Elektromanyetik dalgaların patojenik virüsler ve ilgili mekanizmalar üzerindeki etkileri: Virology Dergisi'nde yayınlanan bir inceleme

Patojenik viral enfeksiyonlar dünya çapında önemli bir halk sağlığı sorunu haline gelmiştir. Virüsler tüm hücresel organizmaları enfekte edebilir ve çeşitli derecelerde yaralanma ve hasara neden olarak hastalığa ve hatta ölüme yol açabilir. Şiddetli akut solunum yolu sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) gibi oldukça patojenik virüslerin yaygınlaşmasıyla birlikte, patojenik virüsleri inaktive etmek için etkili ve güvenli yöntemler geliştirmeye acil ihtiyaç duyulmaktadır. Patojenik virüsleri inaktive etmek için kullanılan geleneksel yöntemler pratiktir, ancak bazı sınırlamaları vardır. Yüksek nüfuz etme gücü, fiziksel rezonans ve kirlilik oluşturmama özellikleriyle elektromanyetik dalgalar, patojenik virüslerin inaktivasyonu için potansiyel bir strateji haline gelmiş ve giderek daha fazla ilgi görmektedir. Bu makale, elektromanyetik dalgaların patojenik virüsler ve mekanizmaları üzerindeki etkisine ilişkin son yayınlara genel bir bakış sunmakta, ayrıca patojenik virüslerin inaktivasyonu için elektromanyetik dalgaların kullanım olasılıklarını ve bu tür inaktivasyonlar için yeni fikir ve yöntemleri ele almaktadır.
Birçok virüs hızla yayılır, uzun süre varlığını sürdürür, oldukça patojeniktir ve küresel salgınlara ve ciddi sağlık risklerine neden olabilir. Önleme, tespit, test, eradikasyon ve tedavi, virüsün yayılmasını durdurmanın temel adımlarıdır. Patojenik virüslerin hızlı ve etkili bir şekilde ortadan kaldırılması, profilaktik, koruyucu ve kaynak eliminasyonunu içerir. Patojenik virüslerin enfeksiyözlüklerini, patojenitelerini ve üreme kapasitelerini azaltmak için fizyolojik yıkım yoluyla inaktivasyonu, etkili bir eliminasyon yöntemidir. Yüksek sıcaklık, kimyasallar ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi geleneksel yöntemler, patojenik virüsleri etkili bir şekilde inaktive edebilir. Ancak, bu yöntemlerin hala bazı sınırlamaları vardır. Bu nedenle, patojenik virüslerin inaktivasyonu için yenilikçi stratejiler geliştirmeye acil ihtiyaç duyulmaktadır.
Elektromanyetik dalgaların emisyonu, yüksek nüfuz etme gücü, hızlı ve homojen ısıtma, mikroorganizmalarla rezonans ve plazma salınımı gibi avantajlara sahiptir ve patojenik virüslerin inaktivasyonu için pratik bir yöntem haline gelmesi beklenmektedir [1,2,3]. Elektromanyetik dalgaların patojenik virüsleri inaktive etme yeteneği geçen yüzyılda kanıtlanmıştır [4]. Son yıllarda, patojenik virüslerin inaktivasyonu için elektromanyetik dalgaların kullanımı giderek artan bir ilgi görmektedir. Bu makale, elektromanyetik dalgaların patojenik virüsler üzerindeki etkisini ve mekanizmalarını ele almakta olup, temel ve uygulamalı araştırmalar için faydalı bir rehber görevi görebilir.
Virüslerin morfolojik özellikleri, hayatta kalma ve bulaşıcılık gibi işlevleri yansıtabilir. Elektromanyetik dalgaların, özellikle ultra yüksek frekanslı (UHF) ve ultra yüksek frekanslı (EHF) elektromanyetik dalgaların, virüslerin morfolojisini bozabileceği gösterilmiştir.
Bakteriyofaj MS2 (MS2), dezenfeksiyon değerlendirmesi, kinetik modelleme (sulu) ve viral moleküllerin biyolojik karakterizasyonu gibi çeşitli araştırma alanlarında sıklıkla kullanılır [5, 6]. Wu, 2450 MHz ve 700 W'daki mikrodalgaların, 1 dakikalık doğrudan ışınlamadan sonra MS2 sucul fajlarının agregasyonuna ve önemli ölçüde büzülmesine neden olduğunu buldu [1]. Daha ileri araştırmaların ardından, MS2 fajının yüzeyinde bir kırılma da gözlemlendi [7]. Kaczmarczyk [8], koronavirüs 229E (CoV-229E) örneklerinin süspansiyonlarını 0,1 saniye boyunca 95 GHz frekanslı ve 70 ila 100 W/cm2 güç yoğunluklu milimetre dalgalarına maruz bıraktı. Virüsün pürüzlü küresel kabuğunda, içeriğinin kaybına yol açan büyük delikler bulunabilir. Elektromanyetik dalgalara maruz kalma, viral formlar için yıkıcı olabilir. Bununla birlikte, elektromanyetik radyasyona maruz bırakıldıktan sonra şekil, çap ve yüzey pürüzsüzlüğü gibi morfolojik özelliklerde meydana gelen değişiklikler bilinmemektedir. Bu nedenle, morfolojik özellikler ile fonksiyonel bozukluklar arasındaki ilişkinin analiz edilmesi önemlidir; bu, virüs inaktivasyonunun değerlendirilmesi için değerli ve kullanışlı göstergeler sağlayabilir [1].
Viral yapı genellikle bir iç nükleik asit (RNA veya DNA) ve bir dış kapsidden oluşur. Nükleik asitler, virüslerin genetik ve replikasyon özelliklerini belirler. Kapsid, düzenli olarak dizilmiş protein alt birimlerinden oluşan dış tabaka, viral partiküllerin temel iskeleti ve antijenik bileşenidir ve aynı zamanda nükleik asitleri korur. Çoğu virüs, lipit ve glikoproteinlerden oluşan bir zarf yapısına sahiptir. Ayrıca, zarf proteinleri reseptörlerin özgüllüğünü belirler ve konakçının bağışıklık sisteminin tanıyabileceği ana antijenler olarak görev yapar. Bu eksiksiz yapı, virüsün bütünlüğünü ve genetik stabilitesini sağlar.
Araştırmalar, elektromanyetik dalgaların, özellikle UHF elektromanyetik dalgalarının, hastalığa neden olan virüslerin RNA'sına zarar verebileceğini göstermiştir. Wu [1], MS2 virüsünün sulu ortamını doğrudan 2 dakika boyunca 2450 MHz mikrodalgalara maruz bıraktı ve protein A, kapsid proteini, replikaz proteini ve kesme proteinini kodlayan genleri jel elektroforezi ve ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) ile analiz etti. Bu genler, artan güç yoğunluğu ile giderek yok edildi ve hatta en yüksek güç yoğunluğunda kayboldu. Örneğin, protein A geninin (934 bp) ifadesi, 119 ve 385 W gücündeki elektromanyetik dalgalara maruz kaldıktan sonra önemli ölçüde azaldı ve güç yoğunluğu 700 W'a çıkarıldığında tamamen ortadan kalktı. Bu veriler, elektromanyetik dalgaların doza bağlı olarak virüslerin nükleik asitlerinin yapısını tahrip edebileceğini göstermektedir.
Son çalışmalar, elektromanyetik dalgaların patojenik viral proteinler üzerindeki etkisinin esas olarak mediatörler üzerindeki dolaylı termal etkilerine ve nükleik asitlerin yıkımı nedeniyle protein sentezi üzerindeki dolaylı etkilerine dayandığını göstermiştir [1, 3, 8, 9]. Bununla birlikte, atermik etkiler viral proteinlerin polaritesini veya yapısını da değiştirebilir [1, 10, 11]. Elektromanyetik dalgaların patojenik virüslerin kapsid proteinleri, zarf proteinleri veya sivri proteinleri gibi temel yapısal/yapısal olmayan proteinleri üzerindeki doğrudan etkisi hala daha fazla çalışma gerektirmektedir. Son zamanlarda, 2,45 GHz frekansında ve 700 W gücünde 2 dakikalık elektromanyetik radyasyonun, tamamen elektromanyetik etkiler yoluyla sıcak noktalar ve salınımlı elektrik alanları oluşumu yoluyla farklı protein yük fraksiyonlarıyla etkileşime girebileceği öne sürülmüştür [12].
Patojenik bir virüsün zarfı, enfekte etme veya hastalığa neden olma kabiliyetiyle yakından ilişkilidir. Çeşitli çalışmalar, UHF ve mikrodalga elektromanyetik dalgalarının hastalığa neden olan virüslerin kabuklarını yok edebileceğini bildirmiştir. Yukarıda belirtildiği gibi, 70 ila 100 W/cm² güç yoğunluğunda 95 GHz milimetre dalgasına 0,1 saniye maruz kaldıktan sonra koronavirüs 229E'nin viral zarfında belirgin delikler tespit edilebilir [8]. Elektromanyetik dalgaların rezonans enerji transferinin etkisi, virüs zarfının yapısını yok edecek kadar strese neden olabilir. Zarflı virüsler için, zarfın yırtılmasından sonra bulaşıcılık veya bazı aktiviteler genellikle azalır veya tamamen kaybolur [13, 14]. Yang [13], H3N2 (H3N2) influenza virüsünü ve H1N1 (H1N1) influenza virüsünü sırasıyla 8,35 GHz, 320 W/m² ve ​​7 GHz, 308 W/m²'de 15 dakika mikrodalgalara maruz bıraktı. Elektromanyetik dalgalara maruz bırakılan patojenik virüslerin RNA sinyallerini ve sıvı nitrojende birkaç döngü boyunca dondurulup hemen çözülen parçalanmış bir modelin RNA sinyallerini karşılaştırmak için RT-PCR gerçekleştirildi. Sonuçlar, iki modelin RNA sinyallerinin oldukça tutarlı olduğunu gösterdi. Bu sonuçlar, mikrodalga radyasyonuna maruz kaldıktan sonra virüsün fiziksel yapısının bozulduğunu ve zarf yapısının tahrip olduğunu göstermektedir.
Bir virüsün aktivitesi, enfekte etme, çoğalma ve transkripsiyon yeteneği ile karakterize edilebilir. Viral enfeksiyözlük veya aktivite genellikle plak testleri, doku kültürü medyan enfeksiyöz dozu (TCID50) veya lüsiferaz raportör gen aktivitesi kullanılarak viral titrelerin ölçülmesiyle değerlendirilir. Ancak, canlı virüs izole edilerek veya viral antijen, viral partikül yoğunluğu, virüs sağkalımı vb. analiz edilerek doğrudan da değerlendirilebilir.
UHF, SHF ve EHF elektromanyetik dalgalarının viral aerosolleri veya su yoluyla taşınan virüsleri doğrudan inaktive edebildiği bildirilmiştir. Wu [1], bir laboratuvar nebülizatörü tarafından üretilen MS2 bakteriyofaj aerosolünü 2450 MHz frekansında ve 700 W gücünde elektromanyetik dalgalara 1,7 dakika boyunca maruz bıraktı; bu sırada MS2 bakteriyofaj sağkalım oranı yalnızca %8,66 idi. MS2 viral aerosolüne benzer şekilde, sulu MS2'nin %91,3'ü aynı dozda elektromanyetik dalgalara maruz kaldıktan sonra 1,5 dakika içinde inaktive oldu. Ek olarak, elektromanyetik radyasyonun MS2 virüsünü inaktive etme yeteneği, güç yoğunluğu ve maruz kalma süresiyle pozitif korelasyon gösterdi. Ancak, inaktivasyon verimliliği maksimum değerine ulaştığında, deaktivasyon verimliliği, maruz kalma süresini artırarak veya güç yoğunluğunu artırarak iyileştirilemez. Örneğin, MS2 virüsü 2450 MHz ve 700 W elektromanyetik dalgalara maruz bırakıldıktan sonra %2,65 ila %4,37 arasında minimum bir hayatta kalma oranına sahipti ve artan maruz kalma süresiyle önemli bir değişiklik bulunmadı. Siddharta [3], hepatit C virüsü (HCV)/insan immün yetmezlik virüsü tip 1 (HIV-1) içeren bir hücre kültürü süspansiyonunu 2450 MHz frekansında ve 360 ​​W gücünde elektromanyetik dalgalarla ışınladı. Virüs titrelerinin 3 dakikalık maruziyetten sonra önemli ölçüde düştüğünü buldular; bu da elektromanyetik dalga radyasyonunun HCV ve HIV-1 enfeksiyonuna karşı etkili olduğunu ve birlikte maruz kalındığında bile virüsün bulaşmasını önlemeye yardımcı olduğunu gösteriyor. HCV hücre kültürleri ve HIV-1 süspansiyonları 2450 MHz, 90 W veya 180 W frekansında düşük güçlü elektromanyetik dalgalarla ışınlandığında, lüsiferaz raportör aktivitesiyle belirlenen virüs titresinde hiçbir değişiklik ve viral enfeksiyonda önemli bir değişiklik gözlemlendi. 600 ve 800 W'da 1 dakika süreyle uygulanan tedavide her iki virüsün bulaşıcılığında önemli bir azalma görülmemiştir. Bu durumun elektromanyetik dalga radyasyonunun gücü ve kritik sıcaklığa maruz kalma süresi ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.
Kaczmarczyk [8], EHF elektromanyetik dalgalarının su kaynaklı patojenik virüslere karşı öldürücü etkisini ilk kez 2021 yılında göstermiştir. Koronavirüs 229E veya poliovirüs (PV) örneklerini 95 GHz frekansta ve 70 ila 100 W/cm2 güç yoğunluğunda 2 saniye boyunca elektromanyetik dalgalara maruz bırakmışlardır. İki patojenik virüsün inaktivasyon verimliliği sırasıyla %99,98 ve %99,375 olmuştur. Bu da EHF elektromanyetik dalgalarının virüs inaktivasyonu alanında geniş uygulama potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.
UHF virüs inaktivasyonunun etkinliği, anne sütü ve evde yaygın olarak kullanılan bazı malzemeler gibi çeşitli ortamlarda da değerlendirilmiştir. Araştırmacılar, adenovirüs (ADV), poliovirüs tip 1 (PV-1), herpesvirüs 1 (HV-1) ve rinovirüs (RHV) ile kontamine olmuş anestezi maskelerini 2450 MHz frekansında ve 720 watt gücünde elektromanyetik radyasyona maruz bıraktılar. ADV ve PV-1 antijenleri için yapılan testlerin negatif çıktığını ve HV-1, PIV-3 ve RHV titrelerinin sıfıra düştüğünü, bunun da 4 dakikalık maruziyetten sonra tüm virüslerin tamamen inaktivasyonunu gösterdiğini bildirdiler [15, 16]. Elhafi [17], kuş enfeksiyöz bronşit virüsü (IBV), kuş pnömovirüsü (APV), Newcastle hastalığı virüsü (NDV) ve kuş gribi virüsü (AIV) ile enfekte olmuş sürüntüleri doğrudan 2450 MHz, 900 W mikrodalga fırına maruz bıraktı. bulaşıcılıklarını kaybederler. Bunlar arasında APV ve IBV, 5. nesil civciv embriyolarından elde edilen trakeal organ kültürlerinde ek olarak tespit edildi. Virüs izole edilemese de, viral nükleik asit RT-PCR ile tespit edildi. Ben-Shoshan [18], 15 sitomegalovirüs (CMV) pozitif anne sütü örneğine 30 saniye boyunca doğrudan 2450 MHz, 750 W elektromanyetik dalgalar uyguladı. Shell-Vial ile antijen tespiti, CMV'nin tamamen inaktivasyonunu gösterdi. Ancak, 500 W'da, 15 örnekten 2'si tamamen inaktivasyona ulaşmadı; bu da inaktivasyon verimliliği ile elektromanyetik dalgaların gücü arasında pozitif bir korelasyon olduğunu gösteriyor.
Yang'ın [13], elektromanyetik dalgalar ile virüsler arasındaki rezonans frekansını, yerleşik fiziksel modellere dayanarak öngördüğünü de belirtmek gerekir. Virüse duyarlı Madin Darby köpek böbrek hücreleri (MDCK) tarafından üretilen, yoğunluğu 7,5 × 1014 m-3 olan bir H3N2 virüs partikül süspansiyonu, 15 dakika boyunca 8 GHz frekans ve 820 W/m² güçte elektromanyetik dalgalara doğrudan maruz bırakıldı. H3N2 virüsünün inaktivasyon seviyesi %100'e ulaşmaktadır. Ancak, 82 W/m²'lik teorik bir eşikte, H3N2 virüsünün yalnızca %38'i inaktive olmuştur; bu da EM aracılı virüs inaktivasyonunun verimliliğinin güç yoğunluğuyla yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu çalışmaya dayanarak, Barbora [14] elektromanyetik dalgalar ile SARS-CoV-2 arasındaki rezonans frekans aralığını (8,5-20 GHz) hesapladı ve 7,5 × 1014 m-3 SARS-CoV-2'nin yaklaşık 15 dakika boyunca elektromanyetik dalgalara maruz bırakılmasının %100 deaktivasyona yol açacağı sonucuna vardı. Wang [19] tarafından yakın zamanda yapılan bir çalışma, SARS-CoV-2'nin rezonans frekanslarının 4 ve 7,5 GHz olduğunu göstererek virüs titresinden bağımsız rezonans frekanslarının varlığını doğruladı.
Sonuç olarak, elektromanyetik dalgaların aerosolleri ve süspansiyonları ve virüslerin yüzeylerdeki aktivitesini etkileyebileceğini söyleyebiliriz. İnaktivasyonun etkinliğinin, elektromanyetik dalgaların frekansı ve gücü ile virüsün büyümesi için kullanılan ortamla yakından ilişkili olduğu bulunmuştur. Ayrıca, fiziksel rezonanslara dayalı elektromanyetik frekanslar, virüs inaktivasyonu için oldukça önemlidir [2, 13]. Şimdiye kadar, elektromanyetik dalgaların patojenik virüslerin aktivitesi üzerindeki etkisi esas olarak bulaşıcılığı değiştirmeye odaklanmıştır. Karmaşık mekanizması nedeniyle, çeşitli çalışmalar elektromanyetik dalgaların patojenik virüslerin replikasyonu ve transkripsiyonu üzerindeki etkisini bildirmiştir.
Elektromanyetik dalgaların virüsleri etkisiz hale getirme mekanizmaları, virüs türü, elektromanyetik dalgaların frekansı ve gücü ve virüsün büyüme ortamıyla yakından ilişkili olmakla birlikte, büyük ölçüde keşfedilmemiş durumdadır. Son araştırmalar, termal, atermal ve yapısal rezonans enerji aktarım mekanizmalarına odaklanmıştır.
Termal etki, elektromanyetik dalgaların etkisi altında dokulardaki polar moleküllerin yüksek hızda dönmesi, çarpışması ve sürtünmesi sonucu oluşan sıcaklık artışı olarak anlaşılmaktadır. Bu özelliğinden dolayı elektromanyetik dalgalar, virüsün sıcaklığını fizyolojik tolerans eşiğinin üzerine çıkararak ölümüne neden olabilir. Ancak virüsler az sayıda polar molekül içerir, bu da virüsler üzerinde doğrudan termal etkilerin nadir olduğunu göstermektedir [1]. Aksine, ortamda ve çevrede su molekülleri gibi çok daha fazla polar molekül bulunur ve bunlar elektromanyetik dalgalar tarafından uyarılan alternatif elektrik alanına göre hareket ederek sürtünme yoluyla ısı üretirler. Isı daha sonra sıcaklığını yükseltmek için virüse aktarılır. Tolerans eşiği aşıldığında, nükleik asitler ve proteinler yok edilir, bu da nihayetinde enfeksiyözlüğü azaltır ve hatta virüsü etkisiz hale getirir.
Çeşitli gruplar, elektromanyetik dalgaların termal maruziyet yoluyla virüslerin bulaşıcılığını azaltabileceğini bildirmiştir [1, 3, 8]. Kaczmarczyk [8], koronavirüs 229E süspansiyonlarını 0,2-0,7 saniye boyunca 70 ila 100 W/cm² güç yoğunluğuna sahip 95 GHz frekansta elektromanyetik dalgalara maruz bırakmıştır. Sonuçlar, bu işlem sırasında 100°C'lik bir sıcaklık artışının virüs morfolojisinin bozulmasına ve virüs aktivitesinin azalmasına katkıda bulunduğunu göstermiştir. Bu termal etkiler, elektromanyetik dalgaların çevredeki su molekülleri üzerindeki etkisiyle açıklanabilir. Siddharta [3], GT1a, GT2a, GT3a, GT4a, GT5a, GT6a ve GT7a dahil olmak üzere farklı genotiplerdeki HCV içeren hücre kültürü süspansiyonlarını 2450 MHz frekansında ve 90 W ve 180 W, 360 W, 600 W ve 800 Tue gücünde elektromanyetik dalgalarla ışınladı. Hücre kültürü ortamının sıcaklığının 26°C'den 92°C'ye çıkarılmasıyla, elektromanyetik radyasyon virüsün enfeksiyözlüğünü azalttı veya virüsü tamamen etkisiz hale getirdi. Ancak HCV, düşük güçte (90 veya 180 W, 3 dakika) veya daha yüksek güçte (600 veya 800 W, 1 dakika) kısa bir süre elektromanyetik dalgalara maruz bırakıldı, sıcaklıkta önemli bir artış olmadı ve virüsün enfeksiyözlüğünde veya aktivitesinde önemli bir değişiklik gözlenmedi.
Yukarıdaki sonuçlar, elektromanyetik dalgaların termal etkisinin patojenik virüslerin bulaşıcılığını veya aktivitesini etkileyen önemli bir faktör olduğunu göstermektedir. Ayrıca, çok sayıda çalışma, elektromanyetik radyasyonun termal etkisinin patojenik virüsleri UV-C ve geleneksel ısıtmadan daha etkili bir şekilde etkisiz hale getirdiğini göstermiştir [8, 20, 21, 22, 23, 24].
Elektromanyetik dalgalar, termal etkilere ek olarak, mikrobiyal proteinler ve nükleik asitler gibi moleküllerin polaritesini de değiştirebilir ve bu da moleküllerin dönmesine ve titreşmesine neden olarak canlılığın azalmasına hatta ölümüne yol açabilir [10]. Elektromanyetik dalgaların polaritesinin hızla değişmesinin protein polarizasyonuna, bunun da protein yapısının bükülmesine ve eğrilmesine ve nihayetinde protein denatürasyonuna yol açtığına inanılmaktadır [11].
Elektromanyetik dalgaların virüs inaktivasyonu üzerindeki termal olmayan etkisi tartışmalı olmaya devam etmektedir, ancak çoğu çalışma olumlu sonuçlar göstermiştir [1, 25]. Yukarıda da belirttiğimiz gibi, elektromanyetik dalgalar MS2 virüsünün zarf proteinine doğrudan nüfuz edebilir ve virüsün nükleik asidini yok edebilir. Ayrıca, MS2 virüs aerosolleri, sulu MS2'ye kıyasla elektromanyetik dalgalara karşı çok daha hassastır. MS2 virüs aerosollerini çevreleyen ortamda su molekülleri gibi daha az polar moleküller bulunduğundan, atermik etkiler elektromanyetik dalga aracılı virüs inaktivasyonunda önemli bir rol oynayabilir [1].
Rezonans olgusu, fiziksel bir sistemin doğal frekansı ve dalga boyunda çevresinden daha fazla enerji emme eğilimini ifade eder. Rezonans doğada birçok yerde meydana gelir. Virüslerin aynı frekanstaki mikrodalgalarla sınırlı bir akustik dipol modunda, yani bir rezonans olgusunda rezonansa girdiği bilinmektedir [2, 13, 26]. Bir elektromanyetik dalga ile bir virüs arasındaki rezonans etkileşim modları giderek daha fazla ilgi çekmektedir. Virüslerde elektromanyetik dalgalardan kapalı akustik salınımlara (CAV) doğru gerçekleşen verimli yapısal rezonans enerji transferinin (SRET) etkisi, zıt çekirdek-kapsid titreşimleri nedeniyle viral zarın yırtılmasına yol açabilir. Ek olarak, SRET'in genel etkinliği, viral partikülün boyutunun ve pH'ının sırasıyla rezonans frekansını ve enerji emilimini belirlediği ortamın doğasıyla ilişkilidir [2, 13, 19].
Elektromanyetik dalgaların fiziksel rezonans etkisi, viral proteinlere gömülü çift katmanlı bir zarla çevrili zarflı virüslerin inaktivasyonunda önemli bir rol oynar. Araştırmacılar, H3N2'nin 6 GHz frekanslı ve 486 W/m² güç yoğunluklu elektromanyetik dalgalar tarafından inaktivasyonunun esas olarak rezonans etkisi nedeniyle kabuğun fiziksel olarak yırtılmasından kaynaklandığını bulmuşlardır [13]. H3N2 süspansiyonunun sıcaklığı, 15 dakikalık maruziyetten sonra yalnızca 7°C artmıştır; ancak insan H3N2 virüsünün termal ısıtma yoluyla inaktivasyonu için 55°C'nin üzerinde bir sıcaklık gereklidir [9]. SARS-CoV-2 ve H3N1 gibi virüslerde de benzer olaylar gözlemlenmiştir [13, 14]. Ayrıca, virüslerin elektromanyetik dalgalar tarafından inaktivasyonu, viral RNA genomlarının bozulmasına yol açmaz [1,13,14]. Bu nedenle, H3N2 virüsünün inaktivasyonu termal maruziyetten ziyade fiziksel rezonansla desteklendi [13].
Elektromanyetik dalgaların termal etkisiyle karşılaştırıldığında, virüslerin fiziksel rezonans yoluyla inaktivasyonu, Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) tarafından belirlenen mikrodalga güvenlik standartlarının altında olan daha düşük doz parametreleri gerektirir [2, 13]. Rezonans frekansı ve güç dozu, virüsün parçacık boyutu ve elastikiyeti gibi fiziksel özelliklerine bağlıdır ve rezonans frekansı içindeki tüm virüsler inaktivasyon için etkili bir şekilde hedeflenebilir. Yüksek penetrasyon oranı, iyonlaştırıcı radyasyonun olmaması ve iyi güvenlik nedeniyle, CPET'in atermik etkisiyle aracılık edilen virüs inaktivasyonu, patojenik virüslerin neden olduğu insan malign hastalıklarının tedavisi için umut vericidir [14, 26].
Virüslerin sıvı fazda ve çeşitli ortamların yüzeyinde inaktivasyonunun uygulanmasına dayanarak, elektromanyetik dalgalar viral aerosollerle etkili bir şekilde mücadele edebilir [1, 26], bu bir atılımdır ve virüsün bulaşmasını kontrol etmek ve toplumda virüsün bulaşmasını önlemek için büyük önem taşımaktadır. Ayrıca, elektromanyetik dalgaların fiziksel rezonans özelliklerinin keşfi bu alanda büyük önem taşımaktadır. Belirli bir viryonun ve elektromanyetik dalgaların rezonans frekansı bilindiği sürece, yaranın rezonans frekans aralığındaki tüm virüsler hedeflenebilir; bu, geleneksel virüs inaktivasyon yöntemleriyle elde edilemez [13,14,26]. Virüslerin elektromanyetik inaktivasyonu, büyük araştırma, uygulama değeri ve potansiyeli olan umut verici bir araştırmadır.
Geleneksel virüs öldürme teknolojisiyle karşılaştırıldığında, elektromanyetik dalgalar benzersiz fiziksel özellikleri nedeniyle virüsleri öldürürken basit, etkili ve pratik çevre koruma özelliklerine sahiptir [2, 13]. Ancak birçok sorun devam etmektedir. İlk olarak, modern bilgi elektromanyetik dalgaların fiziksel özellikleriyle sınırlıdır ve elektromanyetik dalgaların emisyonu sırasında enerji kullanım mekanizması açıklanmamıştır [10, 27]. Milimetre dalgaları da dahil olmak üzere mikrodalgalar, virüs inaktivasyonunu ve mekanizmalarını incelemek için yaygın olarak kullanılmıştır, ancak özellikle 100 kHz ila 300 MHz ve 300 GHz ila 10 THz arasındaki frekanslarda olmak üzere diğer frekanslardaki elektromanyetik dalgalarla ilgili çalışmalar bildirilmemiştir. İkinci olarak, patojenik virüslerin elektromanyetik dalgalarla öldürülme mekanizması açıklığa kavuşturulmamıştır ve yalnızca küresel ve çubuk şeklindeki virüsler incelenmiştir [2]. Ayrıca, virüs parçacıkları küçük, hücresizdir, kolayca mutasyona uğrar ve hızla yayılır, bu da virüs inaktivasyonunu önleyebilir. Patojenik virüsleri etkisiz hale getirme engelini aşmak için elektromanyetik dalga teknolojisinin hâlâ geliştirilmesi gerekmektedir. Son olarak, ortamdaki su molekülleri gibi polar moleküller tarafından yüksek oranda radyasyon enerjisinin emilmesi, enerji kaybına yol açar. Ayrıca, SRET'in etkinliği virüslerdeki tanımlanmamış çeşitli mekanizmalardan etkilenebilir [28]. SRET etkisi ayrıca virüsün çevresine uyum sağlamasını değiştirerek elektromanyetik dalgalara karşı direnç kazanmasına da neden olabilir [29].
Gelecekte, elektromanyetik dalgalar kullanılarak virüs inaktivasyon teknolojisinin daha da geliştirilmesi gerekmektedir. Temel bilimsel araştırmalar, virüslerin elektromanyetik dalgalar yoluyla inaktivasyon mekanizmasını aydınlatmayı hedeflemelidir. Örneğin, virüslerin elektromanyetik dalgalara maruz kaldıklarında enerjilerini kullanma mekanizmaları, patojenik virüsleri öldüren termal olmayan etkinin ayrıntılı mekanizması ve elektromanyetik dalgalar ile çeşitli virüs türleri arasındaki SRET etkisinin mekanizması sistematik olarak açıklanmalıdır. Uygulamalı araştırmalar, polar moleküller tarafından aşırı radyasyon enerjisi emiliminin nasıl önleneceği, farklı frekanslardaki elektromanyetik dalgaların çeşitli patojenik virüsler üzerindeki etkisinin incelenmesi ve patojenik virüslerin yok edilmesinde elektromanyetik dalgaların termal olmayan etkilerinin incelenmesi konularına odaklanmalıdır.
Elektromanyetik dalgalar, patojenik virüslerin inaktivasyonu için umut verici bir yöntem haline gelmiştir. Elektromanyetik dalga teknolojisi, düşük kirlilik, düşük maliyet ve geleneksel anti-virüs teknolojisinin sınırlamalarını aşabilen yüksek patojen virüs inaktivasyon verimliliği gibi avantajlara sahiptir. Ancak, elektromanyetik dalga teknolojisinin parametrelerini belirlemek ve virüs inaktivasyon mekanizmasını aydınlatmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Belirli bir doz elektromanyetik dalga radyasyonu, birçok patojenik virüsün yapısını ve aktivitesini yok edebilir. Virüs inaktivasyonunun etkinliği, frekans, güç yoğunluğu ve maruz kalma süresiyle yakından ilişkilidir. Ayrıca, olası mekanizmalar arasında enerji transferinin termal, atermal ve yapısal rezonans etkileri de yer alır. Geleneksel antiviral teknolojilerle karşılaştırıldığında, elektromanyetik dalga tabanlı virüs inaktivasyonu basitlik, yüksek verimlilik ve düşük kirlilik gibi avantajlara sahiptir. Bu nedenle, elektromanyetik dalga aracılı virüs inaktivasyonu, gelecekteki uygulamalar için umut vadeden bir antiviral teknik haline gelmiştir.
U Yu. Mikrodalga radyasyonunun ve soğuk plazmanın biyoaerosol aktivitesi ve ilgili mekanizmalar üzerindeki etkisi. Pekin Üniversitesi. Yıl 2013.
Sun CK, Tsai YC, Chen Ye, Liu TM, Chen HY, Wang HC ve diğerleri. Bakulovirüslerde mikrodalgaların rezonans dipol kuplajı ve sınırlı akustik salınımlar. Bilimsel rapor 2017; 7(1):4611.
Siddharta A, Pfaender S, Malassa A, Doerrbecker J, Anggakusuma, Engelmann M ve diğerleri. HCV ve HIV'in mikrodalga ile inaktivasyonu: Enjeksiyon yoluyla uyuşturucu kullananlar arasında virüsün bulaşmasını önlemeye yönelik yeni bir yaklaşım. Bilimsel rapor 2016; 6:36619.
Yan SX, Wang RN, Cai YJ, Song YL, Qv HL. Mikrodalga Dezenfeksiyonu ile Hastane Belgelerinin Kirlenmesinin Araştırılması ve Deneysel Gözlemlenmesi [J] Çin Tıp Dergisi. 1987; 4:221-2.
Sun Wei Sodyum dikloroizosiyanatın bakteriyofaj MS2'ye karşı inaktivasyon mekanizması ve etkinliğinin ön çalışması. Sichuan Üniversitesi. 2007.
Yang Li O-ftalaldehitin bakteriyofaj MS2 üzerindeki inaktivasyon etkisi ve etki mekanizmasının ön çalışması. Sichuan Üniversitesi. 2007.
Wu Ye, Bayan Yao. Mikrodalga radyasyonuyla havadaki bir virüsün yerinde inaktivasyonu. Çin Bilim Bülteni. 2014;59(13):1438-45.
Kachmarchik LS, Marsai KS, Shevchenko S., Pilosof M., Levy N., Einat M. ve diğerleri. Koronavirüsler ve poliovirüsler, W-bant siklotron radyasyonunun kısa darbelerine duyarlıdır. Çevre kimyası üzerine mektup. 2021;19(6):3967-72.
Yonges M, Liu VM, van der Vries E, Jacobi R, Pronk I, Boog S, ve diğerleri. Fenotipik nöraminidaz inhibitörlerine karşı antijenite çalışmaları ve direnç testleri için influenza virüsünün inaktivasyonu. Klinik Mikrobiyoloji Dergisi. 2010;48(3):928-40.
Zou Xinzhi, Zhang Lijia, Liu Yujia, Li Yu, Zhang Jia, Lin Fujia ve diğerleri. Mikrodalga sterilizasyonuna genel bakış. Guangdong mikro besin bilimi. 2013;20(6):67-70.
Li Jizhi. Mikrodalgaların Gıda Mikroorganizmaları Üzerindeki Termal Olmayan Biyolojik Etkileri ve Mikrodalga Sterilizasyon Teknolojisi [JJ Southwestern Nationalities Üniversitesi (Doğa Bilimleri Baskısı). 2006; 6:1219–22.
Afagi P, Lapolla MA, Gandhi K. Atermik mikrodalga ışınımı üzerine SARS-CoV-2 sivri protein denatürasyonu. Bilimsel rapor 2021; 11(1):23373.
Yang SC, Lin HC, Liu TM, Lu JT, Hong WT, Huang YR ve diğerleri. Virüslerde mikrodalgalardan sınırlı akustik salınımlara verimli yapısal rezonans enerjisi transferi. Bilimsel rapor 2015; 5:18030.
Barbora A, Minnes R. SARS-CoV-2 için iyonlaştırıcı olmayan radyasyon tedavisi kullanılarak hedeflenen antiviral tedavi ve viral bir pandemiye hazırlık: Klinik uygulama için yöntemler, metotlar ve uygulama notları. PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
Yang Huiming. Mikrodalga sterilizasyonu ve onu etkileyen faktörler. Çin Tıp Dergisi. 1993;(04):246-51.
Sayfa WJ, Martin WG Mikrodalga fırınlarda mikropların hayatta kalması. J Microorganisms. 1978;24(11):1431-3.
Elhafi G., Naylor SJ, Savage KE, Jones RS Mikrodalga veya otoklav uygulaması bulaşıcı bronşit virüsü ve kuş pnömovirüsünün bulaşıcılığını yok eder, ancak bunların ters transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu kullanılarak tespit edilmesine olanak sağlar. kümes hayvanları hastalığı. 2004;33(3):303-6.
Ben-Shoshan M., Mandel D., Lubezki R., Dollberg S., Mimouni FB Anne sütünden sitomegalovirüsün mikrodalga ile eradikasyonu: pilot çalışma. Emzirme tıbbı. 2016;11:186-7.
Wang PJ, Pang YH, Huang SY, Fang JT, Chang SY, Shih SR ve diğerleri. SARS-CoV-2 virüsünün mikrodalga rezonans emilimi. Bilimsel Rapor 2022; 12(1): 12596.
Sabino CP, Sellera FP, Sales-Medina DF, Machado RRG, Durigon EL, Freitas-Junior LH, vb. UV-C (254 nm) SARS-CoV-2'nin öldürücü dozu. Işık teşhisi Photodyne Ther. 2020;32:101995.
Storm N, McKay LGA, Downs SN, Johnson RI, Birru D, de Samber M, vb. UV-C ile SARS-CoV-2'nin hızlı ve tam inaktivasyonu. Bilimsel Rapor 2020; 10(1):22421.