vào việc thay đổi khả năng lây nhiễm. Do cơ chế phức tạp, một số nghiên cứu đã báo cáo ảnh hưởng của sóng điện từ đến sự nhân lên và phiên mã của virus gây bệnh.
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 cũng như môi trường phát triển của virus, nhưng phần lớn vẫn chưa được khám phá. Nghiên cứu gần đây đã tập trung vào các cơ chế truyền năng lượng cộng hưởng nhiệt, nhiệt và cấu trúc.
Hiệu ứng nhiệt được hiểu là sự tăng nhiệt độ do chuyển động quay với tốc độ cao, va chạm và ma sát của các phân tử phân cực trong mô dưới tác động của sóng điện từ. Do đặc tính này, sóng điện từ có thể làm tăng nhiệt độ của virus lên trên ngưỡng chịu đựng sinh lý, khiến virus chết. Tuy nhiên, virus chứa ít phân tử phân cực, điều này cho thấy tác động nhiệt trực tiếp lên virus là rất hiếm [1]. Ngược lại, trong môi trường và môi trường có nhiều phân tử phân cực hơn, chẳng hạn như phân tử nước, chuyển động theo điện trường xoay chiều bị kích thích bởi sóng điện từ, sinh ra nhiệt thông qua ma sát. Nhiệt sau đó được truyền đến virus để tăng nhiệt độ của nó. Khi vượt quá ngưỡng dung nạp, axit nucleic và protein sẽ bị phá hủy, điều này 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 vi rút thông qua tiếp xúc với nhiệt [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8] đã cho các thể huyền phù của coronavirus 229E tiếp xúc với sóng điện từ ở tần số 95 GHz với mật độ năng lượng từ 70 đến 100 W/cm² trong 0,2-0,7 giây. Kết quả cho thấy nhiệt độ tăng 100°C trong quá trình này đã góp phần phá hủy hình thái vi rút và làm giảm hoạt động của vi rút. Những hiệu ứng nhiệt này có thể được giải thích bằng tác động của sóng điện từ lên các phân tử nước xung quanh. Siddharta [3] chiếu xạ huyền phù nuôi cấy tế bào chứa HCV thuộc các kiểu gen khác nhau, bao gồm GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a và GT7a, bằng sóng điện từ ở tần số 2450 MHz và công suất 90 W và 180 W, 360 W, 600 W và 800 Tue Khi nhiệt độ của môi trường nuôi cấy tế bào tăng từ 26°C lên Ở nhiệt độ 92°C, bức xạ điện từ làm giảm khả năng lây nhiễm của virus hoặc làm virus bất hoạt hoàn toàn. Nhưng HCV tiếp xúc với sóng điện từ trong thời gian ngắn ở công suất thấp (90 hoặc 180 W, 3 phút) hoặc cao hơn (600 hoặc 800 W, 1 phút), trong khi nhiệt độ không tăng đáng kể và thay đổi đáng kể về nhiệt độ. virus đã không được quan sát thấy khả năng lây nhiễm hoặc hoạt động.
Kết quả trên cho thấy hiệu ứng nhiệt của sóng điện từ là yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng lây nhiễm hoặc hoạt động của virus gây bệnh. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu ứng 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 tác dụng nhiệt, sóng điện từ còn có thể làm thay đổi tính phân cực của các phân tử như protein vi sinh vật và axit nucleic, khiến các phân tử quay và rung động, dẫn đến giảm khả năng sống sót hoặc thậm chí chết [10]. Người ta tin rằng sự chuyển đổi nhanh chóng cực tính của sóng điện từ gây ra sự phân cực protein, dẫn đến sự xoắn và cong của cấu trúc protein và cuối cùng là biến tính protein [11].
Tác dụng không sinh nhiệt của sóng điện từ đối với việc vô hiệu hóa virus vẫn còn gây tranh cãi, nhưng hầu hết các nghiên cứu đều cho kết quả khả quan [1, 25]. Như chúng tôi đã đề cập ở trên, sóng điện từ có thể xâm nhập trực tiếp vào protein vỏ của virus MS2 và phá hủy axit nucleic của virus. Ngoài ra, khí dung virus MS2 nhạy cảm hơn với sóng điện từ so với dung dịch MS2. Do các phân tử ít phân cực hơn, chẳng hạn như các phân tử nước, trong môi trường xung quanh các hạt khí dung của virus MS2, hiệu ứng xơ vữa có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc vô hiệu hóa virus qua trung gian sóng điện từ [1].
Hiện tượng cộng hưởng đề cập đến xu hướng của một hệ vật lý hấp thụ nhiều năng lượng hơn từ môi trường ở tần số và bước sóng tự nhiên. Sự cộng hưởng xảy ra ở nhiều nơi trong tự nhiên. Người ta biết rằng virus cộng hưởng với vi sóng có cùng tần số ở chế độ lưỡng cực âm giới hạn, một hiện tượng cộng hưởng [2, 13, 26]. Các phương thức tương tác cộng hưởng giữa sóng điện từ và virus ngày càng thu hút nhiều sự chú ý. Tác động của việc truyền năng lượng cộng hưởng cấu trúc (SRET) hiệu quả từ sóng điện từ sang dao động âm kín (CAV) ở virus có thể dẫn đến vỡ màng virus do rung động lõi-capsid đối lập. Ngoài ra, hiệu quả tổng thể của SRET còn liên quan đến bản chất của môi trường, trong đó kích thước và độ pH của hạt virus lần lượt xác định tần số cộng hưởng và khả năng hấp thụ năng lượng [2, 13, 19].
Hiệu ứng cộng hưởng vật lý của sóng điện từ đóng vai trò quan trọng trong việc vô hiệu hóa các virus có vỏ bọc, được bao quanh bởi màng hai lớp được gắn trong các protein của virus. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc vô hiệu hóa H3N2 bằng sóng điện từ có tần số 6 GHz và mật độ công suất 486 W/m2 chủ yếu là do lớp vỏ bị vỡ do hiệu ứng cộng hưởng [13]. Nhiệt độ của huyền phù H3N2 chỉ tăng 7°C sau 15 phút tiếp xúc, tuy nhiên, để vô hiệu hóa virus H3N2 ở người bằng cách nung nóng, cần phải có nhiệt độ trên 55°C [9]. Hiện tượng tương tự đã được quan sát thấy đối với các loại virus như SARS-CoV-2 và H3N1 [13, 14]. Ngoài ra, việc vô hiệu hóa virus bằng sóng điện từ không dẫn đến sự suy thoái bộ gen RNA của virus [1,13,14]. Do đó, việc vô hiệu hóa virus H3N2 được thúc đẩy bằng sự cộng hưởng vật lý thay vì tiếp xúc với nhiệt [13].
So với hiệu ứng nhiệt của sóng điện từ, việc vô hiệu hóa virus bằng cộng hưởng vật lý đòi hỏi thông số liều thấp hơn, thấp hơn tiêu chuẩn an toàn vi sóng do Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) thiết lập [2, 13]. Tần số cộng hưởng và liều lượng phụ thuộc vào đặc tính vật lý của vi rút, chẳng hạn như kích thước hạt và độ đàn hồi, đồng thời tất cả vi rút trong tần số cộng hưởng đều có thể được nhắm mục tiêu bất hoạt một cách hiệu quả. Do tỷ lệ thâm nhập cao, không có bức xạ ion hóa và độ an toàn tốt, việc vô hiệu hóa virus qua trung gian hiệu ứng xơ vữa của CPET hứa hẹn sẽ điều trị các bệnh ác tính ở người do virus gây bệnh gây ra [14, 26].
Dựa trên việc thực hiện vô hiệu hóa virus trong pha lỏng và trên bề mặt của các môi trường khác nhau, sóng điện từ có thể xử lý hiệu quả các sol khí của virus [1, 26], đây là một bước đột phá và có tầm quan trọng lớn trong việc kiểm soát sự lây truyền của virus. 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 rất lớn trong lĩnh vực này. Miễn là biết được tần số cộng hưởng của một loại virion và sóng điện từ cụ thể, thì tất cả các loại vi rút trong dải tần số cộng hưởng của vết thương đều có thể được nhắm mục tiêu, điều này không thể đạt được bằng các phương pháp bất hoạt vi rút truyền thống [13,14,26]. Vô hiệu hóa virus bằng điện từ là một nghiên cứu đầy hứa hẹn với giá trị và tiềm năng nghiên cứu và ứng dụng lớn.
So với công nghệ diệt virus truyền thống, sóng điện từ có đặc tính bảo vệ môi trường đơn giản, hiệu quả, thiết thực khi tiêu diệt virus do tính chất vật lý độc đáo của nó [2, 13]. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề. Đầu tiên, kiến ​​thức hiện đại chỉ giới hạn ở các tính chất vật lý của sóng điện từ và cơ chế sử dụng năng lượng trong quá trình phát sóng điện từ vẫn chưa được tiết lộ [10, 27]. Vi sóng, bao gồm cả sóng milimet, đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu sự bất hoạt của virus và 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, vẫn chưa được báo cáo. Thứ hai, cơ chế tiêu diệt virus gây bệnh bằng sóng điện từ vẫn chưa được làm rõ và chỉ có virus hình cầu và hình que được nghiên cứu [2]. Ngoài ra, các hạt virus nhỏ, không có tế bào, dễ biến đổi và lây lan nhanh chóng, có thể ngăn chặn sự bất hoạt của virus. Công nghệ sóng điện từ vẫn cần được cải tiến để vượt qua rào cản vô hiệu hóa virus gây bệnh. Cuối cùng, sự hấp thụ năng lượng bức xạ cao bởi các phân tử phân cực trong môi trường, chẳng hạn như phân tử nước, dẫn đến mất năng lượng. Ngoài ra, hiệu quả của SRET có thể bị ảnh hưởng bởi một số cơ chế chưa xác định được ở virus [28]. Hiệu ứng SRET cũng có thể biến đổi virus để thích nghi với môi trường của nó, dẫn đến khả năng kháng sóng điện từ [29].
Trong tương lai, công nghệ vô hiệu hóa virus bằng sóng điện từ cần phải được cải tiến hơn nữa. Nghiên cứu khoa học cơ bản nên nhằm mục đích làm sáng tỏ cơ chế vô hiệu hóa virus bằng 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 hoạt động phi nhiệt tiêu diệt virus gây bệnh và cơ chế tác động SRET giữa sóng điện từ và các loại virus khác nhau cần được làm sáng tỏ một cách có hệ thống. Nghiên cứu ứng dụng nên tập trung vào cách ngăn chặn sự hấp thụ quá mức năng lượng bức xạ của các phân tử phân cực, nghiên cứu tác động của sóng điện từ có tần số khác nhau lên các loại virus gây bệnh khác nhau và nghiên cứu tác động phi nhiệt của sóng điện từ trong việc tiêu diệt virus gây bệnh.
Sóng điện từ đã trở thành một phương pháp đầy hứa hẹn để vô hiệu hóa virus gây bệnh. Công nghệ sóng điện từ có ưu điểm là ít ô nhiễm, chi phí thấp và hiệu quả vô hiệu hóa virus gây bệnh cao, có thể khắc phục những hạn chế của công nghệ chống virus 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 vô hiệu hóa virus.
Một liều bức xạ sóng điện từ nhất định có thể phá hủy cấu trúc và hoạt động của nhiều loại virus gây bệnh. Hiệu quả của việc vô hiệu hóa virus có liên quan chặt chẽ đến tần số, mật độ năng lượng và thời gian tiếp xúc. Ngoài ra, các cơ chế tiềm năng bao gồm các hiệu ứng cộng hưởng nhiệt, mạch máu và cấu trúc của quá trình truyền năng lượng. So với các công nghệ chống virus truyền thống, việc vô hiệu hóa virus dựa trên sóng điện từ có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả cao và ít ô nhiễm. Do đó, vô hiệu hóa virus qua trung gian sóng điện từ đã trở thành một kỹ thuật chống virus đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong tương lai.
U Yu. Ảnh hưởng của bức xạ vi sóng và plasma lạnh đến hoạt động của bioaerosol và các cơ chế liên quan. Đại học Bắc Kinh. năm 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC và cộng sự. Sự ghép lưỡng cực cộng hưởng của vi sóng và dao động âm thanh hạn chế ở baculovirus. Báo cáo khoa học năm 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, và cộng sự. Vô hiệu hóa HCV và HIV bằng vi sóng: một phương pháp mới nhằm ngăn chặn sự lây truyền vi-rút ở những người tiêm chích ma túy. Báo cáo khoa học năm 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Điều tra và quan sát thử nghiệm sự ô nhiễm tài liệu của bệnh viện bằng cách khử trùng bằng lò vi sóng [J] Tạp chí Y học Trung Quốc. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Nghiên cứu sơ bộ về cơ chế bất hoạt và hiệu quả của natri dichloroisocyanate chống lại vi khuẩn MS2. Đại học Tứ Xuyên. 2007.
Yang Li Nghiên cứu sơ bộ về tác dụng bất hoạt và cơ chế hoạt động của o-phthalaldehyde trên thể thực khuẩn MS2. Đại học Tứ Xuyên. 2007.
Wu Ye, cô Yao. Vô hiệu hóa virus trong không khí tại chỗ bằng 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. và cộng sự. Các vi rút Corona và vi rút bại liệt 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, và những người khác. Bất hoạt virus cúm để nghiên cứu tính kháng nguyên và xét nghiệm kháng thuốc đối với các chất ức chế neuraminidase kiểu hình. Tạp chí Vi sinh lâm sàng. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, và những người khác. Tổng quan về khử trùng bằng lò vi sóng. Khoa học vi chất dinh dưỡng Quảng Đông. 2013;20(6):67-70.
Lý Kế Chi. Tác dụng sinh học phi nhiệt của vi sóng đối với vi sinh vật thực phẩm và công nghệ khử trùng bằng vi sóng [Đại học quốc gia Tây Nam JJ (Ấn bản khoa học tự nhiên). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 biến tính protein đột biến khi chiếu xạ vi sóng xơ vữa. Báo cáo khoa học 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR và những người khác. Truyền năng lượng cộng hưởng cấu trúc hiệu quả từ vi sóng sang dao động âm thanh hạn chế ở virus. Báo cáo khoa học năm 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Liệu pháp chống vi-rút nhắm mục tiêu sử dụng liệu pháp bức xạ không ion hóa cho SARS-CoV-2 và chuẩn bị cho đại dịch vi-rút: phương pháp, phương pháp và ghi chú thực hành cho ứng dụng lâm sàng. XIN VUI LÒNG Một. 2021;16(5):e0251780.
Dương Huệ Minh. Khử trùng bằng lò vi sóng và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Tạp chí Y học 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, Jones RS Điều trị bằng lò vi sóng hoặc nồi hấp sẽ tiêu diệt khả năng lây nhiễm của vi rút viêm phế quản truyền nhiễm và vi rút viêm phổi ở gia cầm, nhưng cho phép phát hiện chúng bằng phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược. bệnh gia cầm. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Loại bỏ cytomegalovirus bằng lò vi sóng khỏi 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, và những người khác. Sự 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. Liều gây chết người UV-C (254 nm) của SARS-CoV-2. Chẩn đoán ánh sáng Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, v.v. UV-C làm bất hoạt nhanh chóng và hoàn toàn SARS-CoV-2. Báo cáo khoa học 2020; 10(1):22421.