रोगजनक विषाणुओं और संबंधित तंत्रों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव: जर्नल ऑफ वायरोलॉजी में एक समीक्षा

रोगजनक विषाणु संक्रमण दुनिया भर में एक प्रमुख जन स्वास्थ्य समस्या बन गए हैं। विषाणु सभी कोशिकीय जीवों को संक्रमित कर सकते हैं और विभिन्न स्तरों पर चोट और क्षति पहुँचा सकते हैं, जिससे रोग और यहाँ तक कि मृत्यु भी हो सकती है। गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोनावायरस 2 (SARS-CoV-2) जैसे अत्यधिक रोगजनक विषाणुओं के प्रचलन को देखते हुए, रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी और सुरक्षित तरीके विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है। रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने के पारंपरिक तरीके व्यावहारिक हैं, लेकिन उनकी कुछ सीमाएँ हैं। उच्च भेदन क्षमता, भौतिक अनुनाद और प्रदूषण-मुक्ति जैसी विशेषताओं के साथ, विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने की एक संभावित रणनीति बन गई हैं और इस ओर अधिक ध्यान आकर्षित कर रही हैं। यह लेख रोगजनक विषाणुओं और उनकी क्रियाविधि पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर हाल के प्रकाशनों का अवलोकन प्रदान करता है, साथ ही रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग की संभावनाओं, साथ ही ऐसे निष्क्रियण के लिए नए विचारों और विधियों पर भी प्रकाश डालता है।
कई वायरस तेज़ी से फैलते हैं, लंबे समय तक बने रहते हैं, अत्यधिक रोगजनक होते हैं और वैश्विक महामारियों और गंभीर स्वास्थ्य जोखिमों का कारण बन सकते हैं। रोकथाम, पता लगाना, परीक्षण, उन्मूलन और उपचार वायरस के प्रसार को रोकने के प्रमुख कदम हैं। रोगजनक वायरस के तीव्र और कुशल उन्मूलन में रोगनिरोधी, सुरक्षात्मक और स्रोत उन्मूलन शामिल हैं। रोगजनक वायरस की संक्रामकता, रोगजनकता और प्रजनन क्षमता को कम करने के लिए शारीरिक विनाश द्वारा उन्हें निष्क्रिय करना उनके उन्मूलन का एक प्रभावी तरीका है। उच्च तापमान, रसायन और आयनकारी विकिरण सहित पारंपरिक तरीके रोगजनक वायरस को प्रभावी रूप से निष्क्रिय कर सकते हैं। हालाँकि, इन तरीकों की अभी भी कुछ सीमाएँ हैं। इसलिए, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए नवीन रणनीतियों को विकसित करने की अभी भी तत्काल आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन में उच्च भेदन क्षमता, तीव्र और समान तापन, सूक्ष्मजीवों के साथ अनुनाद और प्लाज्मा विमोचन जैसे लाभ हैं, और यह रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने का एक व्यावहारिक तरीका बनने की उम्मीद है [1,2,3]। रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने की विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्षमता पिछली शताब्दी में प्रदर्शित की गई थी [4]। हाल के वर्षों में, रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग ने अधिक ध्यान आकर्षित किया है। यह लेख रोगजनक विषाणुओं और उनके तंत्रों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर चर्चा करता है, जो बुनियादी और अनुप्रयुक्त अनुसंधान के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका के रूप में काम कर सकता है।
वायरस की रूपात्मक विशेषताएँ जीवित रहने और संक्रामकता जैसे कार्यों को दर्शा सकती हैं। यह सिद्ध हो चुका है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से अति उच्च आवृत्ति (UHF) और अति उच्च आवृत्ति (EHF) विद्युत चुम्बकीय तरंगें, वायरस की आकारिकी को बाधित कर सकती हैं।
बैक्टीरियोफेज एमएस2 (MS2) का उपयोग अक्सर विभिन्न शोध क्षेत्रों जैसे कीटाणुशोधन मूल्यांकन, गतिज मॉडलिंग (जलीय), और वायरल अणुओं के जैविक लक्षण वर्णन में किया जाता है [5, 6]। वू ने पाया कि 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू पर माइक्रोवेव ने प्रत्यक्ष विकिरण के 1 मिनट के बाद एमएस2 जलीय फेजों के एकत्रीकरण और महत्वपूर्ण संकुचन का कारण बना [1]। आगे की जांच के बाद, एमएस2 फेज की सतह में एक विराम भी देखा गया [7]। काज़मारज़िक [8] ने कोरोनावायरस 229ई (सीओवी-229ई) के नमूनों के निलंबन को 95 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति और 70 से 100 डब्ल्यू/सेमी2 की शक्ति घनत्व वाली मिलीमीटर तरंगों के लिए 0.1 सेकंड के लिए उजागर किया। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में आने के बाद वायरस के आकार, व्यास और सतह की चिकनाई जैसे रूपात्मक गुणों में होने वाले परिवर्तन अज्ञात हैं। इसलिए, रूपात्मक विशेषताओं और कार्यात्मक विकारों के बीच संबंधों का विश्लेषण करना महत्वपूर्ण है, जो वायरस निष्क्रियता का आकलन करने के लिए मूल्यवान और सुविधाजनक संकेतक प्रदान कर सकते हैं [1]।
विषाणु संरचना में आमतौर पर एक आंतरिक न्यूक्लिक अम्ल (आरएनए या डीएनए) और एक बाह्य कैप्सिड होता है। न्यूक्लिक अम्ल विषाणुओं के आनुवंशिक और प्रतिकृति गुणों को निर्धारित करते हैं। कैप्सिड नियमित रूप से व्यवस्थित प्रोटीन उपइकाइयों की बाहरी परत है, जो विषाणु कणों का मूल ढाँचा और प्रतिजनी घटक है, और न्यूक्लिक अम्लों की रक्षा भी करता है। अधिकांश विषाणुओं में लिपिड और ग्लाइकोप्रोटीन से बनी एक आवरण संरचना होती है। इसके अतिरिक्त, आवरण प्रोटीन ग्राही की विशिष्टता निर्धारित करते हैं और मुख्य प्रतिजन के रूप में कार्य करते हैं जिन्हें मेज़बान की प्रतिरक्षा प्रणाली पहचान सकती है। यह संपूर्ण संरचना विषाणु की अखंडता और आनुवंशिक स्थिरता सुनिश्चित करती है।
शोध से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से यूएचएफ विद्युत चुम्बकीय तरंगें, रोग पैदा करने वाले वायरस के आरएनए को नुकसान पहुंचा सकती हैं। वू [1] ने एमएस 2 वायरस के जलीय वातावरण को सीधे 2 मिनट के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज माइक्रोवेव में उजागर किया और जेल वैद्युतकणसंचलन और रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा प्रोटीन ए, कैप्सिड प्रोटीन, रेप्लिका प्रोटीन और क्लीवेज प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन का विश्लेषण किया। आरटी-पीसीआर)। ये जीन उत्तरोत्तर बढ़ती शक्ति घनत्व के साथ नष्ट हो गए और यहां तक ​​​​कि उच्चतम शक्ति घनत्व पर गायब हो गए। उदाहरण के लिए, प्रोटीन ए जीन (934 बीपी) की अभिव्यक्ति 119 और 385 डब्ल्यू की शक्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने के बाद काफी कम हो गई
हाल के अध्ययनों से पता चला है कि रोगजनक वायरल प्रोटीन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव मुख्य रूप से मध्यस्थों पर उनके अप्रत्यक्ष थर्मल प्रभाव और न्यूक्लिक एसिड के विनाश के कारण प्रोटीन संश्लेषण पर उनके अप्रत्यक्ष प्रभाव पर आधारित है [1, 3, 8, 9]। हालांकि, एथर्मिक प्रभाव वायरल प्रोटीन की ध्रुवता या संरचना को भी बदल सकते हैं [1, 10, 11]। मौलिक संरचनात्मक/गैर-संरचनात्मक प्रोटीन जैसे कैप्सिड प्रोटीन, लिफाफा प्रोटीन या रोगजनक वायरस के स्पाइक प्रोटीन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रत्यक्ष प्रभाव पर अभी और अध्ययन की आवश्यकता है। हाल ही में यह सुझाव दिया गया है कि 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ 2.45 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर 2 मिनट का विद्युत चुम्बकीय विकिरण पूरी तरह से विद्युत चुम्बकीय प्रभावों के माध्यम से हॉट स्पॉट और दोलनशील विद्युत क्षेत्रों के गठन के माध्यम से प्रोटीन आवेशों के विभिन्न अंशों के साथ बातचीत कर सकता है [12]।
किसी रोगजनक विषाणु का आवरण उसके संक्रमित करने या रोग उत्पन्न करने की क्षमता से घनिष्ठ रूप से जुड़ा होता है। कई अध्ययनों में बताया गया है कि UHF और माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोग उत्पन्न करने वाले विषाणुओं के आवरणों को नष्ट कर सकती हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, 70 से 100 W/cm2 [8] की शक्ति घनत्व पर 95 GHz मिलीमीटर तरंग के 0.1 सेकंड के संपर्क में आने के बाद कोरोनावायरस 229E के विषाणु आवरण में स्पष्ट छिद्रों का पता लगाया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण का प्रभाव विषाणु आवरण की संरचना को नष्ट करने के लिए पर्याप्त तनाव पैदा कर सकता है। आवरण-युक्त विषाणुओं के लिए, आवरण के फटने के बाद, संक्रामकता या कुछ क्रियाशीलता आमतौर पर कम हो जाती है या पूरी तरह से समाप्त हो जाती है [13, 14]। यांग [13] ने H3N2 (H3N2) इन्फ्लूएंजा वायरस और H1N1 (H1N1) इन्फ्लूएंजा वायरस को क्रमशः 8.35 GHz, 320 W/m² और 7 GHz, 308 W/m² पर माइक्रोवेव में 15 मिनट के लिए रखा। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने वाले रोगजनक वायरस के आरएनए संकेतों और कई चक्रों के लिए तरल नाइट्रोजन में जमे हुए और तुरंत पिघले हुए एक खंडित मॉडल की तुलना करने के लिए, आरटी-पीसीआर किया गया था। परिणामों से पता चला कि दोनों मॉडलों के आरएनए संकेत बहुत सुसंगत हैं। ये परिणाम संकेत देते हैं कि माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने के बाद वायरस की भौतिक संरचना बाधित होती है और लिफाफा संरचना नष्ट हो जाती है।
किसी वायरस की सक्रियता को उसकी संक्रमित करने, प्रतिकृति बनाने और प्रतिलेखन करने की क्षमता से पहचाना जा सकता है। वायरल संक्रामकता या सक्रियता का आकलन आमतौर पर प्लाक एसेज़, टिशू कल्चर मीडियन इनफेक्टिव डोज़ (TCID50), या ल्यूसिफ़रेज़ रिपोर्टर जीन गतिविधि का उपयोग करके वायरल टाइटर्स को मापकर किया जाता है। लेकिन इसका आकलन जीवित वायरस को अलग करके या वायरल एंटीजन, वायरल कण घनत्व, वायरस उत्तरजीविता आदि का विश्लेषण करके भी किया जा सकता है।
यह बताया गया है कि यूएचएफ, एसएचएफ और ईएचएफ विद्युत चुम्बकीय तरंगें सीधे वायरल एरोसोल या जलजनित वायरस को निष्क्रिय कर सकती हैं। वू [1] ने प्रयोगशाला नेबुलाइज़र द्वारा उत्पन्न एमएस2 बैक्टीरियोफेज एरोसोल को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ 1.7 मिनट के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा, जबकि एमएस2 बैक्टीरियोफेज जीवित रहने की दर केवल 8.66% थी। एमएस2 वायरल एरोसोल के समान, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की समान खुराक के संपर्क में आने के 1.5 मिनट के भीतर 91.3% जलीय एमएस2 निष्क्रिय हो गया। इसके अलावा, एमएस2 वायरस को निष्क्रिय करने की विद्युत चुम्बकीय विकिरण की क्षमता सकारात्मक रूप से शक्ति घनत्व और जोखिम समय के साथ सहसंबद्ध थी। उदाहरण के लिए, 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने के बाद एमएस2 वायरस की जीवित रहने की दर न्यूनतम 2.65% से 4.37% थी और संपर्क समय बढ़ने के साथ कोई महत्वपूर्ण बदलाव नहीं पाया गया। सिद्धार्थ [3] ने हेपेटाइटिस सी वायरस (एचसीवी)/मानव इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस टाइप 1 (एचआईवी-1) युक्त सेल कल्चर सस्पेंशन को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 360 डब्ल्यू की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों से विकिरणित किया। उन्होंने पाया कि एक्सपोजर के 3 मिनट बाद वायरस टिटर में काफी गिरावट आई, जो दर्शाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण एचसीवी और एचआईवी-1 संक्रामकता के खिलाफ प्रभावी है और एक साथ संपर्क में आने पर भी वायरस के संचरण को रोकने में मदद करता है। 600 और 800 डब्ल्यू पर 1 मिनट के लिए प्रयोग करने पर, दोनों वायरस की संक्रामकता में उल्लेखनीय कमी नहीं आई, जो कि विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की शक्ति और महत्वपूर्ण तापमान के संपर्क के समय से संबंधित माना जाता है।
काज़मार्स्की [8] ने 2021 में पहली बार जलजनित रोगजनक विषाणुओं के विरुद्ध EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों की मारक क्षमता का प्रदर्शन किया। उन्होंने कोरोनावायरस 229E या पोलियोवायरस (PV) के नमूनों को 95 GHz की आवृत्ति और 70 से 100 W/cm2 की शक्ति घनत्व पर 2 सेकंड के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा। दोनों रोगजनक विषाणुओं की निष्क्रियता दक्षता क्रमशः 99.98% और 99.375% थी। यह दर्शाता है कि EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों की विषाणु निष्क्रियता के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएँ हैं।
स्तन के दूध और घर में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाली कुछ सामग्रियों जैसे विभिन्न माध्यमों में वायरस के यूएचएफ निष्क्रियण की प्रभावशीलता का भी मूल्यांकन किया गया है। शोधकर्ताओं ने एडेनोवायरस (एडीवी), पोलियोवायरस टाइप 1 (पीवी-1), हर्पीसवायरस 1 (एचवी-1) और राइनोवायरस (आरएचवी) से दूषित एनेस्थीसिया मास्क को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 720 वाट की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में रखा। उन्होंने बताया कि एडीवी और पीवी-1 एंटीजन के परीक्षण नकारात्मक हो गए, और एचवी-1, पीआईवी-3, और आरएचवी टाइटर्स शून्य हो गए, जो 4 मिनट के संपर्क के बाद सभी वायरसों के पूर्ण निष्क्रियण का संकेत देता है [15, 16]। एल्हाफी [17] ने एवियन संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस (आईबीवी), एवियन न्यूमोवायरस (एपीवी), न्यूकैसल रोग वायरस (एनडीवी), और एवियन इन्फ्लूएंजा वायरस (एआईवी) से संक्रमित स्वाब को 2450 मेगाहर्ट्ज, 900 डब्ल्यू माइक्रोवेव ओवन में सीधे उजागर किया। अपनी संक्रामकता खो देते हैं। उनमें से, एपीवी और आईबीवी को 5 वीं पीढ़ी के चिकन भ्रूण से प्राप्त श्वासनली अंगों की संस्कृतियों में अतिरिक्त रूप से पता चला था। हालांकि वायरस को अलग नहीं किया जा सका, वायरल न्यूक्लिक एसिड अभी भी आरटी-पीसीआर द्वारा पता लगाया गया था। बेन-शोशन [18] ने 30 सेकंड के लिए 15 साइटोमेगालोवायरस (सीएमवी) पॉजिटिव ब्रेस्ट मिल्क सैंपल को 2450 मेगाहर्ट्ज, 750 डब्ल्यू इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों से सीधे अवगत कराया। हालाँकि, 500 W पर, 15 में से 2 नमूनों में पूर्ण निष्क्रियता प्राप्त नहीं हुई, जो निष्क्रियता दक्षता और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की शक्ति के बीच सकारात्मक सहसंबंध को इंगित करता है।
यह भी ध्यान देने योग्य है कि यांग [13] ने स्थापित भौतिक मॉडलों के आधार पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों और वायरस के बीच अनुनाद आवृत्ति की भविष्यवाणी की थी। वायरस के प्रति संवेदनशील मैडिन डार्बी डॉग किडनी कोशिकाओं (MDCK) द्वारा निर्मित 7.5 × 1014 m-3 घनत्व वाले H3N2 वायरस कणों के निलंबन को 15 मिनट के लिए 8 GHz की आवृत्ति और 820 W/m² की शक्ति पर सीधे विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में लाया गया था। H3N2 वायरस की निष्क्रियता का स्तर 100% तक पहुँच जाता है। हालाँकि, 82 W/m2 की सैद्धांतिक सीमा पर, H3N2 वायरस का केवल 38% निष्क्रिय किया गया था, यह दर्शाता है कि EM-मध्यस्थता वायरस निष्क्रियता की दक्षता शक्ति घनत्व से निकटता से संबंधित है। इस अध्ययन के आधार पर, बारबोरा [14] ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों और SARS-CoV-2 के बीच अनुनाद आवृत्ति रेंज (8.5-20 गीगाहर्ट्ज़) की गणना की और निष्कर्ष निकाला कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने वाले SARS-CoV-2 के 7.5 × 1014 m-3 को 10-17 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति और 14.5 ± 1 W/m2 की शक्ति घनत्व वाली तरंग के लगभग 15 मिनट तक संपर्क में रखने पर 100% निष्क्रियता प्राप्त होगी। वांग [19] द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि SARS-CoV-2 की अनुनाद आवृत्तियाँ 4 और 7.5 गीगाहर्ट्ज़ हैं, जो वायरस टिटर से स्वतंत्र अनुनाद आवृत्तियों के अस्तित्व की पुष्टि करती हैं।
निष्कर्षतः, हम कह सकते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें एरोसोल और निलंबन के साथ-साथ सतहों पर वायरस की गतिविधि को भी प्रभावित कर सकती हैं। यह पाया गया कि निष्क्रियता की प्रभावशीलता विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति तथा वायरस के विकास के लिए प्रयुक्त माध्यम से निकटता से संबंधित है। इसके अतिरिक्त, भौतिक अनुनादों पर आधारित विद्युत चुम्बकीय आवृत्तियाँ वायरस निष्क्रियता के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं [2, 13]। अब तक, रोगजनक वायरस की गतिविधि पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव मुख्य रूप से संक्रामकता को बदलने पर केंद्रित रहा है। जटिल तंत्र के कारण, कई अध्ययनों ने रोगजनक वायरस की प्रतिकृति और प्रतिलेखन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव की सूचना दी है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस को निष्क्रिय करने की क्रियाविधि वायरस के प्रकार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति, और वायरस के विकास के वातावरण से निकटता से संबंधित है, लेकिन अभी तक इसका व्यापक रूप से पता नहीं लगाया जा सका है। हाल के शोधों ने तापीय, अतापीय और संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण की क्रियाविधि पर ध्यान केंद्रित किया है।
थर्मल प्रभाव को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव में ऊतकों में ध्रुवीय अणुओं के उच्च गति वाले घूर्णन, टकराव और घर्षण के कारण तापमान में वृद्धि के रूप में समझा जाता है। इस गुण के कारण, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरस के तापमान को शारीरिक सहनशीलता की सीमा से ऊपर बढ़ा सकती हैं, जिससे वायरस की मृत्यु हो सकती है। हालांकि, वायरस में कुछ ध्रुवीय अणु होते हैं, जो बताता है कि वायरस पर प्रत्यक्ष थर्मल प्रभाव दुर्लभ हैं [1]। इसके विपरीत, माध्यम और वातावरण में कई और ध्रुवीय अणु होते हैं, जैसे कि पानी के अणु, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा उत्तेजित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र के अनुसार चलते हैं, घर्षण के माध्यम से गर्मी पैदा करते हैं। फिर गर्मी को उसके तापमान को बढ़ाने के लिए वायरस में स्थानांतरित किया जाता है। जब सहनशीलता सीमा पार हो जाती है, तो न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं
कई समूहों ने बताया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें तापीय संपर्क के माध्यम से वायरस की संक्रामकता को कम कर सकती हैं [1, 3, 8]। काज़मारकज़िक [8] ने कोरोनावायरस 229E के निलंबन को 0.2-0.7 सेकंड के लिए 70 से 100 W/cm² की शक्ति घनत्व वाली 95 GHz आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा। परिणामों से पता चला कि इस प्रक्रिया के दौरान 100°C तापमान वृद्धि ने वायरस की आकृति विज्ञान को नष्ट कर दिया और वायरस की गतिविधि को कम कर दिया। इन तापीय प्रभावों को आसपास के जल अणुओं पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्रिया द्वारा समझाया जा सकता है। सिद्धार्थ [3] ने 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 90 वाट तथा 180 वाट, 360 वाट, 600 वाट और 800 वाट की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ जीटी1ए, जीटी2ए, जीटी3ए, जीटी4ए, जीटी5ए, जीटी6ए और जीटी7ए सहित विभिन्न जीनोटाइप के एचसीवी युक्त सेल कल्चर सस्पेंशन को विकिरणित किया। सेल कल्चर माध्यम का तापमान 26 डिग्री सेल्सियस से 92 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ने पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण ने वायरस की संक्रामकता को कम कर दिया या वायरस को पूरी तरह से निष्क्रिय कर दिया। लेकिन एचसीवी को कम शक्ति (90 या 180 वाट, 3 मिनट) या उच्च शक्ति (600 या 800 वाट, 1 मिनट) पर थोड़े समय के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा गया, जबकि तापमान में कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई और वायरस की संक्रामकता या गतिविधि में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन नहीं देखा गया।
उपरोक्त परिणाम दर्शाते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का तापीय प्रभाव रोगजनक विषाणुओं की संक्रामकता या सक्रियता को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। इसके अलावा, कई अध्ययनों से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का तापीय प्रभाव यूवी-सी और पारंपरिक तापन की तुलना में रोगजनक विषाणुओं को अधिक प्रभावी ढंग से निष्क्रिय करता है [8, 20, 21, 22, 23, 24]।
तापीय प्रभावों के अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें सूक्ष्मजीवी प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्ल जैसे अणुओं की ध्रुवता को भी बदल सकती हैं, जिससे अणु घूमने और कंपन करने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप व्यवहार्यता कम हो जाती है या यहाँ तक कि उनकी मृत्यु भी हो जाती है [10]। ऐसा माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ध्रुवता में तेज़ी से बदलाव प्रोटीन ध्रुवीकरण का कारण बनता है, जिससे प्रोटीन संरचना में मरोड़ और वक्रता आती है और अंततः प्रोटीन विकृतीकरण होता है [11]।
वायरस निष्क्रियता पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का गैर-तापीय प्रभाव विवादास्पद बना हुआ है, लेकिन अधिकांश अध्ययनों ने सकारात्मक परिणाम दिखाए हैं [1, 25]। जैसा कि हमने ऊपर बताया, विद्युत चुम्बकीय तरंगें सीधे MS2 वायरस के आवरण प्रोटीन में प्रवेश कर सकती हैं और वायरस के न्यूक्लिक अम्ल को नष्ट कर सकती हैं। इसके अलावा, MS2 वायरस एरोसोल जलीय MS2 की तुलना में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति कहीं अधिक संवेदनशील होते हैं। MS2 वायरस एरोसोल के आसपास के वातावरण में पानी के अणुओं जैसे कम ध्रुवीय अणुओं के कारण, विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता में तापीय प्रभाव महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं [1]।
अनुनाद की घटना एक भौतिक प्रणाली की प्रवृत्ति को संदर्भित करती है ताकि वह अपने प्राकृतिक आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य पर अपने वातावरण से अधिक ऊर्जा अवशोषित कर सके। प्रकृति में कई स्थानों पर अनुनाद होता है। यह ज्ञात है कि वायरस एक सीमित ध्वनिक द्विध्रुव मोड में समान आवृत्ति के माइक्रोवेव के साथ अनुनाद करते हैं, एक अनुनाद घटना [2, 13, 26]। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग और एक वायरस के बीच संपर्क के अनुनाद मोड अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। वायरस में विद्युत चुम्बकीय तरंगों से बंद ध्वनिक दोलनों (CAV) तक कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (SRET) के प्रभाव से कोर-कैप्सिड कंपन के विरोध के कारण वायरल झिल्ली का टूटना हो सकता है। इसके अलावा, SRET की समग्र प्रभावशीलता पर्यावरण की प्रकृति से संबंधित है
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिक अनुनाद प्रभाव लिफाफा वायरस की निष्क्रियता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो वायरल प्रोटीन में एम्बेडेड एक द्विपरत झिल्ली से घिरे होते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि 6 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 486 डब्ल्यू/एम² की शक्ति घनत्व वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा H3N2 को निष्क्रिय करना मुख्य रूप से अनुनाद प्रभाव के कारण खोल के भौतिक टूटने के कारण हुआ था [13]। 15 मिनट के संपर्क के बाद H3N2 निलंबन का तापमान केवल 7°C बढ़ा, हालांकि, थर्मल हीटिंग द्वारा मानव H3N2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए 55°C से ऊपर के तापमान की आवश्यकता होती है [9]। SARS-CoV-2 और H3N1 जैसे वायरस के लिए भी इसी तरह की घटनाएं देखी गई हैं [13, 14]। इस प्रकार, H3N2 वायरस की निष्क्रियता को थर्मल एक्सपोज़र के बजाय भौतिक अनुनाद द्वारा बढ़ावा दिया गया [13]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के ऊष्मीय प्रभाव की तुलना में, भौतिक अनुनाद द्वारा विषाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए कम खुराक मापदंडों की आवश्यकता होती है, जो इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) [2, 13] द्वारा स्थापित माइक्रोवेव सुरक्षा मानकों से कम हैं। अनुनाद आवृत्ति और शक्ति खुराक विषाणु के भौतिक गुणों, जैसे कण आकार और लोच, पर निर्भर करती है और अनुनाद आवृत्ति के भीतर सभी विषाणुओं को निष्क्रियता के लिए प्रभावी रूप से लक्षित किया जा सकता है। उच्च प्रवेश दर, आयनकारी विकिरण की अनुपस्थिति और अच्छी सुरक्षा के कारण, CPET के एथर्मिक प्रभाव द्वारा मध्यस्थता से विषाणु निष्क्रियता रोगजनक विषाणुओं के कारण होने वाली मानव घातक बीमारियों के उपचार के लिए आशाजनक है [14, 26]।
तरल चरण में और विभिन्न मीडिया की सतह पर वायरस की निष्क्रियता के कार्यान्वयन के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरल एरोसोल [1, 26] से प्रभावी रूप से निपट सकती हैं, जो एक सफलता है और वायरस के संचरण को नियंत्रित करने और समाज में वायरस के संचरण को रोकने के लिए बहुत महत्व की है। महामारी। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक अनुनाद गुणों की खोज इस क्षेत्र में बहुत महत्व रखती है। जब तक किसी विशेष वायरियन और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की अनुनाद आवृत्ति ज्ञात होती है, तब तक घाव की अनुनाद आवृत्ति सीमा के भीतर सभी वायरस को लक्षित किया जा सकता है, जो पारंपरिक वायरस निष्क्रियता विधियों [13,14,26] से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। वायरस का विद्युत चुम्बकीय निष्क्रियण एक आशाजनक शोध है जिसमें महान शोध और लागू मूल्य और क्षमता है।
पारंपरिक वायरस मारने की तकनीक की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में अपने अनूठे भौतिक गुणों [2, 13] के कारण वायरस को मारते समय सरल, प्रभावी, व्यावहारिक पर्यावरण संरक्षण की विशेषताएं होती हैं। हालाँकि, कई समस्याएं बनी हुई हैं। सबसे पहले, आधुनिक ज्ञान विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक गुणों तक सीमित है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन के दौरान ऊर्जा उपयोग के तंत्र का खुलासा नहीं किया गया है [10, 27]। मिलीमीटर तरंगों सहित माइक्रोवेव का व्यापक रूप से वायरस निष्क्रियता और इसके तंत्र का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया गया है, हालांकि, अन्य आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अध्ययन, विशेष रूप से 100 kHz से 300 MHz और 300 GHz से 10 THz तक की आवृत्तियों पर, रिपोर्ट नहीं किए गए हैं। दूसरे, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा रोगजनक वायरस को मारने के तंत्र को स्पष्ट नहीं किया गया है रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने की बाधा को दूर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंग तकनीक में अभी भी सुधार की आवश्यकता है। अंततः, माध्यम में ध्रुवीय अणुओं, जैसे जल अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के उच्च अवशोषण के परिणामस्वरूप ऊर्जा की हानि होती है। इसके अतिरिक्त, SRET की प्रभावशीलता विषाणुओं में कई अज्ञात तंत्रों से प्रभावित हो सकती है [28]। SRET प्रभाव विषाणु को अपने वातावरण के अनुकूल बनाने के लिए उसे संशोधित भी कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति प्रतिरोध उत्पन्न होता है [29]।
भविष्य में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके वायरस निष्क्रियण की तकनीक में और सुधार की आवश्यकता है। मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस निष्क्रियण की क्रियाविधि को स्पष्ट करना होना चाहिए। उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने पर वायरस की ऊर्जा के उपयोग की क्रियाविधि, रोगजनक वायरस को मारने वाली गैर-तापीय क्रियाविधि का विस्तृत तंत्र, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों और विभिन्न प्रकार के वायरसों के बीच SRET प्रभाव की क्रियाविधि को व्यवस्थित रूप से स्पष्ट किया जाना चाहिए। अनुप्रयुक्त अनुसंधान को ध्रुवीय अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के अत्यधिक अवशोषण को रोकने, विभिन्न रोगजनक वायरसों पर विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव का अध्ययन करने और रोगजनक वायरसों के विनाश में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गैर-तापीय प्रभावों का अध्ययन करने पर केंद्रित होना चाहिए।
विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने की एक आशाजनक विधि बन गई हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंग तकनीक के लाभ कम प्रदूषण, कम लागत और उच्च रोगजनक विषाणु निष्क्रियण दक्षता हैं, जो पारंपरिक एंटी-वायरस तकनीक की सीमाओं को पार कर सकती है। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय तरंग तकनीक के मापदंडों को निर्धारित करने और विषाणु निष्क्रियण की क्रियाविधि को स्पष्ट करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की एक निश्चित मात्रा कई रोगजनक विषाणुओं की संरचना और गतिविधि को नष्ट कर सकती है। विषाणु निष्क्रियण की दक्षता आवृत्ति, ऊर्जा घनत्व और संपर्क समय से निकटता से संबंधित है। इसके अतिरिक्त, संभावित तंत्रों में ऊर्जा हस्तांतरण के ऊष्मीय, अतार्किक और संरचनात्मक अनुनाद प्रभाव शामिल हैं। पारंपरिक एंटीवायरल तकनीकों की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंग आधारित विषाणु निष्क्रियण में सरलता, उच्च दक्षता और कम प्रदूषण के लाभ हैं। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ विषाणु निष्क्रियण भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक एंटीवायरल तकनीक बन गई है।
यू यू. माइक्रोवेव विकिरण और ठंडे प्लाज़्मा का बायोएरोसोल गतिविधि और संबंधित तंत्रों पर प्रभाव। पेकिंग विश्वविद्यालय। वर्ष 2013।
सन सीके, त्साई वाईसी, चेन ये, लियू टीएम, चेन एचवाई, वांग एचसी एट अल. बैकुलोवायरस में माइक्रोवेव का अनुनाद द्विध्रुवीय युग्मन और सीमित ध्वनिक दोलन। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2017; 7(1):4611.
सिद्धार्थ ए, फांडेर एस, मालासा ए, डोएरबेकर जे, अंगाकुसुमा, एंगेलमैन एम, आदि। एचसीवी और एचआईवी का माइक्रोवेव निष्क्रियण: इंजेक्शन द्वारा नशा करने वालों में वायरस के संचरण को रोकने का एक नया तरीका। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2016; 6:36619।
यान एसएक्स, वांग आरएन, कै वाईजे, सोंग वाईएल, क्यूवी एचएल. माइक्रोवेव कीटाणुशोधन द्वारा अस्पताल के दस्तावेज़ों के संदूषण की जाँच और प्रायोगिक अवलोकन [जे] चाइनीज़ मेडिकल जर्नल. 1987; 4:221-2.
सन वेई, बैक्टीरियोफेज MS2 के विरुद्ध सोडियम डाइक्लोरोइसोसायनेट की निष्क्रियता क्रियाविधि और प्रभावकारिता का प्रारंभिक अध्ययन। सिचुआन विश्वविद्यालय। 2007।
यांग ली, बैक्टीरियोफेज MS2 पर ओ-फथाल्डिहाइड के निष्क्रियण प्रभाव और क्रियाविधि का प्रारंभिक अध्ययन। सिचुआन विश्वविद्यालय। 2007।
वू ये, सुश्री याओ। माइक्रोवेव विकिरण द्वारा वायुजनित वायरस को निष्क्रिय करना। चीनी विज्ञान बुलेटिन। 2014;59(13):1438-45।
कचमार्चिक एल.एस., मार्साई के.एस., शेवचेंको एस., पिलोसोफ एम., लेवी एन., इनात एम. एट अल. कोरोनावायरस और पोलियोवायरस डब्ल्यू-बैंड साइक्लोट्रॉन विकिरण के छोटे स्पंदों के प्रति संवेदनशील होते हैं। पर्यावरण रसायन विज्ञान पर पत्र। 2021;19(6):3967-72।
योंगेस एम, लियू वीएम, वैन डेर व्रीस ई, जैकोबी आर, प्रोंक आई, बूग एस, एट अल. एंटीजेनिसिटी अध्ययन और फेनोटाइपिक न्यूरामिनिडेस अवरोधकों के प्रतिरोध परीक्षण के लिए इन्फ्लुएंजा वायरस निष्क्रियता। जर्नल ऑफ क्लिनिकल माइक्रोबायोलॉजी। 2010;48(3):928-40।
ज़ू झिंझी, झांग लिजिया, लियू युजिया, ली यू, झांग जिया, लिन फुजिया, और अन्य। माइक्रोवेव स्टरलाइज़ेशन का अवलोकन. गुआंग्डोंग सूक्ष्म पोषक विज्ञान. 2013;20(6):67-70.
ली जिझी। खाद्य सूक्ष्मजीवों और माइक्रोवेव स्टरलाइज़ेशन तकनीक पर माइक्रोवेव के गैर-तापीय जैविक प्रभाव [जेजे साउथवेस्टर्न नेशनलिटीज़ यूनिवर्सिटी (प्राकृतिक विज्ञान संस्करण)। 2006; 6:1219–22.
अफगी पी, लापोला एमए, गांधी के. एथर्मिक माइक्रोवेव विकिरण पर SARS-CoV-2 स्पाइक प्रोटीन विकृतीकरण। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2021; 11(1):23373।
यांग एससी, लिन एचसी, लियू टीएम, लू जेटी, हांग डब्ल्यूटी, हुआंग वाईआर, आदि। वायरस में माइक्रोवेव से सीमित ध्वनिक दोलनों तक कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2015; 5:18030।
बारबोरा ए, मिनेस आर. SARS-CoV-2 के लिए गैर-आयनीकरण विकिरण चिकित्सा का उपयोग करके लक्षित एंटीवायरल थेरेपी और एक वायरल महामारी की तैयारी: नैदानिक ​​अनुप्रयोग के लिए विधियाँ, तरीके और अभ्यास नोट्स। PLOS One. 2021;16(5):e0251780.
यांग हुईमिंग। माइक्रोवेव स्टरलाइज़ेशन और इसे प्रभावित करने वाले कारक। चीनी मेडिकल जर्नल। 1993;(04):246-51।
पेज डब्ल्यूजे, मार्टिन डब्ल्यूजी, माइक्रोवेव ओवन में सूक्ष्मजीवों का अस्तित्व। आप जर्नल ऑफ माइक्रोऑर्गेनिज्म्स, 1978;24(11):1431-3 देख सकते हैं।
एल्हाफी जी., नायलर एस.जे., सैवेज के.ई., जोन्स आर.एस. माइक्रोवेव या आटोक्लेव उपचार संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस और एवियन न्यूमोवायरस की संक्रामकता को नष्ट कर देता है, लेकिन रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन का उपयोग करके उनका पता लगाया जा सकता है। पोल्ट्री रोग। 2004;33(3):303-6.
बेन-शोशन एम., मंडेल डी., लुबेज़की आर., डॉलबर्ग एस., मिमौनी एफबी स्तन के दूध से साइटोमेगालोवायरस का माइक्रोवेव उन्मूलन: एक पायलट अध्ययन। स्तनपान चिकित्सा। 2016;11:186-7।
वांग पीजे, पैंग वाईएच, हुआंग एसवाई, फैंग जेटी, चांग एसवाई, शिह एसआर, आदि। सार्स-सीओवी-2 वायरस का माइक्रोवेव अनुनाद अवशोषण। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2022; 12(1): 12596।
सबिनो सीपी, सेलेरा एफपी, सेल्स-मेडिना डीएफ, मचाडो आरआरजी, ड्यूरिगॉन ईएल, फ्रीटास-जूनियर एलएच, आदि। SARS-CoV-2 की यूवी-सी (254 एनएम) घातक खुराक। प्रकाश निदान फोटोडाइन थेर। 2020;32:101995।
स्टॉर्म एन, मैके एलजीए, डाउन्स एसएन, जॉनसन आरआई, बिरु डी, डी सैम्बर एम, आदि। यूवी-सी द्वारा SARS-CoV-2 का तीव्र और पूर्ण निष्क्रियण। वैज्ञानिक रिपोर्ट 2020; 10(1):22421।