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

रोगजनक वायरल संक्रमण दुनिया भर में एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या बन गया है। वायरस सभी सेलुलर जीवों को संक्रमित कर सकते हैं और अलग-अलग डिग्री की चोट और क्षति का कारण बन सकते हैं, जिससे बीमारी और यहां तक ​​कि मृत्यु भी हो सकती है। गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोना वायरस 2 (SARS-CoV-2) जैसे अत्यधिक रोगजनक वायरस के प्रसार के साथ, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी और सुरक्षित तरीकों को विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है। रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के पारंपरिक तरीके व्यावहारिक हैं लेकिन उनकी कुछ सीमाएँ हैं। उच्च भेदन शक्ति, भौतिक अनुनाद और प्रदूषण न होने की विशेषताओं के साथ, विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए एक संभावित रणनीति बन गई हैं और बढ़ते हुए ध्यान आकर्षित कर रही हैं। यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव के साथ-साथ रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग की संभावनाओं के साथ-साथ ऐसे निष्क्रियता के लिए नए विचारों और तरीकों पर हाल के प्रकाशनों का अवलोकन प्रदान करता है।
कई वायरस तेजी से फैलते हैं, लंबे समय तक बने रहते हैं, अत्यधिक रोगजनक होते हैं और वैश्विक महामारी और गंभीर स्वास्थ्य जोखिम पैदा कर सकते हैं। रोकथाम, पता लगाना, परीक्षण, उन्मूलन और उपचार वायरस के प्रसार को रोकने के लिए महत्वपूर्ण कदम हैं। रोगजनक वायरस के तीव्र और कुशल उन्मूलन में रोगनिरोधी, सुरक्षात्मक और स्रोत उन्मूलन शामिल है। उनकी संक्रामकता, रोगजनकता और प्रजनन क्षमता को कम करने के लिए शारीरिक विनाश द्वारा रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करना उनके उन्मूलन का एक प्रभावी तरीका है। उच्च तापमान, रसायन और आयनीकरण विकिरण सहित पारंपरिक तरीके, रोगजनक वायरस को प्रभावी ढंग से निष्क्रिय कर सकते हैं। हालाँकि, इन विधियों 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 शक्ति, तीव्र और समान ताप, सूक्ष्मजीवों के साथ प्रतिध्वनि और प्लाज्मा रिलीज के फायदे हैं, और रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका बनने की उम्मीद है [1,2,3]। रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने की विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्षमता का प्रदर्शन पिछली शताब्दी में किया गया था [4]। हाल के वर्षों में, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग ने अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर चर्चा करता है, जो बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका के रूप में काम कर सकता है।
वायरस की रूपात्मक विशेषताएं जीवित रहने और संक्रामकता जैसे कार्यों को प्रतिबिंबित कर सकती हैं। यह प्रदर्शित किया गया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से अति उच्च आवृत्ति (यूएचएफ) और अति उच्च आवृत्ति (ईएचएफ) विद्युत चुम्बकीय तरंगें, वायरस की आकृति विज्ञान को बाधित कर सकती हैं।
बैक्टीरियोफेज MS2 (MS2) का उपयोग अक्सर विभिन्न अनुसंधान 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 1 मिनट के प्रत्यक्ष विकिरण के बाद एमएस2 जलीय फेज के एकत्रीकरण और महत्वपूर्ण संकुचन का कारण बने [1]। आगे की जांच के बाद, MS2 फ़ेज़ की सतह में एक दरार भी देखी गई [7]। Kaczmarczyk [8] ने कोरोना वायरस 229ई (सीओवी-229ई) के नमूनों को 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 0.1 सेकेंड के लिए 70 से 100 डब्ल्यू/सेमी2 की शक्ति घनत्व के साथ मिलीमीटर तरंगों में निलंबित कर दिया। वायरस के खुरदरे गोलाकार खोल में बड़े छेद पाए जा सकते हैं, जिससे इसकी सामग्री नष्ट हो जाती है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का संपर्क वायरल रूपों के लिए विनाशकारी हो सकता है। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ वायरस के संपर्क में आने के बाद आकार, व्यास और सतह की चिकनाई जैसे रूपात्मक गुणों में 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 सकता है [1]।
वायरल संरचना में आमतौर पर एक आंतरिक न्यूक्लिक एसिड (आरएनए या डीएनए) और एक बाहरी कैप्सिड होता है। न्यूक्लिक एसिड वायरस के आनुवंशिक और प्रतिकृति गुणों को निर्धारित करते हैं। कैप्सिड नियमित रूप से व्यवस्थित प्रोटीन सबयूनिट की बाहरी परत है, जो वायरल कणों का मूल मचान और एंटीजेनिक घटक है, और न्यूक्लिक एसिड की भी रक्षा करता है। अधिकांश वायरस में लिपिड और ग्लाइकोप्रोटीन से बनी एक आवरण संरचना होती है। इसके अलावा, लिफाफा प्रोटीन रिसेप्टर्स की विशिष्टता निर्धारित करते हैं और मुख्य एंटीजन के रूप में कार्य करते हैं जिन्हें मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली पहचान सकती है। संपूर्ण संरचना वायरस 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 एमएस2 वायरस के जलीय वातावरण को 2 मिनट के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज माइक्रोवेव में सीधे उजागर किया और जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस और रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा प्रोटीन ए, कैप्सिड प्रोटीन, रेप्लिकाज़ प्रोटीन और क्लीवेज प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन का विश्लेषण किया। आरटी-पीसीआर)। ये जीन बढ़ती शक्ति घनत्व के साथ धीरे-धीरे 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 और जब शक्ति घनत्व 700 डब्ल्यू तक बढ़ गया तो पूरी तरह से गायब हो गया। इन आंकड़ों से संकेत मिलता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, खुराक के आधार पर, वायरस के न्यूक्लिक एसिड की संरचना को नष्ट कर दें।
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]। हालाँकि, एथेर्मिक 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 को अभी भी 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 गर्म स्थानों के निर्माण और विशुद्ध रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रभावों के माध्यम से विद्युत क्षेत्रों को दोलन करके प्रोटीन चार्ज के विभिन्न अंशों के साथ बातचीत कर सकता है [12]।
एक रोगजनक वायरस के आवरण का उसकी संक्रमित करने या बीमारी पैदा करने की क्षमता से गहरा संबंध होता है। कई अध्ययनों से पता चला है कि यूएचएफ और माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोग पैदा करने वाले वायरस के आवरण को नष्ट कर सकती हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, 70 से 100 डब्लू/सेमी2 [8] की शक्ति घनत्व पर 95 गीगाहर्ट्ज मिलीमीटर तरंग के 0.1 सेकंड के संपर्क के बाद कोरोनोवायरस 229ई के वायरल आवरण में अलग-अलग छिद्रों का पता लगाया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुंजयमान ऊर्जा हस्तांतरण का प्रभाव वायरस आवरण की संरचना को नष्ट करने के लिए पर्याप्त तनाव पैदा कर सकता है। ढके हुए विषाणुओं के लिए, आवरण के टूटने के बाद, संक्रामकता या कुछ गतिविधि आमतौर पर कम हो जाती है या पूरी तरह से समाप्त हो जाती है [13, 14]। यांग [13] ने एच3एन2 (एच3एन2) इन्फ्लूएंजा वायरस और एच1एन1 (एच1एन1) इन्फ्लूएंजा वायरस को 15 मिनट के लिए क्रमशः 8.35 गीगाहर्ट्ज, 320 डब्लू/एम² और 7 गीगाहर्ट्ज, 308 डब्लू/एम² पर माइक्रोवेव में उजागर किया। 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 का प्रदर्शन किया गया था। परिणामों से पता चला कि दोनों मॉडलों के आरएनए सिग्नल बहुत सुसंगत हैं। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि वायरस की भौतिक संरचना बाधित हो गई है और माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने के बाद आवरण संरचना नष्ट हो गई है।
किसी वायरस की गतिविधि को उसकी संक्रमित करने, दोहराने और प्रतिलिपि बनाने की क्षमता से पहचाना जा सकता है। वायरल संक्रामकता या गतिविधि का आकलन आमतौर पर प्लाक परख, टिशू कल्चर मीडियन संक्रामक खुराक (टीसीआईडी50), या ल्यूसिफरेज रिपोर्टर जीन गतिविधि का उपयोग करके वायरल टाइटर्स को मापकर किया जाता है। लेकिन इसका आकलन सीधे जीवित वायरस को अलग करके या वायरल एंटीजन, वायरल कण घनत्व, वायरस अस्तित्व 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 एक प्रयोगशाला नेब्युलाइज़र द्वारा उत्पन्न एमएस2 बैक्टीरियोफेज एयरोसोल को 1.7 मिनट के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में लाया, जबकि एमएस2 बैक्टीरियोफेज जीवित रहने की दर केवल 8.66% थी। MS2 वायरल एरोसोल के समान, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की समान खुराक के संपर्क में आने के बाद 1.5 मिनट के भीतर 91.3% जलीय MS2 निष्क्रिय हो गया था। इसके अलावा, MS2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की क्षमता का शक्ति घनत्व और एक्सपोज़र समय के साथ सकारात्मक संबंध था। हालाँकि, जब निष्क्रियकरण दक्षता अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाती है, तो एक्सपोज़र समय बढ़ाकर या पावर घनत्व बढ़ाकर निष्क्रियकरण दक्षता में सुधार नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने के बाद MS2 वायरस की न्यूनतम जीवित रहने की दर 2.65% से 4.37% थी, और एक्सपोज़र समय बढ़ने के साथ कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं पाया गया। सिद्धार्थ [3] ने 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 360 डब्ल्यू की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ हेपेटाइटिस सी वायरस (एचसीवी) / मानव इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस टाइप 1 (एचआईवी -1) युक्त एक सेल कल्चर सस्पेंशन को विकिरणित किया। उन्होंने पाया कि वायरस टाइटर्स में काफी गिरावट आई है। एक्सपोज़र के 3 मिनट बाद, यह दर्शाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण एचसीवी और एचआईवी -1 संक्रामकता के खिलाफ प्रभावी है और एक साथ उजागर होने पर भी वायरस के संचरण को रोकने में मदद करता है। 2450 मेगाहर्ट्ज, 90 डब्ल्यू या 180 डब्ल्यू की आवृत्ति के साथ कम-शक्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ एचसीवी सेल संस्कृतियों और एचआईवी -1 निलंबन को विकिरणित करते समय, लूसिफ़ेरेज़ रिपोर्टर गतिविधि द्वारा निर्धारित वायरस टिटर में कोई बदलाव नहीं होता है, और वायरल संक्रामकता में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है अवलोकन किया गया. 1 मिनट के लिए 600 और 800 डब्ल्यू पर, दोनों वायरस की संक्रामकता में उल्लेखनीय कमी नहीं आई, जो विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की शक्ति और महत्वपूर्ण तापमान जोखिम के समय से संबंधित माना जाता है।
Kaczmarczyk [8] ने पहली बार 2021 में जलजनित रोगजनक वायरस के खिलाफ ईएचएफ विद्युत चुम्बकीय तरंगों की घातकता का प्रदर्शन किया। उन्होंने 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 70 से 100 डब्ल्यू/सेमी2 की शक्ति घनत्व पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए कोरोनोवायरस 229ई या पोलियोवायरस (पीवी) के नमूनों को उजागर किया। 2 सेकंड के लिए. दोनों रोगजनक विषाणुओं की निष्क्रियता दक्षता क्रमशः 99.98% और 99.375% थी। जो इंगित करता है कि ईएचएफ विद्युत चुम्बकीय तरंगों में वायरस निष्क्रियता के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।
यूएचएफ वायरस को निष्क्रिय करने की प्रभावशीलता का मूल्यांकन विभिन्न माध्यमों जैसे स्तन के दूध और आमतौर पर घर में उपयोग की जाने वाली कुछ सामग्रियों में भी 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 लाया। उन्होंने बताया कि ADV और PV-1 एंटीजन के परीक्षण नकारात्मक हो गए, और HV-1, PIV-3, और RHV टाइटर्स शून्य हो गए, जो एक्सपोज़र के 4 मिनट के बाद सभी वायरस के पूर्ण निष्क्रिय होने का संकेत देता है [15, 16]। एल्हाफ़ी [17] ने एवियन संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस (आईबीवी), एवियन न्यूमोवायरस (एपीवी), न्यूकैसल रोग वायरस (एनडीवी), और एवियन इन्फ्लूएंजा वायरस (एआईवी) से संक्रमित स्वैब को 2450 मेगाहर्ट्ज, 900 डब्ल्यू माइक्रोवेव ओवन में सीधे उजागर किया। अपनी संक्रामकता खो देते हैं. उनमें से, 5वीं पीढ़ी के चूजे भ्रूणों से प्राप्त श्वासनली अंगों की संस्कृतियों में एपीवी और आईबीवी अतिरिक्त रूप से पाए गए थे। हालाँकि वायरस को अलग नहीं किया जा सका, फिर भी आरटी-पीसीआर द्वारा वायरल न्यूक्लिक एसिड का पता लगाया गया। बेन-शोशन [18] ने 30 सेकंड के लिए 15 साइटोमेगालोवायरस (सीएमवी) सकारात्मक स्तन के दूध के नमूनों में 2450 मेगाहर्ट्ज, 750 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों को सीधे उजागर किया। शेल-वायल द्वारा एंटीजन का पता लगाने से सीएमवी की पूर्ण निष्क्रियता देखी गई। हालाँकि, 500 डब्ल्यू पर, 15 नमूनों में से 2 ने पूर्ण निष्क्रियता हासिल नहीं की, जो निष्क्रियता दक्षता और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की शक्ति के बीच एक 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 गुंजयमान आवृत्ति की भविष्यवाणी की थी। वायरस-संवेदनशील मैडिन डार्बी डॉग किडनी कोशिकाओं (एमडीसीके) द्वारा उत्पादित 7.5 × 1014 एम-3 घनत्व वाले एच3एन2 वायरस कणों का निलंबन, 8 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 820 की शक्ति पर सीधे विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आया था। 15 मिनट के लिए डब्ल्यू/एम²। H3N2 वायरस के निष्क्रिय होने का स्तर 100% तक पहुँच जाता है। हालाँकि, 82 डब्लू/एम2 की सैद्धांतिक सीमा पर, एच3एन2 वायरस का केवल 38% निष्क्रिय था, यह सुझाव देता है कि ईएम-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 गुंजयमान आवृत्ति रेंज (8.5-20 GHz) की गणना की और निष्कर्ष निकाला कि SARS-CoV-2 का 7.5 × 1014 m-3 विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आया। लगभग 15 मिनट तक 10-17 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति और 14.5 ± 1 डब्लू/एम2 की शक्ति घनत्व के साथ परिणाम होगा 100% निष्क्रियकरण. वांग [19] के एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि SARS-CoV-2 की गुंजयमान आवृत्तियाँ 4 और 7.5 GHz हैं, जो वायरस टिटर से स्वतंत्र गुंजयमान आवृत्तियों के अस्तित्व की पुष्टि करता है।
निष्कर्ष में, हम कह सकते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें एरोसोल और सस्पेंशन 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 और वायरस के विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले माध्यम से निकटता से संबंधित है। इसके अलावा, भौतिक अनुनादों पर आधारित विद्युत चुम्बकीय आवृत्तियाँ वायरस निष्क्रियता के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं [2, 13]। अब तक, रोगजनक वायरस की गतिविधि पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रभाव मुख्य रूप से बदलती संक्रामकता 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।
वे तंत्र जिनके द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरस को निष्क्रिय करती हैं, वे वायरस के प्रकार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति और वायरस के विकास के वातावरण से निकटता से संबंधित हैं, लेकिन काफी हद तक अज्ञात हैं। हाल के शोध ने थर्मल, एथर्मल और संरचनात्मक गुंजयमान ऊर्जा हस्तांतरण के तंत्र पर ध्यान केंद्रित किया है।
थर्मल प्रभाव को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव में ऊतकों में ध्रुवीय अणुओं के उच्च गति के 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। हालाँकि, वायरस में कुछ ध्रुवीय अणु होते हैं, जो बताता है कि वायरस पर प्रत्यक्ष थर्मल प्रभाव दुर्लभ हैं [1]। इसके विपरीत, माध्यम और पर्यावरण में कई और ध्रुवीय अणु होते हैं, जैसे पानी के अणु, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों से उत्तेजित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र के अनुसार चलते हैं, घर्षण के माध्यम से गर्मी पैदा करते हैं। फिर तापमान बढ़ाने के लिए गर्मी को वायरस में स्थानांतरित किया जाता है। जब सहनशीलता सीमा पार हो जाती है, तो न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं, जो अंततः संक्रामकता को कम कर देता है और यहां तक ​​कि वायरस को निष्क्रिय कर देता है।
कई समूहों ने बताया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें थर्मल एक्सपोज़र के माध्यम से वायरस की संक्रामकता को कम कर सकती हैं [1, 3, 8]। Kaczmarczyk [8] ने 0.2-0.7 सेकंड के लिए 70 से 100 W/cm² की शक्ति घनत्व के साथ 95 GHz की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए कोरोनोवायरस 229E के निलंबन को उजागर किया। परिणामों से पता चला कि इस प्रक्रिया के दौरान तापमान में 100 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि ने वायरस की आकृति विज्ञान के विनाश और वायरस गतिविधि को कम करने में योगदान दिया। इन थर्मल प्रभावों को आसपास के पानी के अणुओं पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों की कार्रवाई से समझाया जा सकता है। सिद्धार्थ [3] ने 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 90 डब्ल्यू और 180 डब्ल्यू, 360 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 का विकिरण किया। डब्ल्यू, 600 डब्ल्यू और 800 मंगल सेल कल्चर माध्यम के तापमान में वृद्धि के साथ 26°C से 92°C तक, 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 डब्ल्यू, 3 मिनट) या उच्च शक्ति (600 या 800 डब्ल्यू, 1 मिनट) पर थोड़े समय के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में लाया गया, जबकि तापमान में कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई और कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ। वायरस में संक्रामकता या सक्रियता नहीं देखी गई।
उपरोक्त परिणाम दर्शाते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का थर्मल प्रभाव रोगजनक वायरस की संक्रामकता या गतिविधि को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। इसके अलावा, कई अध्ययनों से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का थर्मल प्रभाव यूवी-सी और पारंपरिक हीटिंग [8, 20, 21, 22, 23, 24] की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से रोगजनक वायरस को निष्क्रिय कर देता है।
थर्मल प्रभावों के अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें माइक्रोबियल प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड जैसे अणुओं की ध्रुवीयता को भी बदल सकती हैं, जिससे अणु घूमने और कंपन करने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप व्यवहार्यता कम हो जाती है या यहां तक ​​कि मृत्यु भी हो जाती है [10]। ऐसा माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ध्रुवीयता में तेजी से बदलाव प्रोटीन ध्रुवीकरण का कारण बनता है, जिससे प्रोटीन संरचना में मोड़ और वक्रता होती 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 एसिड को नष्ट कर सकती हैं। इसके अलावा, MS2 वायरस एरोसोल जलीय MS2 की तुलना में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। MS2 वायरस एरोसोल के आसपास के वातावरण में पानी के अणुओं जैसे कम ध्रुवीय अणुओं के कारण, एथेर्मिक प्रभाव विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं [1]।
अनुनाद की घटना एक भौतिक प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य पर अपने पर्यावरण से अधिक ऊर्जा को अवशोषित करने की प्रवृत्ति को संदर्भित करती है। प्रकृति में अनेक स्थानों पर प्रतिध्वनि होती है। यह ज्ञात है कि वायरस एक सीमित ध्वनिक द्विध्रुवीय मोड में समान आवृत्ति के माइक्रोवेव के साथ प्रतिध्वनित होते हैं, एक प्रतिध्वनि घटना [2, 13, 26]। विद्युत चुम्बकीय तरंग और वायरस के बीच संपर्क के गुंजयमान तरीके अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। वायरस में विद्युत चुम्बकीय तरंगों से बंद ध्वनिक दोलनों (सीएवी) में कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (एसआरईटी) के प्रभाव से कोर-कैप्सिड कंपन के विरोध के कारण वायरल झिल्ली का टूटना हो सकता है। इसके अलावा, एसआरईटी की समग्र प्रभावशीलता पर्यावरण की प्रकृति से संबंधित है, जहां वायरल कण का आकार और पीएच क्रमशः गुंजयमान आवृत्ति और ऊर्जा अवशोषण निर्धारित करते हैं [2, 13, 19]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिक अनुनाद प्रभाव ढके हुए वायरस को निष्क्रिय करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो वायरल प्रोटीन में एम्बेडेड एक बाईलेयर झिल्ली से घिरे होते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि 6 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति और 486 W/m² की शक्ति घनत्व के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा H3N2 का निष्क्रियकरण मुख्य रूप से अनुनाद प्रभाव के कारण शेल के भौतिक टूटने के कारण हुआ था [13]। 15 मिनट के एक्सपोज़र के बाद H3N2 सस्पेंशन का तापमान केवल 7°C बढ़ गया, हालाँकि, 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 [13, 14] जैसे वायरस के लिए भी इसी तरह की घटनाएं देखी गई हैं। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस को निष्क्रिय करने से वायरल आरएनए जीनोम का क्षरण नहीं होता है [1,13,14]। इस प्रकार, H3N2 वायरस की निष्क्रियता को थर्मल एक्सपोज़र के बजाय भौतिक अनुनाद द्वारा बढ़ावा दिया गया था [13]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के थर्मल प्रभाव की तुलना में, भौतिक अनुनाद द्वारा वायरस को निष्क्रिय करने के लिए कम खुराक मापदंडों की आवश्यकता होती है, जो इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स संस्थान (आईईईई) द्वारा स्थापित माइक्रोवेव सुरक्षा मानकों से नीचे हैं [2, 13]। गुंजयमान आवृत्ति और शक्ति की खुराक वायरस के भौतिक गुणों पर निर्भर करती है, जैसे कि कण आकार और लोच, और गुंजयमान आवृत्ति के भीतर सभी वायरस को निष्क्रियता के लिए प्रभावी ढंग से लक्षित किया जा सकता है। उच्च प्रवेश दर, आयनीकृत विकिरण की अनुपस्थिति और अच्छी सुरक्षा के कारण, सीपीईटी के एथर्मिक प्रभाव से मध्यस्थता वाला वायरस निष्क्रियता रोगजनक वायरस के कारण होने वाले मानव घातक रोगों के उपचार के लिए आशाजनक है [14, 26]।
तरल चरण में और विभिन्न मीडिया की सतह पर वायरस को निष्क्रिय करने के कार्यान्वयन के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरल एरोसोल [1, 26] से प्रभावी ढंग से निपट सकती हैं, जो एक सफलता है और संचरण को नियंत्रित करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। वायरस और समाज में वायरस के संचरण को रोकना। महामारी। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक अनुनाद गुणों की खोज इस क्षेत्र में बहुत महत्वपूर्ण है। जब तक किसी विशेष विषाणु और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गुंजयमान आवृत्ति ज्ञात होती है, घाव की गुंजयमान आवृत्ति सीमा के भीतर सभी वायरस को लक्षित किया जा सकता है, जिसे पारंपरिक वायरस निष्क्रियता विधियों [13,14,26] से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। वायरस का विद्युतचुंबकीय निष्क्रियीकरण महान अनुसंधान और व्यावहारिक मूल्य और क्षमता वाला एक आशाजनक शोध है।
पारंपरिक वायरस मारने की तकनीक की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में अपने अद्वितीय भौतिक गुणों के कारण वायरस को मारते समय सरल, प्रभावी, व्यावहारिक पर्यावरण संरक्षण की विशेषताएं होती हैं [2, 13]। हालाँकि, कई समस्याएँ बनी हुई हैं। सबसे पहले, आधुनिक ज्ञान विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक गुणों तक ही सीमित है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन के दौरान ऊर्जा उपयोग के तंत्र का खुलासा नहीं किया गया है [10, 27]। वायरस निष्क्रियता और इसके तंत्र का अध्ययन करने के लिए मिलीमीटर तरंगों सहित माइक्रोवेव का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, हालांकि, अन्य आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अध्ययन, विशेष रूप से 100 किलोहर्ट्ज से 300 मेगाहर्ट्ज और 300 गीगाहर्ट्ज से 10 टीएचजेड तक की आवृत्तियों पर, रिपोर्ट नहीं किया गया है। दूसरे, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा रोगजनक वायरस को मारने की व्यवस्था को स्पष्ट नहीं किया गया है, और केवल गोलाकार और छड़ी के आकार के वायरस का अध्ययन किया गया है [2]। इसके अलावा, वायरस के कण छोटे, कोशिका-मुक्त, आसानी से उत्परिवर्तित और तेजी से फैलने वाले होते हैं, जो वायरस को निष्क्रिय होने से रोक सकते हैं। रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने की बाधा को दूर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में अभी भी सुधार की आवश्यकता है। अंततः, पानी के अणुओं जैसे माध्यम में ध्रुवीय अणुओं द्वारा दीप्तिमान ऊर्जा के उच्च अवशोषण के परिणामस्वरूप ऊर्जा की हानि होती है। इसके अलावा, एसआरईटी की प्रभावशीलता वायरस में कई अज्ञात तंत्रों से प्रभावित हो सकती है [28]। SRET प्रभाव वायरस को उसके वातावरण के अनुकूल बनाने के लिए संशोधित भी कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रतिरोध हो सकता है [29]।
भविष्य में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके वायरस निष्क्रिय करने की तकनीक में और सुधार करने की आवश्यकता है। मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करना होना चाहिए। उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने पर वायरस की ऊर्जा का उपयोग करने का तंत्र, गैर-थर्मल क्रिया का विस्तृत तंत्र जो रोगजनक वायरस को मारता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों और विभिन्न प्रकार के वायरस के बीच एसआरईटी प्रभाव के तंत्र को व्यवस्थित रूप से स्पष्ट किया जाना चाहिए। व्यावहारिक अनुसंधान में इस बात पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए कि ध्रुवीय अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के अत्यधिक अवशोषण को कैसे रोका जाए, विभिन्न रोगजनक वायरस पर विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव का अध्ययन किया जाए और रोगजनक वायरस के विनाश में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गैर-थर्मल प्रभावों का अध्ययन किया जाए।
रोगजनक विषाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक आशाजनक तरीका बन गई हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में कम प्रदूषण, कम लागत और उच्च रोगज़नक़ वायरस निष्क्रियता दक्षता के फायदे हैं, जो पारंपरिक एंटी-वायरस तकनीक की सीमाओं को दूर कर सकते हैं। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी के मापदंडों को निर्धारित करने और वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण की एक निश्चित खुराक कई रोगजनक वायरस की संरचना और गतिविधि को नष्ट कर सकती है। वायरस निष्क्रियता की दक्षता आवृत्ति, शक्ति घनत्व और एक्सपोज़र समय से निकटता से संबंधित है। इसके अलावा, संभावित तंत्रों में ऊर्जा हस्तांतरण के थर्मल, एथर्मल और संरचनात्मक अनुनाद प्रभाव शामिल हैं। पारंपरिक एंटीवायरल प्रौद्योगिकियों की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंग आधारित वायरस निष्क्रियता में सरलता, उच्च दक्षता और कम प्रदूषण के फायदे हैं। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थता वायरस निष्क्रियता भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक एंटीवायरल तकनीक बन गई है।
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