Effeithiau tonnau electromagnetig ar firysau pathogenig a mecanweithiau cysylltiedig: adolygiad yn y Journal of Virology

Mae heintiau firaol pathogenig wedi dod yn broblem iechyd cyhoeddus fawr ledled y byd. Gall firysau heintio pob organeb gellog ac achosi gwahanol raddau o anaf a difrod, gan arwain at glefyd a hyd yn oed farwolaeth. Gyda chyffredinolrwydd firysau pathogenig iawn fel syndrom anadlol acíwt difrifol y coronafeirws 2 (SARS-CoV-2), mae angen brys i ddatblygu dulliau effeithiol a diogel i ddadactifadu firysau pathogenig. Mae dulliau traddodiadol ar gyfer dadactifadu firysau pathogenig yn ymarferol ond mae ganddynt rai cyfyngiadau. Gyda nodweddion pŵer treiddio uchel, cyseiniant corfforol a dim llygredd, mae tonnau electromagnetig wedi dod yn strategaeth bosibl ar gyfer dadactifadu firysau pathogenig ac maent yn denu mwy a mwy o sylw. Mae'r erthygl hon yn rhoi trosolwg o gyhoeddiadau diweddar ar effaith tonnau electromagnetig ar firysau pathogenig a'u mecanweithiau, yn ogystal â'r rhagolygon ar gyfer defnyddio tonnau electromagnetig ar gyfer dadactifadu firysau pathogenig, yn ogystal â syniadau a dulliau newydd ar gyfer dadactifadu o'r fath.
Mae llawer o firysau'n lledaenu'n gyflym, yn parhau am amser hir, yn bathogenig iawn a gallant achosi epidemigau byd-eang a risgiau iechyd difrifol. Mae atal, canfod, profi, dileu a thrin yn gamau allweddol i atal y firws rhag lledaenu. Mae dileu firysau pathogenig yn gyflym ac yn effeithlon yn cynnwys dileu proffylactig, amddiffynnol, a dileu o'r ffynhonnell. Mae dadactifadu firysau pathogenig trwy ddinistrio ffisiolegol i leihau eu heintusrwydd, eu pathogenedd a'u gallu atgenhedlu yn ddull effeithiol o'u dileu. Gall dulliau traddodiadol, gan gynnwys tymheredd uchel, cemegau ac ymbelydredd ïoneiddio, ddadactifadu firysau pathogenig yn effeithiol. Fodd bynnag, mae gan y dulliau hyn rai cyfyngiadau o hyd. Felly, mae angen brys o hyd i ddatblygu strategaethau arloesol ar gyfer dadactifadu firysau pathogenig.
Mae gan allyriadau tonnau electromagnetig fanteision pŵer treiddio uchel, gwresogi cyflym ac unffurf, cyseiniant â micro-organebau a rhyddhau plasma, a disgwylir iddo ddod yn ddull ymarferol ar gyfer anactifadu firysau pathogenig [1,2,3]. Dangoswyd gallu tonnau electromagnetig i anactifadu firysau pathogenig yn y ganrif ddiwethaf [4]. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae defnyddio tonnau electromagnetig ar gyfer anactifadu firysau pathogenig wedi denu mwy a mwy o sylw. Mae'r erthygl hon yn trafod effaith tonnau electromagnetig ar firysau pathogenig a'u mecanweithiau, a all wasanaethu fel canllaw defnyddiol ar gyfer ymchwil sylfaenol a chymhwysol.
Gall nodweddion morffolegol firysau adlewyrchu swyddogaethau fel goroesiad a heintusrwydd. Dangoswyd y gall tonnau electromagnetig, yn enwedig tonnau electromagnetig amledd uwch-uchel (UHF) ac amledd uwch-uchel (EHF), amharu ar forffoleg firysau.
Defnyddir bacterioffag MS2 (MS2) yn aml mewn amrywiol feysydd ymchwil megis gwerthuso diheintio, modelu cinetig (dyfrllyd), a nodweddu biolegol moleciwlau firaol [5, 6]. Canfu Wu fod microdonnau ar 2450 MHz a 700 W yn achosi crynhoad a chrebachiad sylweddol o ffagau dyfrol MS2 ar ôl 1 munud o ymbelydredd uniongyrchol [1]. Ar ôl ymchwiliad pellach, gwelwyd toriad yn wyneb y ffag MS2 hefyd [7]. Amlygodd Kaczmarczyk [8] ataliadau o samplau o goronafeirws 229E (CoV-229E) i donnau milimetr gydag amledd o 95 GHz a dwysedd pŵer o 70 i 100 W/cm2 am 0.1 eiliad. Gellir dod o hyd i dyllau mawr yng nghragen sfferig garw'r firws, sy'n arwain at golli ei gynnwys. Gall dod i gysylltiad â thonnau electromagnetig fod yn ddinistriol i ffurfiau firaol. Fodd bynnag, nid yw newidiadau mewn priodweddau morffolegol, megis siâp, diamedr a llyfnder wyneb, ar ôl dod i gysylltiad â'r firws ag ymbelydredd electromagnetig yn hysbys. Felly, mae'n bwysig dadansoddi'r berthynas rhwng nodweddion morffolegol ac anhwylderau swyddogaethol, a all ddarparu dangosyddion gwerthfawr a chyfleus ar gyfer asesu anactifadu firysau [1].
Fel arfer, mae strwythur y firws yn cynnwys asid niwclëig mewnol (RNA neu DNA) a chapsid allanol. Mae asidau niwclëig yn pennu priodweddau genetig ac atgynhyrchu firysau. Y capsid yw'r haen allanol o is-unedau protein wedi'u trefnu'n rheolaidd, y sgaffaldiau sylfaenol a'r gydran antigenig o ronynnau firws, ac mae hefyd yn amddiffyn asidau niwclëig. Mae gan y rhan fwyaf o firysau strwythur amlen sy'n cynnwys lipidau a glycoproteinau. Yn ogystal, mae proteinau amlen yn pennu manylder y derbynyddion ac yn gwasanaethu fel y prif antigenau y gall system imiwnedd y gwesteiwr eu hadnabod. Mae'r strwythur cyflawn yn sicrhau cyfanrwydd a sefydlogrwydd genetig y firws.
Mae ymchwil wedi dangos y gall tonnau electromagnetig, yn enwedig tonnau electromagnetig UHF, niweidio RNA firysau sy'n achosi clefydau. Amlygodd Wu [1] amgylchedd dyfrllyd y firws MS2 yn uniongyrchol i ficrodonnau 2450 MHz am 2 funud a dadansoddodd y genynnau sy'n amgodio protein A, protein capsid, protein replicase, a phrotein hollti trwy electrophoresis gel ac adwaith cadwyn polymerase trawsgrifio gwrthdro. RT-PCR). Dinistriwyd y genynnau hyn yn raddol gyda dwysedd pŵer cynyddol a diflannodd hyd yn oed ar y dwysedd pŵer uchaf. Er enghraifft, gostyngodd mynegiant y genyn protein A (934 bp) yn sylweddol ar ôl dod i gysylltiad â thonnau electromagnetig gyda phŵer o 119 a 385 W a diflannodd yn llwyr pan gynyddwyd y dwysedd pŵer i 700 W. Mae'r data hyn yn dangos y gall tonnau electromagnetig, yn dibynnu ar y dos, ddinistrio strwythur asidau niwclëig firysau.
Mae astudiaethau diweddar wedi dangos bod effaith tonnau electromagnetig ar broteinau firaol pathogenig yn seiliedig yn bennaf ar eu heffaith thermol anuniongyrchol ar gyfryngwyr a'u heffaith anuniongyrchol ar synthesis protein oherwydd dinistrio asidau niwclëig [1, 3, 8, 9]. Fodd bynnag, gall effeithiau athermig hefyd newid polaredd neu strwythur proteinau firaol [1, 10, 11]. Mae angen astudiaeth bellach o hyd ar effaith uniongyrchol tonnau electromagnetig ar broteinau strwythurol/anstrwythurol sylfaenol fel proteinau capsid, proteinau amlen neu broteinau pigyn firysau pathogenig. Awgrymwyd yn ddiweddar y gall 2 funud o ymbelydredd electromagnetig ar amledd o 2.45 GHz gyda phŵer o 700 W ryngweithio â gwahanol ffracsiynau o wefrau protein trwy ffurfio mannau poeth a meysydd trydanol osgiliadol trwy effeithiau electromagnetig yn unig [12].
Mae amlen firws pathogenig yn gysylltiedig yn agos â'i allu i heintio neu achosi clefyd. Mae sawl astudiaeth wedi nodi y gall tonnau electromagnetig UHF a microdon ddinistrio cregyn firysau sy'n achosi clefydau. Fel y soniwyd uchod, gellir canfod tyllau penodol yn amlen firaol y coronafeirws 229E ar ôl dod i gysylltiad â'r don milimetr 95 GHz am 0.1 eiliad ar ddwysedd pŵer o 70 i 100 W/cm2 [8]. Gall effaith trosglwyddo ynni atseiniol tonnau electromagnetig achosi digon o straen i ddinistrio strwythur amlen y firws. Ar gyfer firysau wedi'u hamlennu, ar ôl i'r amlen rwygo, mae heintusrwydd neu rywfaint o weithgaredd fel arfer yn lleihau neu'n cael ei golli'n llwyr [13, 14]. Amlygodd Yang [13] y firws ffliw H3N2 (H3N2) a'r firws ffliw H1N1 (H1N1) i ficrodonnau ar 8.35 GHz, 320 W/m² a 7 GHz, 308 W/m², yn y drefn honno, am 15 munud. I gymharu signalau RNA firysau pathogenig a oedd wedi'u hamlygu i donnau electromagnetig a model darniog a oedd wedi'i rewi a'i ddadmer ar unwaith mewn nitrogen hylif am sawl cylch, perfformiwyd RT-PCR. Dangosodd y canlyniadau fod signalau RNA y ddau fodel yn gyson iawn. Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod strwythur ffisegol y firws wedi'i amharu a bod strwythur yr amlen wedi'i ddinistrio ar ôl dod i gysylltiad ag ymbelydredd microdon.
Gellir nodweddu gweithgaredd firws gan ei allu i heintio, atgynhyrchu a thrawsgrifio. Fel arfer, asesir heintusrwydd neu weithgaredd firaol trwy fesur titrau firaol gan ddefnyddio asesiadau plac, dos heintus canolrifol diwylliant meinwe (TCID50), neu weithgaredd genyn gohebydd luciferase. Ond gellir ei asesu'n uniongyrchol hefyd trwy ynysu firws byw neu drwy ddadansoddi antigen firaol, dwysedd gronynnau firaol, goroesiad firws, ac ati.
Adroddwyd y gall tonnau electromagnetig UHF, SHF ac EHF ddadactifadu aerosolau firaol neu firysau a gludir gan ddŵr yn uniongyrchol. Amlygodd Wu [1] aerosol bacterioffag MS2 a gynhyrchwyd gan nebiwlydd labordy i donnau electromagnetig gydag amledd o 2450 MHz a phŵer o 700 W am 1.7 munud, tra mai dim ond 8.66% oedd cyfradd goroesi bacterioffag MS2. Yn debyg i aerosol firaol MS2, cafodd 91.3% o MS2 dyfrllyd ei ddadactifadu o fewn 1.5 munud ar ôl dod i gysylltiad â'r un dos o donnau electromagnetig. Yn ogystal, roedd gallu ymbelydredd electromagnetig i ddadactifadu'r firws MS2 yn gysylltiedig yn gadarnhaol â dwysedd pŵer ac amser amlygiad. Fodd bynnag, pan fydd yr effeithlonrwydd dadactifadu yn cyrraedd ei werth uchaf, ni ellir gwella'r effeithlonrwydd dadactifadu trwy gynyddu'r amser amlygiad na chynyddu'r dwysedd pŵer. Er enghraifft, roedd gan y firws MS2 gyfradd goroesi leiafswm o 2.65% i 4.37% ar ôl dod i gysylltiad â thonnau electromagnetig 2450 MHz a 700 W, ac ni chanfuwyd unrhyw newidiadau sylweddol wrth gynyddu'r amser amlygiad. Arbelydradd Siddharta [3] ataliad diwylliant celloedd yn cynnwys firws hepatitis C (HCV)/firws diffyg imiwnedd dynol math 1 (HIV-1) gyda thonnau electromagnetig ar amledd o 2450 MHz a phŵer o 360 W. Fe wnaethant ganfod bod titrau'r firws wedi gostwng yn sylweddol ar ôl 3 munud o amlygiad, sy'n dangos bod ymbelydredd tonnau electromagnetig yn effeithiol yn erbyn heintusrwydd HCV a HIV-1 ac yn helpu i atal trosglwyddo'r firws hyd yn oed pan gânt eu hamlygu gyda'i gilydd. Wrth arbelydru diwylliannau celloedd HCV ac ataliadau HIV-1 gyda thonnau electromagnetig pŵer isel gydag amledd o 2450 MHz, 90 W neu 180 W, ni welwyd unrhyw newid yn nhiter y firws, a bennwyd gan weithgaredd yr adroddwr luciferase, a newid sylweddol yn heintusrwydd y firws. Ar 600 ac 800 W am 1 funud, ni ostyngodd heintusrwydd y ddau firws yn sylweddol, a chredir ei fod yn gysylltiedig â phŵer yr ymbelydredd tonnau electromagnetig ac amser yr amlygiad i dymheredd critigol.
Dangosodd Kaczmarczyk [8] am y tro cyntaf farwolrwydd tonnau electromagnetig EHF yn erbyn firysau pathogenig a gludir gan ddŵr yn 2021. Fe wnaethant amlygu samplau o goronafeirws 229E neu poliofirws (PV) i donnau electromagnetig ar amledd o 95 GHz a dwysedd pŵer o 70 i 100 W/cm2 am 2 eiliad. Roedd effeithlonrwydd anactifadu'r ddau firws pathogenig yn 99.98% a 99.375%, yn y drefn honno, sy'n dangos bod gan donnau electromagnetig EHF ragolygon cymhwysiad eang ym maes anactifadu firysau.
Mae effeithiolrwydd anactifadu firysau UHF hefyd wedi'i werthuso mewn amrywiol gyfryngau fel llaeth y fron a rhai deunyddiau a ddefnyddir yn gyffredin yn y cartref. Amlygodd yr ymchwilwyr fasgiau anesthesia wedi'u halogi ag adenofeirws (ADV), poliofirws math 1 (PV-1), herpesfirws 1 (HV-1) a rhinofirws (RHV) i ymbelydredd electromagnetig ar amledd o 2450 MHz a phŵer o 720 wat. Adroddasant fod profion ar gyfer antigenau ADV a PV-1 wedi dod yn negyddol, a bod titrau HV-1, PIV-3, ac RHV wedi gostwng i sero, gan nodi anactifadu llwyr yr holl firysau ar ôl 4 munud o amlygiad [15, 16]. Amlygodd Elhafi [17] swabiau wedi'u heintio â firws broncitis heintus adar (IBV), niwmofeirws adar (APV), firws clefyd Newcastle (NDV), a firws ffliw adar (AIV) yn uniongyrchol i ffwrn microdon 2450 MHz, 900 W. Colli eu heintusrwydd wnaeth yr ymchwilwyr. Yn eu plith, canfuwyd APV ac IBV hefyd mewn diwylliannau organau tracheal a gafwyd o embryonau cywion o'r 5ed genhedlaeth. Er na ellid ynysu'r firws, canfuwyd yr asid niwclëig firaol o hyd gan RT-PCR. Amlygodd Ben-Shoshan [18] donnau electromagnetig 2450 MHz, 750 W yn uniongyrchol i 15 sampl llaeth y fron positif cytomegalofirws (CMV) am 30 eiliad. Dangosodd canfod antigen gan Shell-Vial ddadactifadu llwyr o CMV. Fodd bynnag, ar 500 W, ni chyflawnodd 2 allan o 15 sampl ddadactifadu llwyr, sy'n dangos cydberthynas gadarnhaol rhwng effeithlonrwydd yr anactifadu a phŵer tonnau electromagnetig.
Mae hefyd yn werth nodi bod Yang [13] wedi rhagweld yr amledd atseiniol rhwng tonnau electromagnetig a firysau yn seiliedig ar fodelau ffisegol sefydledig. Cafodd ataliad o ronynnau firws H3N2 gyda dwysedd o 7.5 × 1014 m-3, a gynhyrchwyd gan gelloedd arennau cŵn Madin Darby sy'n sensitif i firysau (MDCK), ei amlygu'n uniongyrchol i donnau electromagnetig ar amledd o 8 GHz a phŵer o 820 W/m² am 15 munud. Mae lefel anactifadu'r firws H3N2 yn cyrraedd 100%. Fodd bynnag, ar drothwy damcaniaethol o 82 W/m2, dim ond 38% o'r firws H3N2 a gafodd ei anactifadu, sy'n awgrymu bod effeithlonrwydd anactifadu firws a gyfryngir gan EM yn gysylltiedig yn agos â dwysedd pŵer. Yn seiliedig ar yr astudiaeth hon, cyfrifodd Barbora [14] yr ystod amledd atseiniol (8.5–20 GHz) rhwng tonnau electromagnetig a SARS-CoV-2 a daeth i'r casgliad bod 7.5 × 1014 m-3 o SARS-CoV-2 wedi'i amlygu i donnau electromagnetig. Bydd ton ag amledd o 10-17 GHz a dwysedd pŵer o 14.5 ± 1 W/m2 am oddeutu 15 munud yn arwain at ddadactifadu 100%. Dangosodd astudiaeth ddiweddar gan Wang [19] fod amleddau atseiniol SARS-CoV-2 yn 4 a 7.5 GHz, gan gadarnhau bodolaeth amleddau atseiniol yn annibynnol ar titer y firws.
I gloi, gallwn ddweud y gall tonnau electromagnetig effeithio ar aerosolau ac ataliadau, yn ogystal â gweithgaredd firysau ar arwynebau. Canfuwyd bod effeithiolrwydd anactifadu yn gysylltiedig yn agos ag amlder a phŵer tonnau electromagnetig a'r cyfrwng a ddefnyddir ar gyfer twf y firws. Yn ogystal, mae amleddau electromagnetig yn seiliedig ar atseiniau ffisegol yn bwysig iawn ar gyfer anactifadu firysau [2, 13]. Hyd yn hyn, mae effaith tonnau electromagnetig ar weithgaredd firysau pathogenig wedi canolbwyntio'n bennaf ar newid heintusrwydd. Oherwydd y mecanwaith cymhleth, mae sawl astudiaeth wedi adrodd am effaith tonnau electromagnetig ar atgynhyrchu a thrawsgrifio firysau pathogenig.
Mae'r mecanweithiau y mae tonnau electromagnetig yn dadactifadu firysau drwyddynt yn gysylltiedig yn agos â'r math o firws, amlder a phŵer tonnau electromagnetig, ac amgylchedd twf y firws, ond maent yn parhau i fod heb eu harchwilio i raddau helaeth. Mae ymchwil diweddar wedi canolbwyntio ar fecanweithiau trosglwyddo ynni thermol, athermol, a strwythurol atseiniol.
Deellir yr effaith thermol fel cynnydd mewn tymheredd a achosir gan gylchdro cyflym, gwrthdrawiad a ffrithiant moleciwlau pegynol mewn meinweoedd o dan ddylanwad tonnau electromagnetig. Oherwydd y priodwedd hon, gall tonnau electromagnetig godi tymheredd y firws uwchlaw trothwy goddefgarwch ffisiolegol, gan achosi marwolaeth y firws. Fodd bynnag, mae firysau'n cynnwys ychydig o foleciwlau pegynol, sy'n awgrymu bod effeithiau thermol uniongyrchol ar firysau yn brin [1]. I'r gwrthwyneb, mae llawer mwy o foleciwlau pegynol yn y cyfrwng a'r amgylchedd, fel moleciwlau dŵr, sy'n symud yn unol â'r maes trydan eiledol a gyffroir gan donnau electromagnetig, gan gynhyrchu gwres trwy ffrithiant. Yna caiff y gwres ei drosglwyddo i'r firws i godi ei dymheredd. Pan gaiff y trothwy goddefgarwch ei ragori, caiff asidau niwclëig a phroteinau eu dinistrio, sy'n lleihau heintusrwydd yn y pen draw a hyd yn oed yn anactifadu'r firws.
Mae sawl grŵp wedi adrodd y gall tonnau electromagnetig leihau heintusrwydd firysau trwy amlygiad thermol [1, 3, 8]. Amlygodd Kaczmarczyk [8] ataliadau o goronafeirws 229E i donnau electromagnetig ar amledd o 95 GHz gyda dwysedd pŵer o 70 i 100 W/cm² am 0.2-0.7 eiliad. Dangosodd y canlyniadau fod cynnydd tymheredd o 100°C yn ystod y broses hon wedi cyfrannu at ddinistrio morffoleg y firws a lleihau gweithgaredd y firws. Gellir esbonio'r effeithiau thermol hyn gan weithred tonnau electromagnetig ar y moleciwlau dŵr cyfagos. Arbelydradd Siddharta [3] ataliadau diwylliant celloedd sy'n cynnwys HCV o wahanol genoteipiau, gan gynnwys GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a a GT7a, gyda thonnau electromagnetig ar amledd o 2450 MHz a phŵer o 90 W a 180 W, 360 W, 600 W ac 800 Tue. Gyda chynnydd yn nhymheredd y cyfrwng diwylliant celloedd o 26°C i 92°C, gostyngodd ymbelydredd electromagnetig heintusrwydd y firws neu fe wnaethant ei ddadactifadu'n llwyr. Ond cafodd HCV ei amlygu i donnau electromagnetig am gyfnod byr ar bŵer isel (90 neu 180 W, 3 munud) neu bŵer uwch (600 neu 800 W, 1 munud), tra nad oedd cynnydd sylweddol yn y tymheredd ac ni welwyd newid sylweddol yn heintusrwydd na gweithgaredd y firws.
Mae'r canlyniadau uchod yn dangos bod effaith thermol tonnau electromagnetig yn ffactor allweddol sy'n dylanwadu ar heintusrwydd neu weithgaredd firysau pathogenig. Yn ogystal, mae nifer o astudiaethau wedi dangos bod effaith thermol ymbelydredd electromagnetig yn anactifadu firysau pathogenig yn fwy effeithiol na gwresogi UV-C a chonfensiynol [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Yn ogystal ag effeithiau thermol, gall tonnau electromagnetig hefyd newid polaredd moleciwlau fel proteinau microbaidd ac asidau niwclëig, gan achosi i'r moleciwlau gylchdroi a dirgrynu, gan arwain at ostyngiad mewn hyfywedd neu hyd yn oed farwolaeth [10]. Credir bod newid cyflym polaredd tonnau electromagnetig yn achosi polareiddio proteinau, sy'n arwain at droelli a chrymedd strwythur y protein ac, yn y pen draw, at ddadnatureiddio proteinau [11].
Mae effaith anthermol tonnau electromagnetig ar ddadactifadu firysau yn parhau i fod yn ddadleuol, ond mae'r rhan fwyaf o astudiaethau wedi dangos canlyniadau cadarnhaol [1, 25]. Fel y soniasom uchod, gall tonnau electromagnetig dreiddio protein amlen y firws MS2 yn uniongyrchol a dinistrio asid niwclëig y firws. Yn ogystal, mae aerosolau firws MS2 yn llawer mwy sensitif i donnau electromagnetig na MS2 dyfrllyd. Oherwydd moleciwlau llai pegynol, fel moleciwlau dŵr, yn yr amgylchedd o amgylch aerosolau firws MS2, gall effeithiau athermig chwarae rhan allweddol mewn dadactifadu firysau a gyfryngir gan donnau electromagnetig [1].
Mae ffenomen cyseiniant yn cyfeirio at duedd system ffisegol i amsugno mwy o egni o'i hamgylchedd ar ei hamledd a'i thonfedd naturiol. Mae cyseiniant yn digwydd mewn sawl man yn y byd natur. Gwyddys bod firysau'n cyseinio â microdonnau o'r un amledd mewn modd dipol acwstig cyfyngedig, ffenomen cyseiniant [2, 13, 26]. Mae dulliau rhyngweithio cyseiniant rhwng ton electromagnetig a firws yn denu mwy a mwy o sylw. Gall effaith trosglwyddo egni cyseiniant strwythurol effeithlon (SRET) o donnau electromagnetig i osgiliadau acwstig caeedig (CAV) mewn firysau arwain at rwygo'r bilen firaol oherwydd dirgryniadau craidd-capsid gwrthwynebol. Yn ogystal, mae effeithiolrwydd cyffredinol SRET yn gysylltiedig â natur yr amgylchedd, lle mae maint a pH y gronyn firaol yn pennu'r amledd cyseiniant ac amsugno egni, yn y drefn honno [2, 13, 19].
Mae effaith atseinio ffisegol tonnau electromagnetig yn chwarae rhan allweddol yn anactifadu firysau wedi'u hamgylchynu, sydd wedi'u hamgylchynu gan bilen haen ddeuol wedi'i hymgorffori mewn proteinau firaol. Canfu'r ymchwilwyr fod dadactifadu H3N2 gan donnau electromagnetig ag amledd o 6 GHz a dwysedd pŵer o 486 W/m² wedi'i achosi'n bennaf gan rwygiad ffisegol y gragen oherwydd yr effaith atseinio [13]. Cynyddodd tymheredd yr ataliad H3N2 7°C yn unig ar ôl 15 munud o amlygiad, fodd bynnag, ar gyfer anactifadu'r firws H3N2 dynol trwy wresogi thermol, mae angen tymheredd uwchlaw 55°C [9]. Gwelwyd ffenomenau tebyg ar gyfer firysau fel SARS-CoV-2 a H3N1 [13, 14]. Yn ogystal, nid yw anactifadu firysau gan donnau electromagnetig yn arwain at ddiraddio genom RNA firaol [1,13,14]. Felly, hyrwyddwyd anactifadu'r firws H3N2 gan atseinio ffisegol yn hytrach nag amlygiad thermol [13].
O'i gymharu ag effaith thermol tonnau electromagnetig, mae anactifadu firysau trwy atseiniant corfforol yn gofyn am baramedrau dos is, sydd islaw'r safonau diogelwch microdon a sefydlwyd gan Sefydliad y Peirianwyr Trydanol ac Electroneg (IEEE) [2, 13]. Mae'r amledd atseiniol a'r dos pŵer yn dibynnu ar briodweddau ffisegol y firws, megis maint gronynnau ac hydwythedd, a gellir targedu pob firws o fewn yr amledd atseiniol yn effeithiol ar gyfer anactifadu. Oherwydd y gyfradd treiddiad uchel, absenoldeb ymbelydredd ïoneiddio, a diogelwch da, mae anactifadu firysau a gyfryngir gan effaith athermig CPET yn addawol ar gyfer trin clefydau malaen dynol a achosir gan firysau pathogenig [14, 26].
Yn seiliedig ar weithredu dadactifadu firysau yn y cyfnod hylif ac ar wyneb amrywiol gyfryngau, gall tonnau electromagnetig ddelio'n effeithiol ag aerosolau firaol [1, 26], sy'n ddatblygiad arloesol ac sydd o bwys mawr ar gyfer rheoli trosglwyddiad y firws ac atal trosglwyddiad y firws mewn cymdeithas rhag epidemig. Ar ben hynny, mae darganfod priodweddau cyseiniant ffisegol tonnau electromagnetig o bwys mawr yn y maes hwn. Cyn belled â bod amledd atseiniol firws penodol a thonnau electromagnetig yn hysbys, gellir targedu pob firws o fewn ystod amledd atseiniol y clwyf, na ellir ei gyflawni gyda dulliau dadactifadu firysau traddodiadol [13,14,26]. Mae dadactifadu electromagnetig firysau yn ymchwil addawol gyda gwerth a photensial ymchwil a chymhwysol gwych.
O'i gymharu â thechnoleg lladd firysau traddodiadol, mae gan donnau electromagnetig nodweddion amddiffyniad amgylcheddol syml, effeithiol ac ymarferol wrth ladd firysau oherwydd eu priodweddau ffisegol unigryw [2, 13]. Fodd bynnag, mae llawer o broblemau'n parhau. Yn gyntaf, mae gwybodaeth fodern yn gyfyngedig i briodweddau ffisegol tonnau electromagnetig, ac nid yw mecanwaith defnyddio ynni yn ystod allyrru tonnau electromagnetig wedi'i ddatgelu [10, 27]. Defnyddiwyd microdonnau, gan gynnwys tonnau milimetr, yn helaeth i astudio anactifadu firysau a'i fecanweithiau, fodd bynnag, nid yw astudiaethau o donnau electromagnetig ar amleddau eraill, yn enwedig ar amleddau o 100 kHz i 300 MHz ac o 300 GHz i 10 THz, wedi'u hadrodd. Yn ail, nid yw mecanwaith lladd firysau pathogenig gan donnau electromagnetig wedi'i egluro, a dim ond firysau sfferig a siâp gwialen sydd wedi'u hastudio [2]. Yn ogystal, mae gronynnau firws yn fach, yn rhydd o gelloedd, yn mwtaniad yn hawdd, ac yn lledaenu'n gyflym, a all atal anactifadu firysau. Mae angen gwella technoleg tonnau electromagnetig o hyd i oresgyn rhwystr anactifadu firysau pathogenig. Yn olaf, mae amsugno uchel o egni ymbelydrol gan foleciwlau pegynol yn y cyfrwng, fel moleciwlau dŵr, yn arwain at golli egni. Yn ogystal, gall effeithiolrwydd SRET gael ei effeithio gan sawl mecanwaith anhysbys mewn firysau [28]. Gall effaith SRET hefyd addasu'r firws i addasu i'w amgylchedd, gan arwain at wrthwynebiad i donnau electromagnetig [29].
Yn y dyfodol, mae angen gwella ymhellach dechnoleg anactifadu firysau gan ddefnyddio tonnau electromagnetig. Dylai ymchwil wyddonol sylfaenol anelu at egluro mecanwaith anactifadu firysau gan donnau electromagnetig. Er enghraifft, dylid egluro'n systematig fecanwaith defnyddio egni firysau pan gânt eu hamlygu i donnau electromagnetig, y mecanwaith manwl o weithred anthermol sy'n lladd firysau pathogenig, a mecanwaith effaith SRET rhwng tonnau electromagnetig a gwahanol fathau o firysau. Dylai ymchwil gymhwysol ganolbwyntio ar sut i atal amsugno gormodol o egni ymbelydredd gan foleciwlau pegynol, astudio effaith tonnau electromagnetig o wahanol amleddau ar wahanol firysau pathogenig, ac astudio effeithiau anthermol tonnau electromagnetig wrth ddinistrio firysau pathogenig.
Mae tonnau electromagnetig wedi dod yn ddull addawol ar gyfer dadactifadu firysau pathogenig. Mae gan dechnoleg tonnau electromagnetig fanteision llygredd isel, cost isel, ac effeithlonrwydd uchel o ran dadactifadu firysau pathogenau, a all oresgyn cyfyngiadau technoleg gwrthfeirws draddodiadol. Fodd bynnag, mae angen ymchwil pellach i bennu paramedrau technoleg tonnau electromagnetig ac egluro mecanwaith dadactifadu firysau.
Gall dos penodol o ymbelydredd tonnau electromagnetig ddinistrio strwythur a gweithgaredd llawer o firysau pathogenig. Mae effeithlonrwydd anactifadu firysau yn gysylltiedig yn agos ag amlder, dwysedd pŵer, ac amser amlygiad. Yn ogystal, mae mecanweithiau posibl yn cynnwys effeithiau thermol, athermol, a chyseiniant strwythurol trosglwyddo ynni. O'i gymharu â thechnolegau gwrthfeirysol traddodiadol, mae gan anactifadu firysau sy'n seiliedig ar donnau electromagnetig fanteision symlrwydd, effeithlonrwydd uchel a llygredd isel. Felly, mae anactifadu firysau a gyfryngir gan donnau electromagnetig wedi dod yn dechneg gwrthfeirysol addawol ar gyfer cymwysiadau yn y dyfodol.
U Yu. Dylanwad ymbelydredd microdon a plasma oer ar weithgaredd bioaerosol a mecanweithiau cysylltiedig. Prifysgol Peking. blwyddyn 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC ac eraill. Cyplu deuol atseiniol microdonnau ac osgiliadau acwstig cyfyngedig mewn bacwlofirysau. Adroddiad gwyddonol 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, ac eraill. Anactifadu HCV a HIV mewn microdon: dull newydd o atal trosglwyddo'r firws ymhlith defnyddwyr cyffuriau sy'n chwistrellu. Adroddiad gwyddonol 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Ymchwiliad ac Arsylwi Arbrofol ar Halogiad Dogfennau Ysbyty gan Ddiheintio Microdon [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Astudiaeth ragarweiniol Sun Wei o'r mecanwaith anactifadu ac effeithiolrwydd sodiwm dichloroisocyanad yn erbyn bacterioffag MS2. Prifysgol Sichuan. 2007.
Astudiaeth ragarweiniol Yang Li o effaith anactifadu a mecanwaith gweithredu o-phthalaldehyde ar bacterioffag MS2. Prifysgol Sichuan. 2007.
Wu Ye, Ms. Yao. Anactifadu firws a gludir yn yr awyr in situ gan ymbelydredd microdon. Bwletin Gwyddoniaeth Tsieineaidd. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. ac eraill. Mae coronafeirysau a poliofeirysau yn sensitif i bylsiau byr o ymbelydredd seiclotron band-W. Llythyr ar gemeg amgylcheddol. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, ac eraill. Anactifadu firws ffliw ar gyfer astudiaethau antigenigedd ac asesiadau ymwrthedd i atalyddion niwraminidase ffenoteipig. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Trosolwg o sterileiddio microdon. Gwyddoniaeth microfaethynnau Guangdong. 2013; 20(6):67-70.
Li Jizhi. Effeithiau Biolegol Anthermol Microdonnau ar Ficro-organebau Bwyd a Thechnoleg Sterileiddio Microdonnau [JJ Southwestern Nationalities University (Argraffiad Gwyddor Naturiol). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Dadnatureiddio protein pigyn SARS-CoV-2 ar ôl arbelydru microdon athermig. Adroddiad gwyddonol 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, ac eraill. Trosglwyddo ynni atseiniol strwythurol effeithlon o ficrodonnau i osgiliadau acwstig cyfyngedig mewn firysau. Adroddiad gwyddonol 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Therapi gwrthfeirysol wedi'i dargedu gan ddefnyddio therapi ymbelydredd nad yw'n ïoneiddio ar gyfer SARS-CoV-2 a pharatoi ar gyfer pandemig firaol: dulliau, dulliau, a nodiadau ymarfer ar gyfer cymhwysiad clinigol. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Sterileiddio microdon a ffactorau sy'n dylanwadu arno. Cylchgrawn Meddygol Tsieineaidd. 1993;(04):246-51.
Tudalen WJ, Martin WG Goroesiad microbau mewn poptai microdon. Gallwch J Microorganebau. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mae triniaeth microdon neu awtoclaf yn dinistrio heintusrwydd firws broncitis heintus a niwmofeirws adar, ond mae'n caniatáu iddynt gael eu canfod gan ddefnyddio adwaith cadwyn polymerase trawsgrifiad gwrthdro. clefyd dofednod. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Dileu cytomegalofeirws o laeth y fron mewn microdon: astudiaeth beilot. meddygaeth bwydo ar y fron. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, ac eraill. Amsugno cyseiniant microdon y firws SARS-CoV-2. Adroddiad Gwyddonol 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, ac ati. Dos angheuol UV-C (254 nm) o SARS-CoV-2. Diagnosteg golau Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, ac ati. Anactifadu SARS-CoV-2 yn gyflym ac yn llwyr gan UV-C. Adroddiad Gwyddonol 2020; 10(1):22421.