Auswierkunge vun elektromagnetesche Wellen op pathogen Virussen a verwandte Mechanismen: eng Iwwerpréiwung am Journal of Virology

Pathogen Viralinfektiounen sinn weltwäit zu engem grousse Problem fir d'ëffentlech Gesondheet ginn. Viren kënnen all Zellorganismen infizéieren a verschidde Grad vu Verletzungen a Schued verursaachen, wat zu Krankheeten a souguer zum Doud féiere kann. Mat der Verbreedung vun héichpathogene Viren, wéi zum Beispill dem Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), besteet en dréngende Besoin fir effektiv a sécher Methoden z'entwéckelen, fir pathogen Viren ze inaktivéieren. Traditionell Methoden fir d'Inaktivéierung vu pathogene Viren si praktesch, hunn awer e puer Aschränkungen. Mat de Charakteristike vun héijer Penetratiounskraaft, kierperlecher Resonanz a kenger Verschmotzung sinn elektromagnetesch Wellen zu enger potenzieller Strategie fir d'Inaktivéierung vu pathogene Viren ginn a zéien ëmmer méi Opmierksamkeet op sech. Dësen Artikel gëtt en Iwwerbléck iwwer rezent Publikatiounen iwwer den Impakt vun elektromagnetesche Wellen op pathogen Viren an hir Mechanismen, souwéi d'Perspektiven fir d'Benotzung vun elektromagnetesche Wellen fir d'Inaktivéierung vu pathogene Viren, souwéi nei Iddien a Methoden fir sou eng Inaktivéierung.
Vill Viren verbreeden sech séier, bestoe laang, si héichpathogen a kënne weltwäit Epidemien a schlëmm Gesondheetsrisiken ausléisen. Präventioun, Detektioun, Tester, Eradikatioun a Behandlung si Schlësselschrëtt fir d'Verbreedung vum Virus ze stoppen. Eng séier an effizient Eliminatioun vu pathogene Viren ëmfaasst prophylaktesch, schützend an Eliminatioun vun der Quell. D'Inaktivéierung vu pathogene Viren duerch physiologesch Zerstéierung fir hir Infektiounsfäegkeet, Pathogenitéit a Reproduktiounskapazitéit ze reduzéieren ass eng effektiv Method fir hir Eliminatioun. Traditionell Methoden, dorënner Héichtemperatur, Chemikalien an ioniséierend Stralung, kënnen pathogen Viren effektiv inaktivéieren. Dës Methoden hunn awer nach ëmmer e puer Aschränkungen. Dofir gëtt et nach ëmmer e dréngende Besoin fir innovativ Strategien fir d'Inaktivéierung vu pathogene Viren z'entwéckelen.
D'Emissioun vun elektromagnetesche Wellen huet d'Virdeeler vun héijer Penetratiounskraaft, schneller an gläichméisseger Erwiermung, Resonanz mat Mikroorganismen a Plasmafräisetzung, a soll zu enger praktescher Method fir d'Inaktivéierung vu pathogene Virussen ginn [1,2,3]. D'Fäegkeet vun elektromagnetesche Wellen, pathogene Virussen ze inaktivéieren, gouf am leschte Joerhonnert nogewisen [4]. An de leschte Joren huet d'Benotzung vun elektromagnetesche Wellen fir d'Inaktivéierung vu pathogene Virussen ëmmer méi Opmierksamkeet op sech gezunn. Dësen Artikel diskutéiert den Effekt vun elektromagnetesche Wellen op pathogene Virussen an hir Mechanismen, wat als nëtzleche Guide fir Grond- a Gebrauchsfuerschung dénge kann.
Déi morphologesch Charakteristike vu Virussen kënnen Funktiounen ewéi Iwwerliewe an Infektiounsfäegkeet reflektéieren. Et gouf gewisen, datt elektromagnetesch Wellen, besonnesch ultrahéichfrequent (UHF) an ultrahéichfrequent (EHF) elektromagnetesch Wellen, d'Morphologie vu Virussen stéiere kënnen.
De Bakteriophage MS2 (MS2) gëtt dacks a verschiddene Fuerschungsberäicher benotzt, wéi z. B. Desinfektiounsevaluatioun, kinetesch Modelléierung (wässereg) a biologesch Charakteriséierung vu virale Molekülen [5, 6]. De Wu huet festgestallt, datt Mikrowellen mat 2450 MHz a 700 W eng Aggregatioun an eng bedeitend Schrumpfung vun MS2-aquatesche Phagen no 1 Minutt direkter Bestrahlung verursaacht hunn [1]. No weiderer Ënnersichung gouf och e Broch an der Uewerfläch vum MS2-Phag observéiert [7]. De Kaczmarczyk [8] huet Suspensione vu Prouwe vum Coronavirus 229E (CoV-229E) fir 0,1 Sekonnen Millimeterwellen mat enger Frequenz vun 95 GHz an enger Leeschtungsdicht vun 70 bis 100 W/cm2 ausgesat. Grouss Lächer kënnen an der rauer kugelfërmeger Schuel vum Virus fonnt ginn, wat zum Verloscht vu sengem Inhalt féiert. D'Beliichtung mat elektromagnetesche Wellen kann fir viral Formen zerstéierend sinn. Ännerungen an de morphologeschen Eegeschaften, wéi Form, Duerchmiesser a Gläichheet vun der Uewerfläch, no der Belaaschtung vum Virus mat elektromagnetescher Stralung sinn awer onbekannt. Dofir ass et wichteg, d'Bezéiung tëscht morphologeschen Eegeschaften a funktionelle Stéierungen ze analyséieren, wat wäertvoll an praktesch Indikatoren fir d'Bewäertung vun der Virusinaktivatioun ka liwweren [1].
D'Virusstruktur besteet normalerweis aus enger interner Nukleinsäure (RNA oder DNA) an engem externen Kapsid. Nukleinsäuren bestëmmen d'genetesch an d'Replikatiounseigenschaften vu Virussen. De Kapsid ass déi baussenzeg Schicht vu reegelméisseg arrangéierte Protein-Ënnereenheeten, de Basis-Gerüst an d'antigenesch Komponent vu virale Partikelen, a schützt och Nukleinsäuren. Déi meescht Virussen hunn eng Hüllstruktur, déi aus Lipiden a Glykoproteinen besteet. Zousätzlech bestëmmen d'Hüllproteinen d'Spezifizitéit vun de Rezeptoren a déngen als Haaptantigenen, déi den Immunsystem vum Wirt erkennen kann. Déi komplett Struktur garantéiert d'Integritéit an d'genetesch Stabilitéit vum Virus.
Fuerschung huet gewisen, datt elektromagnetesch Wellen, besonnesch UHF-elektromagnetesch Wellen, d'RNA vu krankheetserreegende Viren beschiedege kënnen. De Wu [1] huet d'wässerlech Ëmwelt vum MS2-Virus 2 Minutten laang direkt 2450 MHz-Mikrowellen ausgesat an d'Genen, déi Protein A, Kapsidprotein, Replikaseprotein a Spaltprotein kodéieren, duerch Gelelektrophorese a Reverse-Transkriptiouns-Polymerase-Kettenreaktioun (RT-PCR) analyséiert. Dës Genen goufen progressiv mat zouhuelender Leeschtungsdicht zerstéiert a souguer bei der héchster Leeschtungsdicht verschwonnen. Zum Beispill ass d'Expressioun vum Protein A-Gen (934 bp) no der Belaaschtung mat elektromagnetesche Wellen mat enger Leeschtung vun 119 an 385 W däitlech erofgaangen a komplett verschwonnen, wéi d'Leeschtungsdicht op 700 W erhéicht gouf. Dës Donnéeë weisen drop hin, datt elektromagnetesch Wellen, ofhängeg vun der Dosis, d'Struktur vun den Nukleinsäuren vu Viren zerstéiere kënnen.
Rezent Studien hunn gewisen, datt den Effekt vun elektromagnetesche Wellen op pathogen viral Proteinen haaptsächlech op hirem indirekten thermeschen Effekt op Mediatoren an hirem indirekten Effekt op d'Proteinsynthese baséiert, well Nukleinsäuren zerstéiert ginn [1, 3, 8, 9]. Athermesch Effekter kënnen awer och d'Polaritéit oder d'Struktur vu virale Proteinen änneren [1, 10, 11]. Den direkten Effekt vun elektromagnetesche Wellen op fundamental strukturell/net-strukturell Proteinen, wéi Kapsidproteinen, Hüllproteinen oder Spikeproteinen vu pathogene Viren, brauch nach weider Studien. Et gouf viru kuerzem virgeschloen, datt 2 Minutte elektromagnetesch Stralung mat enger Frequenz vun 2,45 GHz an enger Leeschtung vu 700 W mat verschiddene Fraktioune vu Proteinladungen duerch d'Bildung vun Hotspots an oszilléierend elektresch Felder duerch reng elektromagnetesch Effekter interagéiere kënnen [12].
D'Hülle vun engem pathogene Virus ass enk mat senger Fäegkeet verbonnen, ze infizéieren oder Krankheeten ze verursaachen. Verschidde Studien hunn bericht, datt UHF- a Mikrowellenelektromagnetwellen d'Hülle vu krankheetserreegende Virussen zerstéiere kënnen. Wéi uewe scho gesot, kënnen däitlech Lächer an der viraler Hülle vum Coronavirus 229E no enger Belaaschtung vun 0,1 Sekonnen mat der 95 GHz Millimeterwelle bei enger Leeschtungsdicht vun 70 bis 100 W/cm2 nogewise ginn [8]. Den Effekt vum resonanten Energietransfer vun elektromagnetesche Wellen kann genuch Stress verursaachen, fir d'Struktur vun der Virushülle ze zerstéieren. Bei hüllege Virussen hëlt no engem Broch vun der Hülle normalerweis d'Infektiounsfäegkeet oder eng gewëssen Aktivitéit of oder geet komplett verluer [13, 14]. Yang [13] huet den H3N2 (H3N2) Grippevirus an den H1N1 (H1N1) Grippevirus 15 Minutte laang Mikrowellen mat 8,35 GHz, 320 W/m² respektiv 7 GHz, 308 W/m² ausgesat. Fir d'RNA-Signaler vu pathogene Virussen ze vergläichen, déi elektromagnetesche Wellen ausgesat waren, mat engem fragmentéierte Modell, dat fir e puer Zyklen a flëssegem Stéckstoff agefruer an direkt opgetaut gouf, gouf RT-PCR duerchgefouert. D'Resultater hunn gewisen, datt d'RNA-Signaler vun den zwee Modeller ganz konsequent sinn. Dës Resultater weisen drop hin, datt déi physikalesch Struktur vum Virus no der Belaaschtung mat Mikrowellenstralung zerstéiert gëtt.
D'Aktivitéit vun engem Virus kann duerch seng Fäegkeet charakteriséiert ginn, sech ze infizéieren, ze replizéieren an ze transkribéieren. Viral Infektiounsfäegkeet oder Aktivitéit gëtt normalerweis duerch d'Miessung vu viralen Titeren mat Plaque-Assays, der medianer Infektiounsdosis an Tissuekulturen (TCID50) oder der Luciferase-Reportergenaktivitéit bewäert. Awer si kann och direkt bewäert ginn, andeems e liewege Virus isoléiert gëtt oder andeems viral Antigenen, viral Partikeldicht, Virusiwwerliewensdauer, etc. analyséiert ginn.
Et gouf bericht, datt UHF-, SHF- an EHF-elektromagnetesch Wellen viral Aerosoler oder waassergebonne Viren direkt inaktivéiere kënnen. De Wu [1] huet MS2-Bakteriophage-Aerosol, deen vun engem Laborvernebler generéiert gouf, fir 1,7 Minutten elektromagnetesche Wellen mat enger Frequenz vun 2450 MHz an enger Leeschtung vu 700 W ausgesat, während d'Iwwerliewensquote vun MS2-Bakteriophagen nëmmen 8,66% war. Ähnlech wéi beim MS2-Virus-Aerosol goufen 91,3% vum wässeregen MS2 bannent 1,5 Minutten no der Belaaschtung mat der selwechter Dosis elektromagnetesche Wellen inaktivéiert. Zousätzlech war d'Fäegkeet vun der elektromagnetescher Stralung, den MS2-Virus ze inaktivéieren, positiv mat der Leeschtungsdicht an der Belaaschtungszäit korreléiert. Wann d'Deaktivéierungseffizienz awer hire maximale Wäert erreecht, kann d'Deaktivéierungseffizienz net duerch d'Erhéijung vun der Belaaschtungszäit oder d'Erhéijung vun der Leeschtungsdicht verbessert ginn. Zum Beispill hat den MS2-Virus eng minimal Iwwerliewensquote vun 2,65% bis 4,37% no der Belaaschtung mat 2450 MHz an 700 W elektromagnetesche Wellen, a keng bedeitend Ännerunge goufen mat der Erhéijung vun der Belaaschtungszäit festgestallt. De Siddharta [3] huet eng Zellkultursuspensioun mat Hepatitis C Virus (HCV)/Mënschlechen Immunodefizienzvirus Typ 1 (HIV-1) mat elektromagnetesche Wellen op enger Frequenz vun 2450 MHz an enger Leeschtung vun 360 W bestraalt. Si hunn festgestallt, datt d'Virus-Titer no 3 Minutte Belaaschtung däitlech erofgaange sinn, wat drop hiweist, datt elektromagnetesch Wellenstralung géint HCV- an HIV-1-Infektioun effektiv ass an hëlleft, d'Iwwerdroung vum Virus ze verhënneren, och wann se zesumme beliicht ginn. Bei der Bestrahlung vun HCV-Zellkulturen an HIV-1-Suspensioune mat elektromagnetesche Wellen mat gerénger Leeschtung mat enger Frequenz vun 2450 MHz, 90 W oder 180 W gouf keng Ännerung vum Virus-Titer, bestëmmt duerch d'Luciferase-Reporteraktivitéit, an eng bedeitend Ännerung vun der viraler Infektiounsfäegkeet observéiert. Bei 600 an 800 W fir 1 Minutt ass d'Infektiounsfäegkeet vun deenen zwou Viren net bedeitend erofgaang, wat ugeholl gëtt, datt et mat der Kraaft vun der elektromagnetescher Wellenstralung an der Zäit vun der kritescher Temperaturbelaaschtung zesummenhänkt.
De Kaczmarczyk [8] huet 2021 fir d'éischt d'Todalitéit vun EHF-elektromagnetesche Wellen géint pathogen Virussen, déi duerch Waasser iwwerdroe ginn, demonstréiert. Si hunn Prouwe vum Coronavirus 229E oder Poliovirus (PV) fir 2 Sekonnen elektromagnetesche Wellen mat enger Frequenz vun 95 GHz an enger Leeschtungsdicht vun 70 bis 100 W/cm2 ausgesat. D'Inaktivéierungseffizienz vun den zwou pathogene Virussen war 99,98% respektiv 99,375%. Datt drop hiweist, datt EHF-elektromagnetesche Wellen eng breet Uwendungsperspektiv am Beräich vun der Virusinaktivéierung hunn.
D'Effektivitéit vun der UHF-Inaktivatioun vu Virussen gouf och a verschiddene Medien, wéi Mammemëllech a verschiddene Materialien, déi allgemeng doheem benotzt ginn, evaluéiert. D'Fuerscher hunn Anästhesiemasken, déi mat Adenoviren (ADV), Poliovirus Typ 1 (PV-1), Herpesvirus 1 (HV-1) a Rhinovirus (RHV), kontaminéiert waren, elektromagnetescher Stralung mat enger Frequenz vun 2450 MHz an enger Leeschtung vu 720 Watt ausgesat. Si hunn bericht, datt d'Tester fir ADV- an PV-1-Antigen negativ waren, an d'HV-1-, PIV-3- an RHV-Titeren op Null gefall sinn, wat op eng komplett Inaktivatioun vun alle Virussen no 4 Minutte Belaaschtung hiweist [15, 16]. Den Elhafi [17] huet direkt Abstricher, déi mat infektiösem Vogelbronchitisvirus (IBV), Vogelpneumovirus (APV), Newcastle Disease Virus (NDV) a Vogelgrippevirus (AIV) infizéiert waren, engem 2450 MHz, 900 W Mikrowellenuewen ausgesat, wouduerch hir Infektiounsfäegkeet verluer gouf. Dorënner goufen APV an IBV zousätzlech a Kulturen vun Trachealorganer nogewise, déi aus Pouletembryonen vun der 5. Generatioun gewonnen goufen. Och wann de Virus net isoléiert konnt ginn, gouf d'viral Nukleinsäure trotzdem duerch RT-PCR nogewise. De Ben-Shoshan [18] huet direkt 2450 MHz, 750 W elektromagnetesche Wellen 30 Sekonne laang mat 15 Cytomegalovirus (CMV)-positive Muttermëllechprouwen ausgesat. D'Antigendetektioun duerch Shell-Vial huet eng komplett Inaktivéierung vu CMV gewisen. Wéi och ëmmer, bei 500 W hunn 2 vun 15 Prouwen keng komplett Inaktivéierung erreecht, wat op eng positiv Korrelatioun tëscht der Inaktivéierungseffizienz an der Kraaft vun den elektromagnetesche Wellen hiweist.
Et ass och derwäert ze bemierken, datt de Yang [13] d'Resonanzfrequenz tëscht elektromagnetesche Wellen a Virussen op Basis vun etabléierte physikalesche Modeller virausgesot huet. Eng Suspension vun H3N2-Viruspartikelen mat enger Dicht vun 7,5 × 1014 m-3, déi vu virusempfindleche Madin Darby Hondsnierzellen (MDCK) produzéiert gouf, gouf direkt elektromagnetesche Wellen mat enger Frequenz vun 8 GHz an enger Leeschtung vun 820 W/m² fir 15 Minutten ausgesat. Den Inaktivéierungsniveau vum H3N2-Virus erreecht 100%. Wéi och ëmmer, bei engem theoretesche Schwellwäert vun 82 W/m2 goufen nëmmen 38% vum H3N2-Virus inaktivéiert, wat drop hiweist, datt d'Effizienz vun der EM-vermittelter Virusinaktivéierung enk mat der Leeschtungsdicht verbonnen ass. Baséierend op dëser Studie huet d'Barbora [14] de Resonanzfrequenzberäich (8,5–20 GHz) tëscht elektromagnetesche Wellen an SARS-CoV-2 berechent a festgestallt, datt 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2, déi elektromagnetesche Wellen ausgesat sinn. Eng Well mat enger Frequenz vun 10-17 GHz an enger Leeschtungsdicht vun 14,5 ± 1 W/m2 fir ongeféier 15 Minutten féiert zu enger 100% Deaktivéierung. Eng rezent Studie vum Wang [19] huet gewisen, datt d'Resonanzfrequenzen vum SARS-CoV-2 4 an 7,5 GHz sinn, wat d'Existenz vu Resonanzfrequenzen onofhängeg vum Virustiter bestätegt.
Schlussendlech kënne mir soen, datt elektromagnetesch Wellen Aerosoler a Suspensionen, souwéi d'Aktivitéit vu Virussen op Uewerflächen beaflosse kënnen. Et gouf festgestallt, datt d'Effektivitéit vun der Inaktivatioun enk mat der Frequenz a Kraaft vun den elektromagnetesche Wellen an dem Medium verbonnen ass, dat fir d'Wuesstum vum Virus benotzt gëtt. Zousätzlech si elektromagnetesch Frequenzen, déi op physikalesche Resonanzen baséieren, ganz wichteg fir d'Inaktivatioun vu Virussen [2, 13]. Bis elo huet sech den Effekt vun elektromagnetesche Wellen op d'Aktivitéit vu pathogene Virussen haaptsächlech op d'Ännerung vun der Infektiounsfäegkeet konzentréiert. Wéinst dem komplexe Mechanismus hunn e puer Studien den Effekt vun elektromagnetesche Wellen op d'Replikatioun an d'Transkriptioun vu pathogene Virussen gemellt.
D'Mechanismen, duerch déi elektromagnetesch Wellen Viren inaktivéieren, hänken enk mam Typ vum Virus, der Frequenz an der Kraaft vun den elektromagnetesche Wellen, an dem Wuestumsëmfeld vum Virus zesummen, awer si bleiwen gréisstendeels onerfuerscht. Rezent Fuerschung huet sech op d'Mechanismen vum thermeschen, athermeschen an strukturellen resonanten Energietransfer konzentréiert.
Den thermeschen Effekt gëtt als eng Temperaturerhéijung verstanen, déi duerch Héichgeschwindegkeetsrotatioun, Kollisioun a Reibung vu polare Molekülen am Gewief ënner dem Afloss vun elektromagnetesche Wellen verursaacht gëtt. Wéinst dëser Eegeschaft kënnen elektromagnetesch Wellen d'Temperatur vum Virus iwwer d'Schwell vun der physiologescher Toleranz erhéijen, wouduerch de Virus stierft. Virussen enthalen awer wéineg polar Molekülen, wat drop hiweist, datt direkt thermesch Effekter op Virussen rar sinn [1]. Am Géigendeel gëtt et vill méi polar Molekülen am Medium an der Ëmwelt, wéi Waassermolekülen, déi sech am Aklang mam ofwiesselnden elektresche Feld beweegen, dat vun elektromagnetesche Wellen ugereegt gëtt, a sou Hëtzt duerch Reibung generéieren. D'Hëtzt gëtt dann un de Virus iwwerdroen, fir seng Temperatur ze erhéijen. Wann d'Toleranzschwell iwwerschratt gëtt, ginn Nukleinsäuren a Proteinen zerstéiert, wat letztendlich d'Infektiounsfäegkeet reduzéiert an de Virus souguer inaktivéiert.
Verschidde Gruppen hunn bericht, datt elektromagnetesch Wellen d'Infektiounsfäegkeet vu Viren duerch thermesch Belaaschtung reduzéiere kënnen [1, 3, 8]. De Kaczmarczyk [8] huet Suspensione vum Coronavirus 229E elektromagnetesche Wellen mat enger Frequenz vun 95 GHz mat enger Leeschtungsdicht vun 70 bis 100 W/cm² fir 0,2-0,7 Sekonnen ausgesat. D'Resultater hunn gewisen, datt eng Temperaturerhéijung vun 100°C während dësem Prozess zur Zerstéierung vun der Virusmorphologie an enger reduzéierter Virusaktivitéit bäigedroen huet. Dës thermesch Effekter kënnen duerch d'Aktioun vun elektromagnetesche Wellen op déi ëmleiend Waassermoleküle erkläert ginn. De Siddharta [3] huet HCV-halteg Zellkultursuspensiounen vu verschiddene Genotypen, dorënner GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a an GT7a, mat elektromagnetesche Wellen op enger Frequenz vun 2450 MHz an enger Leeschtung vun 90 W an 180 W, 360 W, 600 W an 800 Tue bestraalt. Mat enger Erhéijung vun der Temperatur vum Zellkulturmedium vun 26°C op 92°C huet d'elektromagnetesch Stralung d'Infektiounsfäegkeet vum Virus reduzéiert oder de Virus komplett inaktivéiert. Awer HCV gouf fir eng kuerz Zäit mat gerénger Leeschtung (90 oder 180 W, 3 Minutten) oder méi héijer Leeschtung (600 oder 800 W, 1 Minutt) elektromagnetesche Wellen ausgesat, während et keng bedeitend Temperaturerhéijung gouf an eng bedeitend Ännerung vun der Infektiounsfäegkeet oder Aktivitéit vum Virus net observéiert gouf.
Déi uewe genannten Resultater weisen drop hin, datt den thermeschen Effekt vun elektromagnetesche Wellen e Schlësselfaktor ass, deen d'Infektiounsfäegkeet oder d'Aktivitéit vu pathogene Virussen beaflosst. Zousätzlech hunn eng Rei Studien gewisen, datt den thermeschen Effekt vun elektromagnetescher Stralung pathogen Virussen méi effektiv inaktivéiert wéi UV-C an konventionell Heizung [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Nieft thermeschen Effekter kënnen elektromagnetesch Wellen och d'Polaritéit vu Molekülle wéi mikrobiell Proteinen an Nukleinsäuren änneren, wouduerch d'Molekülle rotéieren a vibréieren, wat zu enger reduzéierter Liewensfäegkeet oder souguer zum Doud féiert [10]. Et gëtt ugeholl, datt déi séier Ëmstellung vun der Polaritéit vun elektromagnetesche Wellen zu enger Proteinpolariséierung féiert, wat zu enger Verdréiung an enger Krümmung vun der Proteinstruktur a schlussendlech zu enger Proteindenaturatioun féiert [11].
Den netthermeschen Effekt vun elektromagnetesche Wellen op d'Inaktivéierung vu Virus bleift kontrovers, awer déi meescht Studien hunn positiv Resultater gewisen [1, 25]. Wéi mir uewe scho gesot hunn, kënnen elektromagnetesch Wellen direkt an d'Hüllprotein vum MS2-Virus andréngen an d'Nukleinsäure vum Virus zerstéieren. Zousätzlech si MS2-Virus-Aerosoler vill méi empfindlech fir elektromagnetesch Wellen wéi wässereg MS2. Wéinst manner polare Molekülen, wéi Waassermolekülen, an der Ëmwelt ronderëm MS2-Virus-Aerosoler, kënnen athermesch Effekter eng Schlësselroll bei der duerch elektromagnetesch Wellen vermëttelter Virusinaktivéierung spillen [1].
De Phänomen vun der Resonanz bezitt sech op d'Tendenz vun engem physikalesche System, méi Energie aus senger Ëmwelt bei senger natierlecher Frequenz a Wellelängt opzehuelen. Resonanz trëtt op ville Plazen an der Natur op. Et ass bekannt, datt Viren mat Mikrowellen vun der selwechter Frequenz an engem limitéierten akusteschen Dipolmodus resonéieren, e Resonanzphänomen [2, 13, 26]. Resonant Interaktiounsmodi tëscht enger elektromagnetescher Well an engem Virus zéien ëmmer méi Opmierksamkeet op sech. Den Effekt vum effizienten strukturellen Resonanzenergietransfer (SRET) vun elektromagnetesche Wellen op zou akustesch Schwéngungen (CAV) a Viren kann zu engem Broch vun der viraler Membran féieren wéinst géigneresche Kär-Kapsid-Vibratiounen. Zousätzlech hänkt déi allgemeng Effektivitéit vum SRET mat der Natur vun der Ëmwelt zesummen, wou d'Gréisst an de pH-Wäert vum virale Partikel d'Resonanzfrequenz respektiv d'Energieabsorptioun bestëmmen [2, 13, 19].
Den physikalesche Resonanzeffekt vun elektromagnetesche Wellen spillt eng Schlësselroll bei der Inaktivéierung vun ëmschléissenden Virussen, déi vun enger Duebelschichtmembran ëmginn sinn, déi a virale Proteinen agebett ass. D'Fuerscher hunn erausfonnt, datt d'Deaktivéierung vun H3N2 duerch elektromagnetesch Wellen mat enger Frequenz vu 6 GHz an enger Leeschtungsdicht vu 486 W/m² haaptsächlech duerch de physikalesche Broch vun der Schuel wéinst dem Resonanzeffekt verursaacht gouf [13]. D'Temperatur vun der H3N2-Suspension ass no 15 Minutte Belaaschtung nëmmen ëm 7°C eropgaang, awer fir d'Inaktivéierung vum mënschlechen H3N2-Virus duerch thermesch Erhëtzung ass eng Temperatur iwwer 55°C erfuerderlech [9]. Ähnlech Phänomener goufen och fir Virussen wéi SARS-CoV-2 an H3N1 observéiert [13, 14]. Zousätzlech féiert d'Inaktivéierung vu Virussen duerch elektromagnetesch Wellen net zu der Degradatioun vu virale RNA-Genomer [1,13,14]. Dofir gouf d'Inaktivéierung vum H3N2-Virus duerch physikalesch Resonanz anstatt duerch thermesch Belaaschtung gefördert [13].
Am Verglach mam thermeschen Effekt vun elektromagnetesche Wellen erfuerdert d'Inaktivéierung vu Viren duerch kierperlech Resonanz méi niddreg Dosisparameter, déi ënner de Mikrowellesécherheetsnormen leien, déi vum Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [2, 13] festgeluecht goufen. D'Resonanzfrequenz an d'Leeschtungsdosis hänken vun de physikalesche Eegeschafte vum Virus of, wéi Partikelgréisst an Elastizitéit, an all Viren an der Resonanzfrequenz kënnen effektiv fir d'Inaktivéierung gezielt ginn. Wéinst der héijer Penetratiounsquote, dem Feele vun ioniséierender Stralung a gudder Sécherheet ass d'Virusinaktivéierung, déi duerch den athermeschen Effekt vu CPET verursaacht gëtt, villverspriechend fir d'Behandlung vu mënschleche bösartigen Krankheeten, déi duerch pathogene Viren verursaacht ginn [14, 26].
Baséierend op der Ëmsetzung vun der Inaktivéierung vu Virussen an der flësseger Phas an op der Uewerfläch vu verschiddene Medien, kënnen elektromagnetesch Wellen effektiv mat viralen Aerosolen ëmgoen [1, 26], wat en Duerchbroch ass a vu grousser Bedeitung ass fir d'Iwwerdroung vum Virus ze kontrolléieren an d'Iwwerdroung vum Virus an der Gesellschaft ze verhënneren. Ausserdeem ass d'Entdeckung vun de physikalesche Resonanzeigenschaften vun elektromagnetesche Wellen an dësem Beräich vu grousser Bedeitung. Soulaang d'Resonanzfrequenz vun engem bestëmmte Virion an elektromagnetesch Wellen bekannt sinn, kënnen all Virussen am Resonanzfrequenzberäich vun der Wonn gezielt bekämpft ginn, wat net mat traditionelle Virusinaktivéierungsmethoden erreecht ka ginn [13,14,26]. D'elektromagnetesch Inaktivéierung vu Virussen ass eng villverspriechend Fuerschung mat groussem Fuerschungs- a praktesche Wäert a Potenzial.
Am Verglach mat der traditioneller Technologie fir d'Tötung vu Viren hunn elektromagnetesch Wellen d'Charakteristike vun engem einfachen, effektiven a prakteschen Ëmweltschutz beim Töten vu Viren wéinst hiren eenzegaartege physikaleschen Eegeschaften [2, 13]. Wéi och ëmmer, bleiwen nach vill Problemer bestoen. Éischtens ass dat modernt Wëssen op déi physikalesch Eegeschafte vun elektromagnetesche Wellen limitéiert, an de Mechanismus vun der Energienotzung während der Emissioun vun elektromagnetesche Wellen ass net opgedeckt ginn [10, 27]. Mikrowellen, dorënner Millimeterwellen, goufe wäit verbreet benotzt fir d'Inaktivéierung vu Viren an hir Mechanismen ze studéieren, awer Studien iwwer elektromagnetesch Wellen op anere Frequenzen, besonnesch op Frequenzen vun 100 kHz bis 300 MHz a vun 300 GHz bis 10 THz, goufen net gemellt. Zweetens ass de Mechanismus fir d'Tötung vu pathogene Viren duerch elektromagnetesch Wellen net opgekläert ginn, an nëmme kugelfërmeg a staaffërmeg Viren goufen ënnersicht [2]. Zousätzlech si Viruspartikelen kleng, zellfräi, mutéiere liicht a verbreeden sech séier, wat d'Inaktivéierung vu Viren verhënnere kann. D'Elektromagnetesch Wellentechnologie muss nach ëmmer verbessert ginn fir d'Hürde vun der Inaktivéierung vu pathogene Viren ze iwwerwannen. Schlussendlech féiert eng héich Absorptioun vun der Stralungsenergie duerch polar Molekülen am Medium, wéi Waassermolekülen, zu engem Energieverloscht. Zousätzlech kann d'Effektivitéit vum SRET duerch verschidde onbekannt Mechanismen a Virussen beaflosst ginn [28]. Den SRET-Effekt kann de Virus och modifizéieren, fir sech un seng Ëmwelt unzepassen, wat zu enger Resistenz géint elektromagnetesch Wellen féiert [29].
An Zukunft muss d'Technologie vun der Virusinaktivéierung mat Hëllef vun elektromagnetesche Wellen weider verbessert ginn. Grondwëssenschaftlech Fuerschung soll drop ausgeriicht sinn, de Mechanismus vun der Virusinaktivéierung duerch elektromagnetesch Wellen opzeklären. Zum Beispill soll de Mechanismus vun der Notzung vun der Energie vu Virussen, wa se elektromagnetesche Wellen ausgesat sinn, den detailléierte Mechanismus vun der net-thermescher Handlung, déi pathogen Virussen ëmbréngt, an de Mechanismus vum SRET-Effekt tëscht elektromagnetesche Wellen a verschiddenen Aarte vu Virussen systematesch opgeklärt ginn. Ugewandt Fuerschung soll sech drop konzentréieren, wéi exzessiv Absorptioun vu Stralungsenergie duerch polar Moleküle verhënnert ka ginn, den Effekt vun elektromagnetesche Wellen vu verschiddene Frequenzen op verschidde pathogen Virussen ënnersicht ka ginn, an déi net-thermesch Effekter vun elektromagnetesche Wellen bei der Zerstéierung vu pathogenen Virussen ënnersicht kënne ginn.
Elektromagnetesch Wellen sinn zu enger villverspriechender Method fir d'Inaktivéierung vu pathogene Viren ginn. D'Elektromagnetesch Wellentechnologie huet d'Virdeeler vun enger gerénger Verschmotzung, niddrege Käschten an enger héijer Effizienz vun der Inaktivéierung vu pathogene Viren, wat d'Limiten vun der traditioneller Antivirustechnologie iwwerwanne kann. Weider Fuerschung ass awer néideg fir d'Parameteren vun der elektromagnetescher Wellentechnologie ze bestëmmen an de Mechanismus vun der Virusinaktivéierung opzeklären.
Eng gewëssen Dosis vun elektromagnetescher Wellenstralung kann d'Struktur an d'Aktivitéit vu ville pathogene Virussen zerstéieren. D'Effizienz vun der Virusinaktivatioun ass enk mat der Frequenz, der Leeschtungsdicht an der Beliichtungszäit verbonnen. Zousätzlech ëmfaassen déi potenziell Mechanismen thermesch, athermesch a strukturell Resonanzeffekter vum Energietransfer. Am Verglach mat traditionellen antiviralen Technologien huet d'elektromagnetesch wellenbaséiert Virusinaktivatioun d'Virdeeler vun Einfachheet, héijer Effizienz a gerénger Verschmotzung. Dofir ass d'elektromagnetesch wellenvermittelte Virusinaktivatioun zu enger villverspriechender antiviraler Technik fir zukünfteg Uwendungen ginn.
U Yu. Afloss vu Mikrowellenstralung a kalem Plasma op d'Bioaerosolaktivitéit a verwandte Mechanismen. Universitéit vu Peking. Joer 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC et al. Resonant Dipolkopplung vu Mikrowellen a limitéiert akustesch Schwéngungen a Baculovirussen. Wëssenschaftleche Bericht 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M, et al. Mikrowelleninaktivéierung vun HCV an HIV: eng nei Approche fir d'Iwwerdroung vum Virus ënner Injektiounsdrogenkonsumenten ze vermeiden. Wëssenschaftleche Bericht 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Ënnersichung an experimentell Observatioun vun der Kontaminatioun vu Spidolsdokumenter duerch Mikrowellendesinfektioun [J] Chinese Medical Journal. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Virstudie iwwer den Inaktivéierungsmechanismus an d'Effizienz vun Natriumdichloroisocyanat géint de Bakteriophag MS2. Sichuan Universitéit. 2007.
Yang Li Virstudie iwwer den Inaktivéierungseffekt a Wierkungsmechanismus vun o-Phthalaldehyd op de Bakteriophag MS2. Sichuan Universitéit. 2007.
Wu Ye, Mme Yao. Inaktivéierung vun engem Loftvirus in situ duerch Mikrowellenstralung. Chinese Science Bulletin. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. et al. Coronavirussen a Polioviren si empfindlech op kuerz Impulser vun der W-Band-Cyclotronstralung. Letter on environmental chemistry. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, et al. Inaktivéierung vum Influenzavirus fir Antigenizitéitsstudien an Resistenztester géint phenotypesch Neuraminidase-Inhibitoren. Journal of Clinical Microbiology. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia, et al. Iwwersiicht iwwer Mikrowellsteriliséierung. Guangdong Mikronährstoffwëssenschaft. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Netthermesch biologesch Auswierkunge vu Mikrowellen op Liewensmëttelmikroorganismen an d'Technologie vun der Mikrowellensterilisatioun [JJ Southwestern Nationalities University (Natural Science Edition). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. SARS-CoV-2 Spike Protein Denaturatioun bei athermescher Mikrowellenbestrahlung. Wëssenschaftleche Bericht 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR, et al. Effiziente strukturelle resonante Energietransfer vu Mikrowellen op limitéiert akustesch Schwéngungen a Virussen. Wëssenschaftleche Bericht 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. Gezielte antiviral Therapie mat net-ioniséierender Strahlentherapie fir SARS-CoV-2 a Virbereedung op eng viral Pandemie: Methoden, Methoden a Praxisnotizen fir klinesch Uwendung. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrowellensterilisatioun a Faktoren, déi se beaflossen. Chinese Medical Journal. 1993;(04):246-51.
Page WJ, Martin WG Iwwerliewe vu Mikroben a Mikrowellenuewen. Dir kënnt J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS D'Behandlung mat Mikrowellen oder Autoklaven zerstéiert d'Infektiounsfäegkeet vum infektiöse Bronchitisvirus an dem Vogelpneumovirus, awer erlaabt hir Noweis mat Hëllef vun der Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktioun. Poultry Disease. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Mikrowellen-Eradikatioun vum Cytomegalovirus aus der Mammemëllech: eng Pilotstudie. Stillmedizin. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR, et al. Mikrowellenresonanzabsorptioun vum SARS-CoV-2 Virus. Wëssenschaftleche Bericht 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, etc. UV-C (254 nm) lethal Dosis vu SARS-CoV-2. Liichtdiagnostik Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, etc. Schnell a komplett Inaktivéierung vu SARS-CoV-2 duerch UV-C. Wëssenschaftleche Bericht 2020; 10(1):22421.