ผลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคและกลไกที่เกี่ยวข้อง: การทบทวนในวารสารไวรัสวิทยา

การติดเชื้อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้กลายเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญทั่วโลก ไวรัสสามารถติดเชื้อสิ่งมีชีวิตในเซลล์ทั้งหมดและทำให้เกิดการบาดเจ็บและความเสียหายที่แตกต่างกันซึ่งนำไปสู่โรคและแม้กระทั่งการเสียชีวิต ด้วยความชุกของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคสูงเช่นกลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันที่รุนแรง Coronavirus 2 (SARS-COV-2) มีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยในการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรค วิธีการดั้งเดิมสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคนั้นใช้งานได้จริง แต่มีข้อ จำกัด บางประการ ด้วยลักษณะของพลังการเจาะสูงการกำทอนทางกายภาพและไม่มีมลพิษคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้กลายเป็นกลยุทธ์ที่มีศักยภาพสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคและดึงดูดความสนใจที่เพิ่มขึ้น บทความนี้ให้ภาพรวมของสิ่งพิมพ์ล่าสุดเกี่ยวกับผลกระทบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคและกลไกของพวกเขารวมถึงโอกาสในการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรค
ไวรัสหลายชนิดแพร่กระจายอย่างรวดเร็วยังคงอยู่เป็นเวลานานมีการเกิดโรคสูงและสามารถทำให้เกิดโรคระบาดทั่วโลกและความเสี่ยงต่อสุขภาพที่ร้ายแรง การป้องกันการตรวจจับการทดสอบการกำจัดและการรักษาเป็นขั้นตอนสำคัญในการหยุดการแพร่กระจายของไวรัส การกำจัดไวรัสที่ทำให้เกิดโรคอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพรวมถึงการกำจัดการป้องกันการป้องกันและการกำจัดแหล่งที่มา การยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคโดยการทำลายทางสรีรวิทยาเพื่อลดการติดเชื้อการเกิดโรคและความสามารถในการสืบพันธุ์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัด วิธีการดั้งเดิมรวมถึงอุณหภูมิสูงสารเคมีและรังสีไอออไนซ์สามารถยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามวิธีการเหล่านี้ยังคงมีข้อ จำกัด บางประการ ดังนั้นยังคงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนากลยุทธ์ที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรค
การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีข้อดีของพลังงานที่เจาะสูงการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอการสั่นพ้องกับจุลินทรีย์และการปล่อยพลาสมาและคาดว่าจะกลายเป็นวิธีการปฏิบัติสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรค [1,2,3] ความสามารถของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้แสดงให้เห็นในศตวรรษที่ผ่านมา [4] ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้ดึงดูดความสนใจที่เพิ่มขึ้น บทความนี้กล่าวถึงผลกระทบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคและกลไกของพวกเขาซึ่งสามารถใช้เป็นคู่มือที่มีประโยชน์สำหรับการวิจัยขั้นพื้นฐานและประยุกต์
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของไวรัสสามารถสะท้อนฟังก์ชั่นเช่นการอยู่รอดและการติดเชื้อ มันแสดงให้เห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งความถี่สูงพิเศษ (UHF) และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง (EHF) สามารถขัดขวางสัณฐานวิทยาของไวรัสได้
Bacteriophage MS2 (MS2) มักใช้ในพื้นที่การวิจัยต่าง ๆ เช่นการประเมินการฆ่าเชื้อโรคการสร้างแบบจำลองจลน์ (น้ำ) และการจำแนกลักษณะทางชีวภาพของโมเลกุลของไวรัส [5, 6] วูพบว่าไมโครเวฟที่ 2450 MHz และ 700 W ทำให้เกิดการรวมตัวและการหดตัวอย่างมีนัยสำคัญของ phages น้ำ MS2 หลังจาก 1 นาทีของการฉายรังสีโดยตรง [1] หลังจากการตรวจสอบเพิ่มเติมพบว่ามีการสังเกตการหยุดพักบนพื้นผิวของ MS2 phage [7] Kaczmarczyk [8] เปิดเผยตัวอย่างของ Coronavirus 229E (COV-229E) ไปยังคลื่นมิลลิเมตรด้วยความถี่ 95 GHz และความหนาแน่นพลังงาน 70 ถึง 100 W/cm2 เป็นเวลา 0.1 วินาที รูขนาดใหญ่สามารถพบได้ในเปลือกทรงกลมขรุขระของไวรัสซึ่งนำไปสู่การสูญเสียเนื้อหา การสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถทำลายได้ในรูปแบบของไวรัส อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาเช่นรูปร่างเส้นผ่านศูนย์กลางและความเรียบของพื้นผิวหลังจากการสัมผัสกับไวรัสที่มีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เป็นที่รู้จัก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางสัณฐานวิทยาและความผิดปกติในการทำงานซึ่งสามารถให้ตัวชี้วัดที่มีคุณค่าและสะดวกสบายสำหรับการประเมินการยับยั้งไวรัส [1]
โครงสร้างของไวรัสมักจะประกอบด้วยกรดนิวคลีอิกภายใน (RNA หรือ DNA) และ capsid ภายนอก กรดนิวคลีอิกกำหนดคุณสมบัติทางพันธุกรรมและการจำลองแบบของไวรัส capsid เป็นชั้นนอกของหน่วยย่อยโปรตีนที่จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอ, นั่งร้านพื้นฐานและส่วนประกอบแอนติเจนของอนุภาคไวรัสและยังปกป้องกรดนิวคลีอิก ไวรัสส่วนใหญ่มีโครงสร้างซองจดหมายที่ประกอบด้วยไขมันและ glycoproteins นอกจากนี้โปรตีนซองจดหมายจะกำหนดความจำเพาะของตัวรับและทำหน้าที่เป็นแอนติเจนหลักที่ระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์สามารถรับรู้ได้ โครงสร้างที่สมบูรณ์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมบูรณ์และความมั่นคงทางพันธุกรรมของไวรัส
การวิจัยแสดงให้เห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า UHF สามารถทำลาย RNA ของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้ Wu [1] สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำโดยตรงของไวรัส MS2 ถึง 2450 MHz microwaves เป็นเวลา 2 นาทีและวิเคราะห์ยีนที่เข้ารหัสโปรตีน A, โปรตีน capsid, โปรตีนจำลองและโปรตีนที่แยกจากกัน RT-PCR) ยีนเหล่านี้ถูกทำลายอย่างต่อเนื่องด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้นและยังหายไปที่ความหนาแน่นพลังงานสูงสุด ตัวอย่างเช่นการแสดงออกของโปรตีน A ยีน (934 bp) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกำลัง 119 และ 385 W และหายไปอย่างสมบูรณ์เมื่อความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นเป็น 700 W ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ว่าคลื่นไฟฟ้าสามารถขึ้นอยู่กับปริมาณ
การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อโปรตีนไวรัสที่ทำให้เกิดโรคส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับผลกระทบทางความร้อนทางอ้อมต่อผู้ไกล่เกลี่ยและผลกระทบทางอ้อมต่อการสังเคราะห์โปรตีนเนื่องจากการทำลายกรดนิวคลีอิก [1, 3, 8, 9] อย่างไรก็ตามเอฟเฟกต์ Athermic สามารถเปลี่ยนขั้วหรือโครงสร้างของโปรตีนไวรัส [1, 10, 11] ผลโดยตรงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อโปรตีนโครงสร้างพื้นฐาน/ที่ไม่ใช่โครงสร้างเช่นโปรตีน capsid, โปรตีนซองจดหมายหรือโปรตีนสไปค์ของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคยังคงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการแนะนำว่าการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า 2 นาทีที่ความถี่ 2.45 GHz ที่มีกำลัง 700 W สามารถโต้ตอบกับประจุโปรตีนที่แตกต่างกันผ่านการก่อตัวของจุดร้อนและสนามไฟฟ้าที่สั่นสะเทือน
ซองจดหมายของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสามารถในการติดเชื้อหรือก่อให้เกิดโรค มีงานวิจัยหลายชิ้นรายงานว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ UHF และไมโครเวฟสามารถทำลายเปลือกของไวรัสที่ก่อให้เกิดโรคได้ ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นรูที่แตกต่างกันสามารถตรวจพบได้ในซองไวรัสของ coronavirus 229E หลังจากการสัมผัส 0.1 วินาทีกับคลื่นมิลลิเมตร 95 GHz ที่ความหนาแน่นพลังงาน 70 ถึง 100 W/cm2 [8] ผลของการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนท์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดความเครียดมากพอที่จะทำลายโครงสร้างของซองไวรัส สำหรับไวรัสที่ห่อหุ้มหลังจากการแตกของซองจดหมายการติดเชื้อหรือกิจกรรมบางอย่างมักจะลดลงหรือหายไปอย่างสมบูรณ์ [13, 14] หยาง [13] เปิดเผยไวรัสไข้หวัดใหญ่ H3N2 (H3N2) และไวรัสไข้หวัดใหญ่ H1N1 (H1N1) ไปยังไมโครเวฟที่ 8.35 GHz, 320 W/m²และ 7 GHz, 308 W/m²ตามลำดับเป็นเวลา 15 นาที เพื่อเปรียบเทียบสัญญาณ RNA ของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคที่สัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแบบจำลองที่กระจัดกระจายแช่แข็งและละลายทันทีในไนโตรเจนเหลวสำหรับหลายรอบ RT-PCR ได้ดำเนินการ ผลการวิจัยพบว่าสัญญาณ RNA ของทั้งสองรุ่นมีความสอดคล้องกันมาก ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าโครงสร้างทางกายภาพของไวรัสถูกรบกวนและโครงสร้างซองจดหมายถูกทำลายหลังจากสัมผัสกับรังสีไมโครเวฟ
กิจกรรมของไวรัสสามารถโดดเด่นด้วยความสามารถในการติดเชื้อซ้ำและถอดความ การติดเชื้อไวรัสหรือกิจกรรมมักจะประเมินโดยการวัด titers ของไวรัสโดยใช้การตรวจคราบจุลินทรีย์, การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเฉลี่ยยาติดเชื้อ (TCID50) หรือกิจกรรมยีนนักข่าว luciferase แต่ยังสามารถประเมินได้โดยตรงโดยการแยกไวรัสที่มีชีวิตหรือโดยการวิเคราะห์แอนติเจนของไวรัสความหนาแน่นของอนุภาคไวรัสการอยู่รอดของไวรัส ฯลฯ
มีรายงานว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า UHF, SHF และ EHF สามารถยับยั้งการละอองของไวรัสหรือไวรัสน้ำได้โดยตรง Wu [1] เปิดตัวสเปรย์ Bacteriophage MS2 ที่สร้างขึ้นโดย nebulizer ในห้องปฏิบัติการไปยังคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 2450 MHz และกำลัง 700 W เป็นเวลา 1.7 นาทีในขณะที่อัตราการรอดชีวิตของ Bacteriophage MS2 เพียง 8.66% เช่นเดียวกับสเปรย์ไวรัส MS2 91.3% ของน้ำ MS2 ถูกปิดการใช้งานภายใน 1.5 นาทีหลังจากได้รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเดียวกัน นอกจากนี้ความสามารถของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในการยับยั้งไวรัส MS2 นั้นมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความหนาแน่นของพลังงานและเวลาการสัมผัส อย่างไรก็ตามเมื่อประสิทธิภาพการปิดใช้งานถึงค่าสูงสุดประสิทธิภาพการปิดการใช้งานจะไม่สามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มเวลาการเปิดรับแสงหรือเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน ตัวอย่างเช่นไวรัส MS2 มีอัตราการรอดชีวิตน้อยที่สุด 2.65% ถึง 4.37% หลังจากได้รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 2450 MHz และ 700 W คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่พบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาได้รับแสงเพิ่มขึ้น Siddharta [3] การระงับการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่มีไวรัสไวรัสตับอักเสบซี (HCV)/ไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์ชนิดที่ 1 (HIV-1) ด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ของ 2450 MHz และกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการเกิดกระแสไฟฟ้า การแพร่เชื้อไวรัสแม้ว่าจะถูกเปิดเผยร่วมกัน เมื่อการเพาะเลี้ยงเซลล์ HCV และสารแขวนลอย HIV-1 ที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานต่ำที่มีความถี่ 2450 MHz, 90 W หรือ 180 W ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของไวรัส titer ที่กำหนดโดยกิจกรรมนักข่าว luciferase และการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการติดเชื้อไวรัส ที่ 600 และ 800 W เป็นเวลา 1 นาทีการติดเชื้อของไวรัสทั้งสองไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับกำลังของรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเวลาของการสัมผัสอุณหภูมิวิกฤต
Kaczmarczyk [8] ครั้งแรกแสดงให้เห็นถึงความตายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า EHF กับไวรัสที่ทำให้เกิดโรคในน้ำในปี 2021 พวกมันเปิดเผยตัวอย่างของ coronavirus 229E หรือ poliovirus (PV) ไปยังคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ประสิทธิภาพการหยุดทำงานของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคทั้งสองคือ 99.98% และ 99.375% ตามลำดับ ซึ่งบ่งชี้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า EHF มีโอกาสในการใช้งานในวงกว้างในสาขาการยับยั้งไวรัส
ประสิทธิภาพของการยับยั้งไวรัส UHF ได้รับการประเมินในสื่อต่าง ๆ เช่นน้ำนมแม่และวัสดุบางอย่างที่ใช้กันทั่วไปในบ้าน นักวิจัยเปิดเผยหน้ากากระงับความรู้สึกที่ปนเปื้อนด้วย adenovirus (ADV), poliovirus type 1 (PV-1), herpesvirus 1 (HV-1) และ rhinovirus (RHV) ไปยังรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ 2450 MHz และกำลัง 720 วัตต์ พวกเขารายงานว่าการทดสอบแอนติเจน ADV และ PV-1 กลายเป็นลบและ HV-1, PIV-3 และ RHV titers ลดลงเป็นศูนย์ซึ่งบ่งบอกถึงการหยุดการทำงานของไวรัสทั้งหมดหลังจากได้รับการสัมผัส 4 นาที [15, 16] Elhafi [17] swabs เปิดเผยโดยตรงที่ติดเชื้อไวรัสหลอดลมอักเสบติดเชื้อนก (IBV), ปอดบวมนก (APV), ไวรัสโรคนิวคาสเซิล (NDV) และไวรัสไข้หวัดใหญ่นก (AIV) ถึง 2450 MHz, 900 W เสียการติดเชื้อ ในหมู่พวกเขา APV และ IBV ถูกตรวจพบเพิ่มเติมในวัฒนธรรมของอวัยวะหลอดลมที่ได้รับจากตัวอ่อนเจี๊ยบของรุ่นที่ 5 แม้ว่าไวรัสจะไม่สามารถแยกได้ แต่ RT-PCR ยังตรวจพบกรดนิวคลีอิกของไวรัส Ben-Shoshan [18] เปิดเผยโดยตรง 2450 MHz, คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 750 W ถึง 15 cytomegalovirus (CMV) ตัวอย่างน้ำนมแม่บวกเป็นเวลา 30 วินาที การตรวจจับแอนติเจนโดยเปลือกหอยแสดงให้เห็นว่าการยับยั้ง CMV อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามที่ 500 W, 2 จาก 15 ตัวอย่างไม่ได้รับการยับยั้งอย่างสมบูรณ์ซึ่งบ่งชี้ถึงความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างประสิทธิภาพการหยุดทำงานและกำลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าหยาง [13] ทำนายความถี่เรโซแนนท์ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไวรัสตามแบบจำลองทางกายภาพที่จัดตั้งขึ้น การระงับอนุภาคไวรัส H3N2 ที่มีความหนาแน่น 7.5 × 1014 M-3 ผลิตโดยเซลล์ไตสุนัข Madin Darby Dog ที่ไวต่อไวรัส (MDCK) ถูกสัมผัสโดยตรงกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ 8 GHz และกำลัง 820 W/m²เป็นเวลา 15 นาที ระดับของการหยุดการทำงานของไวรัส H3N2 ถึง 100% อย่างไรก็ตามที่เกณฑ์ทางทฤษฎีของ 82 W/m2 มีเพียง 38% ของไวรัส H3N2 เท่านั้นที่ถูกปิดการใช้งานแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของการยับยั้งไวรัส EM-mediated นั้นสัมพันธ์กับความหนาแน่นของพลังงานอย่างใกล้ชิด จากการศึกษาครั้งนี้ Barbora [14] คำนวณช่วงความถี่เรโซแนนท์ (8.5–20 GHz) ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและ SARS-COV-2 และสรุปว่า 7.5 × 1014 m-3 ของ SARS-COV- 2 สัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟ การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้โดย Wang [19] แสดงให้เห็นว่าความถี่เรโซแนนท์ของ SARS-COV-2 คือ 4 และ 7.5 GHz ยืนยันการมีอยู่ของความถี่เรโซแนนท์ที่เป็นอิสระจากไวรัส titer
โดยสรุปเราสามารถพูดได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถส่งผลกระทบต่อละอองและสารแขวนลอยรวมถึงกิจกรรมของไวรัสบนพื้นผิว พบว่าประสิทธิผลของการยับยั้งนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความถี่และพลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสื่อที่ใช้สำหรับการเจริญเติบโตของไวรัส นอกจากนี้ความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้การสั่นพ้องทางกายภาพมีความสำคัญมากสำหรับการยับยั้งไวรัส [2, 13] จนถึงขณะนี้ผลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อกิจกรรมของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงการติดเชื้อ เนื่องจากกลไกที่ซับซ้อนมีงานวิจัยหลายชิ้นรายงานผลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อการจำลองแบบและการถอดรหัสของไวรัสที่ทำให้เกิดโรค
กลไกที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหยุดการทำงานของไวรัสมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชนิดของไวรัสความถี่และพลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตของไวรัส แต่ยังไม่ได้สำรวจส่วนใหญ่ การวิจัยล่าสุดได้มุ่งเน้นไปที่กลไกของการถ่ายโอนพลังงานความร้อน, athermal และโครงสร้างเรโซแนนท์
ผลกระทบความร้อนเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เกิดจากการหมุนความเร็วสูงการชนและแรงเสียดทานของโมเลกุลขั้วโลกในเนื้อเยื่อภายใต้อิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากคุณสมบัตินี้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเพิ่มอุณหภูมิของไวรัสเหนือธรณีประตูของการทนต่อสรีรวิทยาทำให้เกิดการตายของไวรัส อย่างไรก็ตามไวรัสมีโมเลกุลขั้วโลกน้อยซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลกระทบทางความร้อนโดยตรงต่อไวรัสนั้นหายาก [1] ในทางตรงกันข้ามมีโมเลกุลขั้วโลกอีกมากมายในสื่อและสิ่งแวดล้อมเช่นโมเลกุลของน้ำซึ่งเคลื่อนที่ตามสนามไฟฟ้าสลับกันตื่นเต้นด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อนผ่านแรงเสียดทาน ความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังไวรัสเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ เมื่อเกินขีด จำกัด ของความอดทนกรดนิวคลีอิกและโปรตีนจะถูกทำลายซึ่งในที่สุดก็ช่วยลดการติดเชื้อและแม้กระทั่งยับยั้งไวรัส
หลายกลุ่มได้รายงานว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถลดการติดเชื้อของไวรัสผ่านการสัมผัสกับความร้อน [1, 3, 8] Kaczmarczyk [8] สัมผัสกับ coronavirus 229e ไปยังคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ 95 GHz ที่มีความหนาแน่นพลังงาน 70 ถึง 100 W/cm²เป็น 0.2-0.7 วินาที ผลการศึกษาพบว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 100 ° C ในระหว่างกระบวนการนี้มีส่วนทำให้เกิดการทำลายสัณฐานวิทยาของไวรัสและลดกิจกรรมของไวรัส ผลกระทบความร้อนเหล่านี้สามารถอธิบายได้โดยการกระทำของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในโมเลกุลของน้ำโดยรอบ Siddharta [3] สารแขวนลอยที่มีการเพาะเลี้ยงเซลล์ HCV ที่ได้รับการฉายรังสีของจีโนไทป์ที่แตกต่างกันรวมถึง GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT6A และ GT7A ด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูง 2450 MHz จาก 26 ° C ถึง 92 ° C รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าลดการติดเชื้อของไวรัสหรือยับยั้งไวรัสอย่างสมบูรณ์ แต่ HCV สัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่พลังงานต่ำ (90 หรือ 180 W, 3 นาที) หรือสูงกว่า (600 หรือ 800 W, 1 นาที) ในขณะที่ไม่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในไวรัสไม่พบการติดเชื้อหรือกิจกรรม
ผลลัพธ์ข้างต้นบ่งชี้ว่าผลกระทบความร้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการติดเชื้อหรือกิจกรรมของไวรัสที่ทำให้เกิดโรค นอกจากนี้การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าผลกระทบทางความร้อนของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า UV-C และการให้ความร้อนแบบธรรมดา [8, 20, 21, 22, 23, 24]
นอกเหนือจากผลกระทบความร้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังสามารถเปลี่ยนขั้วของโมเลกุลเช่นโปรตีนจุลินทรีย์และกรดนิวคลีอิกทำให้โมเลกุลหมุนและสั่นสะเทือนส่งผลให้ความมีชีวิตลดลงหรือเสียชีวิต [10] เป็นที่เชื่อกันว่าการสลับขั้วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรวดเร็วทำให้เกิดโพลาไรซ์โปรตีนซึ่งนำไปสู่การบิดและความโค้งของโครงสร้างโปรตีนและในที่สุดไปสู่การสูญเสียโปรตีน [11]
ผลกระทบที่ไม่ใช่ความร้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อการยับยั้งไวรัสยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่การศึกษาส่วนใหญ่แสดงผลลัพธ์เชิงบวก [1, 25] ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเจาะโปรตีนซองจดหมายของไวรัส MS2 ได้โดยตรงและทำลายกรดนิวคลีอิกของไวรัส นอกจากนี้สเปรย์ไวรัส MS2 นั้นมีความไวต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากกว่า MS2 ที่เป็นน้ำ เนื่องจากโมเลกุลขั้วน้อยกว่าเช่นโมเลกุลของน้ำในสภาพแวดล้อมรอบ ๆ สเปรย์ไวรัส MS2 ผลกระทบของโรคหลอดเลือดสมองอาจมีบทบาทสำคัญในการยับยั้งไวรัสคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า [1]
ปรากฏการณ์ของการกำทอนหมายถึงแนวโน้มของระบบทางกายภาพที่จะดูดซับพลังงานมากขึ้นจากสภาพแวดล้อมที่ความถี่ตามธรรมชาติและความยาวคลื่น เสียงสะท้อนเกิดขึ้นในหลาย ๆ ที่ในธรรมชาติ เป็นที่ทราบกันดีว่าไวรัสสะท้อนกับไมโครเวฟที่มีความถี่เดียวกันในโหมดอะคูสติกไดโพลที่ จำกัด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ [2, 13, 26] โหมดเรโซแนนท์ของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไวรัสกำลังดึงดูดความสนใจมากขึ้นเรื่อย ๆ ผลของการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์โครงสร้างที่มีประสิทธิภาพ (SRET) จากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังการแกว่งอะคูสติกปิด (CAV) ในไวรัสสามารถนำไปสู่การแตกของเยื่อหุ้มเซลล์ไวรัสเนื่องจากการสั่นสะเทือนแกนกลาง นอกจากนี้ประสิทธิผลโดยรวมของ SRET นั้นเกี่ยวข้องกับธรรมชาติของสิ่งแวดล้อมซึ่งขนาดและค่า pH ของอนุภาคไวรัสจะกำหนดความถี่เรโซแนนท์และการดูดซับพลังงานตามลำดับ [2, 13, 19]
ผลการสั่นพ้องทางกายภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการยับยั้งไวรัสที่ห่อหุ้มซึ่งล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ bilayer ที่ฝังอยู่ในโปรตีนไวรัส นักวิจัยพบว่าการปิดการใช้งานของ H3N2 โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 6 GHz และความหนาแน่นพลังงาน 486 W/m²ส่วนใหญ่เกิดจากการแตกทางกายภาพของเปลือก อุณหภูมิของการระงับ H3N2 เพิ่มขึ้นเพียง 7 ° C หลังจากการสัมผัส 15 นาทีอย่างไรก็ตามสำหรับการยับยั้งไวรัส H3N2 ของมนุษย์โดยการให้ความร้อนด้วยความร้อนจำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงกว่า 55 ° C [9] ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันได้รับการสังเกตสำหรับไวรัสเช่น SARS-COV-2 และ H3N1 [13, 14] นอกจากนี้การยับยั้งไวรัสด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้นำไปสู่การสลายตัวของจีโนม RNA ของไวรัส [1,13,14] ดังนั้นการยับยั้งไวรัส H3N2 ได้รับการส่งเสริมโดยการสั่นพ้องทางกายภาพมากกว่าการสัมผัสกับความร้อน [13]
เมื่อเปรียบเทียบกับผลกระทบความร้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าการยับยั้งไวรัสโดยการสั่นพ้องทางกายภาพนั้นต้องการพารามิเตอร์ปริมาณที่ต่ำกว่าซึ่งต่ำกว่ามาตรฐานความปลอดภัยของไมโครเวฟที่กำหนดโดยสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) [2, 13] ความถี่เรโซแนนท์และปริมาณพลังงานขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของไวรัสเช่นขนาดของอนุภาคและความยืดหยุ่นและไวรัสทั้งหมดภายในความถี่เรโซแนนท์สามารถกำหนดเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการปิดการใช้งาน เนื่องจากอัตราการเจาะที่สูงการขาดรังสีไอออไนซ์และความปลอดภัยที่ดีการยับยั้งไวรัสเป็นสื่อกลางโดยผลกระทบของ Athermic ของ CPET นั้นสัญญาว่าจะรักษาโรคมะเร็งของมนุษย์ที่เกิดจากไวรัสที่ทำให้เกิดโรค [14, 26]
ขึ้นอยู่กับการใช้งานของไวรัสในเฟสของเหลวและบนพื้นผิวของสื่อต่าง ๆ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถจัดการกับละอองของไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ [1, 26] ซึ่งเป็นความก้าวหน้าและมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมการแพร่กระจายของไวรัสและป้องกันการแพร่กระจายของไวรัสในสังคม การระบาด. ยิ่งไปกว่านั้นการค้นพบคุณสมบัติการสั่นพ้องทางกายภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความสำคัญอย่างยิ่งในสาขานี้ ตราบใดที่ความถี่เรโซแนนท์ของไวรัสและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเป็นที่รู้จักไวรัสทั้งหมดภายในช่วงความถี่เรโซแนนท์ของแผลสามารถกำหนดเป้าหมายได้ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการยับยั้งไวรัสแบบดั้งเดิม [13,14,26] การยับยั้งการทำงานของไวรัสแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นการวิจัยที่มีแนวโน้มพร้อมการวิจัยที่ยอดเยี่ยมและคุณค่าและศักยภาพที่นำไปใช้
เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการฆ่าไวรัสแบบดั้งเดิมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีลักษณะของการป้องกันสิ่งแวดล้อมที่เรียบง่ายมีประสิทธิภาพและใช้งานได้จริงเมื่อฆ่าไวรัสเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ [2, 13] อย่างไรก็ตามปัญหามากมายยังคงอยู่ ประการแรกความรู้สมัยใหม่นั้น จำกัด อยู่ที่คุณสมบัติทางกายภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและกลไกการใช้พลังงานในระหว่างการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังไม่ได้รับการเปิดเผย [10, 27] ไมโครเวฟรวมถึงคลื่นมิลลิเมตรถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อศึกษาการยับยั้งไวรัสและกลไกของมันอย่างไรก็ตามการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่อื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความถี่จาก 100 kHz ถึง 300 MHz และจาก 300 GHz ถึง 10 THz ประการที่สองกลไกการฆ่าไวรัสที่ทำให้เกิดโรคด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังไม่ได้รับการอธิบายและมีการศึกษาไวรัสทรงกลมและรูปก้านเท่านั้น [2] นอกจากนี้อนุภาคไวรัสมีขนาดเล็กปราศจากเซลล์กลายพันธุ์ได้ง่ายและแพร่กระจายอย่างรวดเร็วซึ่งสามารถป้องกันการยับยั้งไวรัส เทคโนโลยีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังคงต้องได้รับการปรับปรุงเพื่อเอาชนะอุปสรรค์ของไวรัสที่ทำให้เกิดโรค ในที่สุดการดูดซึมพลังงานรังสีสูงโดยโมเลกุลขั้วโลกในตัวกลางเช่นโมเลกุลของน้ำส่งผลให้สูญเสียพลังงาน นอกจากนี้ประสิทธิภาพของ SRET อาจได้รับผลกระทบจากกลไกที่ไม่ปรากฏชื่อหลายอย่างในไวรัส [28] เอฟเฟกต์ SRET ยังสามารถปรับเปลี่ยนไวรัสเพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมซึ่งส่งผลให้เกิดความต้านทานต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า [29]
ในอนาคตเทคโนโลยีการยับยั้งไวรัสโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานควรมีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายกลไกการยับยั้งไวรัสด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นกลไกของการใช้พลังงานของไวรัสเมื่อสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากลไกรายละเอียดของการกระทำที่ไม่ใช่ความร้อนซึ่งฆ่าไวรัสที่ทำให้เกิดโรคและกลไกของผลกระทบ SRET ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไวรัสชนิดต่าง ๆ การวิจัยประยุกต์ควรมุ่งเน้นไปที่วิธีการป้องกันการดูดซึมพลังงานรังสีมากเกินไปโดยโมเลกุลขั้วโลกศึกษาผลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ที่แตกต่างกันต่อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคต่างๆและศึกษาผลกระทบที่ไม่ใช่ความร้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการทำลายไวรัสที่เกิดขึ้น
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้กลายเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มสำหรับการยับยั้งไวรัสที่ทำให้เกิดโรค เทคโนโลยีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีข้อดีของมลพิษต่ำต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพการยับยั้งไวรัสเชื้อโรคสูงซึ่งสามารถเอาชนะข้อ จำกัด ของเทคโนโลยีต่อต้านไวรัสแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของเทคโนโลยีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและอธิบายกลไกของการยับยั้งไวรัส
ปริมาณรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางชนิดสามารถทำลายโครงสร้างและกิจกรรมของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคจำนวนมาก ประสิทธิภาพของการยับยั้งไวรัสมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความถี่ความหนาแน่นของพลังงานและเวลาการสัมผัส นอกจากนี้กลไกที่มีศักยภาพ ได้แก่ ผลกระทบความร้อน, ATHERMAL และการสั่นพ้องของโครงสร้างของการถ่ายโอนพลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีต้านไวรัสแบบดั้งเดิมการยับยั้งไวรัสคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีข้อดีของความเรียบง่ายประสิทธิภาพสูงและมลพิษต่ำ ดังนั้นการยับยั้งไวรัสคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงกลายเป็นเทคนิคการต้านไวรัสที่มีแนวโน้มสำหรับการใช้งานในอนาคต
คุณหยู อิทธิพลของการแผ่รังสีไมโครเวฟและพลาสมาเย็นต่อกิจกรรม bioaerosol และกลไกที่เกี่ยวข้อง มหาวิทยาลัยปักกิ่ง ปี 2556
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen Hy, Wang HC และคณะ การเชื่อมต่อไดโพลแบบเรโซแนนท์ของไมโครเวฟและการแกว่งเสียงที่ จำกัด ใน baculoviruses รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2017; 7 (1): 4611
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. การยับยั้งการทำงานของ HCV และ HIV ไมโครเวฟ: วิธีการใหม่ในการป้องกันการแพร่เชื้อไวรัสระหว่างผู้ใช้ยาฉีด รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2016; 6: 36619
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, QV HL การตรวจสอบและการสังเกตการทดลองการปนเปื้อนของเอกสารโรงพยาบาลโดยการฆ่าเชื้อโรคไมโครเวฟ [J] วารสารการแพทย์จีน 2530; 4: 221-2
การศึกษาเบื้องต้นของ Sun Wei เกี่ยวกับกลไกการยับยั้งและประสิทธิภาพของโซเดียมไดคลอโรไซยาเนตต่อแบคทีเรีย MS2 มหาวิทยาลัยเสฉวน 2550.
การศึกษาเบื้องต้นของหยางหลี่เกี่ยวกับผลการยับยั้งและกลไกการออกฤทธิ์ของ o-phthalaldehyde ใน bacteriophage MS2 มหาวิทยาลัยเสฉวน 2550.
Wu Ye, Ms. Yao การยับยั้งไวรัสทางอากาศในแหล่งกำเนิดโดยการแผ่รังสีไมโครเวฟ แถลงการณ์วิทยาศาสตร์จีน 2014; 59 (13): 1438-45
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S. , Pilosof M. , Levy N. , Einat M. et al. coronaviruses และ polioviruses มีความไวต่อพัลส์สั้นของรังสี cyclotron w-band จดหมายเกี่ยวกับเคมีสิ่งแวดล้อม 2021; 19 (6): 3967-72
Yonges M, Liu VM, Van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. การยับยั้งไวรัสไข้หวัดใหญ่สำหรับการศึกษาแอนติเจนและการตรวจความต้านทานต่อสารยับยั้งฟีโนไทป์ neuraminidase วารสารจุลชีววิทยาคลินิก 2010; 48 (3): 928-40
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. ภาพรวมของการฆ่าเชื้อไมโครเวฟ Guangdong Micronutrient Science 2013; 20 (6): 67-70
Li Jizhi ผลกระทบทางชีวภาพที่ไม่ได้รับความร้อนจากไมโครเวฟต่อจุลินทรีย์อาหารและเทคโนโลยีการฆ่าเชื้อไมโครเวฟ [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition) 2549; 6: 1219–22
Afagi P, LaPolla MA, Gandhi K. SARS-COV-2 การสูญเสียโปรตีนสไปค์โปรตีนเมื่อการฉายรังสีไมโครเวฟ รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2021; 11 (1): 23373
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang Yr, et al. การถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนท์โครงสร้างที่มีประสิทธิภาพจากไมโครเวฟไปยังการแกว่งอะคูสติก จำกัด ในไวรัส รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2015; 5: 18030
Barbora A, Minnes R. กำหนดเป้าหมายการรักษาด้วยยาต้านไวรัสโดยใช้การรักษาด้วยรังสีที่ไม่ใช่ไอออนสำหรับ SARS-COV-2 และการเตรียมการสำหรับการแพร่ระบาดของไวรัส: วิธีการวิธีการและบันทึกการปฏิบัติสำหรับการใช้งานทางคลินิก plos หนึ่ง 2021; 16 (5): E0251780
Yang Huiming การทำหมันไมโครเวฟและปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อมัน วารสารการแพทย์จีน 1993; (04): 246-51
Page WJ, Martin WG การอยู่รอดของจุลินทรีย์ในเตาอบไมโครเวฟ คุณสามารถ j จุลินทรีย์ 1978; 24 (11): 1431-3
Elhafi G. , Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Microwave หรือ Autoclave Treatment ทำลายการติดเชื้อของไวรัสหลอดลมอักเสบติดเชื้อและโรคปอดอักเสบจากนก แต่ช่วยให้ตรวจพบได้โดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอร์ โรคสัตว์ปีก 2004; 33 (3): 303-6
Ben-Shoshan M. , Mandel D. , Lubezki R. , Dollberg S. , Mimouni FB Microwave กำจัด cytomegalovirus จากน้ำนมแม่: การศึกษานำร่อง ยาเลี้ยงลูกด้วยนมแม่ 2016; 11: 186-7
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih Sr, et al. การดูดซับคลื่นไมโครเวฟของไวรัส SARS-COV-2 รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2022; 12 (1): 12596
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH ฯลฯ UV-C (254 nm) ปริมาณที่ร้ายแรงของ SARS-COV-2 การวินิจฉัยแสง Photodyne Ther 2020; 32: 101995
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M ฯลฯ อย่างรวดเร็วและหยุดการทำงานของ SARS-COV-2 โดย UV-C รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2020; 10 (1): 22421