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

रोगजनक वायरल संक्रमण दुनिया भर में एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या बन गए हैं। वायरस सभी कोशिकीय 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 कोरोनावायरस 2 (SARS-CoV-2) जैसे अत्यधिक रोगजनक वायरस के प्रचलन के साथ, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी और सुरक्षित तरीके 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 की एक संभावित रणनीति बन गई हैं और अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रही हैं। यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर हाल के प्रकाशनों का अवलोकन प्रदान करता है, साथ ही रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग की संभावनाओं के साथ-साथ इस तरह के निष्क्रिय करने के लिए नए विचार और तरीके भी 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 तेजी से और कुशल उन्मूलन में रोगनिरोधी, सुरक्षात्मक और स्रोत उन्मूलन शामिल हैं। 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 आयनकारी विकिरण सहित पारंपरिक तरीके रोगजनक वायरस को प्रभावी रूप से निष्क्रिय कर सकते हैं। हालाँकि, इन तरीकों में अभी भी कुछ सीमाएँ हैं। इसलिए, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए अभी भी नवीन रणनीतियों को विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन में उच्च भेदन शक्ति, तेज़ और समान ताप, सूक्ष्मजीवों के साथ प्रतिध्वनि और प्लाज्मा रिलीज के लाभ हैं, और यह रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका बनने की उम्मीद है [1,2,3]। पिछली शताब्दी में रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्षमता का प्रदर्शन किया गया था [4]। हाल के वर्षों में, रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग ने 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 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 प्रदर्शित किया गया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से अल्ट्रा हाई फ़्रीक्वेंसी (UHF) और अल्ट्रा हाई फ़्रीक्वेंसी (EHF) विद्युत चुम्बकीय तरंगें, वायरस की आकृति विज्ञान 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 फेज के एकत्रीकरण और महत्वपूर्ण संकोचन का कारण बना [1]। आगे की जांच के बाद, MS2 फेज की सतह में एक विराम भी देखा गया [7]। काज़मारज़िक [8] ने कोरोनावायरस 229E (CoV-229E) के नमूनों के निलंबन को 0.1 सेकंड के लिए 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 70 से 100 W/cm2 की शक्ति घनत्व वाली मिलीमीटर तरंगों के संपर्क में रखा। हालांकि, 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 सबयूनिट्स 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 लिफ़ाफ़ा संरचना होती है। इसके अलावा, लिफ़ाफ़ा प्रोटीन रिसेप्टर्स की विशिष्टता निर्धारित करते हैं और मुख्य एंटीजन के रूप में काम करते हैं जिन्हें मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली पहचान सकती है। पूरी 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 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, रेप्लिकाज़ प्रोटीन और क्लीवेज प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन का विश्लेषण किया। आरटी-पीसीआर)। ये जीन क्रमशः 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 और जब बिजली घनत्व 700 डब्ल्यू तक बढ़ा दिया गया तो पूरी तरह से गायब हो गया।
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]। रोगजनक वायरस के कैप्सिड प्रोटीन, लिफाफा प्रोटीन या स्पाइक प्रोटीन जैसे मौलिक संरचनात्मक/गैर-संरचनात्मक 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]।
रोगजनक वायरस का लिफ़ाफ़ा उसके संक्रमित करने या बीमारी पैदा करने की क्षमता से निकटता से जुड़ा हुआ है। कई अध्ययनों ने बताया है कि यूएचएफ और माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय तरंगें बीमारी पैदा करने वाले वायरस के खोल को नष्ट कर सकती हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, 70 से 100 W/cm2 [8] की शक्ति घनत्व पर 95 गीगाहर्ट्ज मिलीमीटर तरंग के 0.1 सेकंड के संपर्क के बाद कोरोनावायरस 229E के वायरल लिफ़ाफ़े में अलग-अलग छेदों का पता लगाया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण का प्रभाव वायरस के लिफ़ाफ़े की संरचना को नष्ट करने के लिए पर्याप्त तनाव पैदा कर सकता है। लिफ़ाफ़े वाले वायरस के लिए, लिफ़ाफ़े के टूटने के बाद, संक्रामकता या कुछ गतिविधि आमतौर पर कम हो जाती है या पूरी तरह से खो जाती है [13, 14]। यांग [13] ने H3N2 (H3N2) इन्फ्लूएंजा वायरस और H1N1 (H1N1) इन्फ्लूएंजा वायरस को क्रमशः 8.35 गीगाहर्ट्ज, 320 W/m² और 7 गीगाहर्ट्ज, 308 W/m² पर 15 मिनट के लिए 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। 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।
वायरस की सक्रियता को उसके संक्रमित करने, प्रतिकृति बनाने और प्रतिलेखन करने की क्षमता से पहचाना जा सकता है। वायरल संक्रामकता या सक्रियता का आकलन आमतौर पर प्लाक परख, टिशू कल्चर मीडियन इनफेक्टिव डोज (TCID50) या ल्यूसिफ़रेज़ 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 के जीवित रहने 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 नेबुलाइज़र द्वारा उत्पन्न एमएस 2 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 एमएस 2 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 1.5 मिनट के भीतर जलीय MS2 का 91.3% निष्क्रिय हो गया। इसके अलावा, MS2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की क्षमता को सकारात्मक रूप से शक्ति घनत्व और जोखिम समय के साथ सहसंबंधित किया गया था। उदाहरण के लिए, 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने के बाद एमएस 2 वायरस की न्यूनतम उत्तरजीविता दर 2.65% से 4.37% थी, और जोखिम समय बढ़ाने के साथ कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं पाए गए। 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 के साथ विकिरणित किया। उन्होंने पाया कि वायरस टिटर एक्सपोजर के 3 मिनट के बाद काफी कम हो गए, यह 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 वॉट पर 1 मिनट तक प्रयोग करने पर, दोनों वायरसों 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 पहली बार 2021 में जलजनित रोगजनक वायरस के खिलाफ़ EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों की घातकता 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। दो रोगजनक वायरस की निष्क्रियता दक्षता क्रमशः 99.98% और 99.375% थी। जो दर्शाता है कि EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों में वायरस निष्क्रियता के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएँ हैं।
वायरस के यूएचएफ निष्क्रियण की प्रभावशीलता का मूल्यांकन विभिन्न माध्यमों जैसे स्तन के दूध और घर में आमतौर पर इस्तेमाल 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 रखा। उन्होंने बताया कि एडीवी और पीवी-1 एंटीजन के लिए परीक्षण नकारात्मक हो गए, और एचवी-1, पीआईवी-3 और आरएचवी टाइटर्स शून्य हो गए, जो एक्सपोजर के 4 मिनट बाद सभी वायरस की पूर्ण निष्क्रियता का संकेत देते हैं [15, 16]। एल्हाफी [17] ने एवियन संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस (IBV), एवियन न्यूमोवायरस (APV), न्यूकैसल रोग वायरस (NDV), और एवियन इन्फ्लूएंजा वायरस (AIV) से संक्रमित स्वाब को 2450 मेगाहर्ट्ज, 900 वॉट माइक्रोवेव ओवन में सीधे उजागर किया। अपनी संक्रामकता खो देते हैं। उनमें से, एपीवी और आईबीवी को 5वीं पीढ़ी के चूजे के भ्रूण से प्राप्त श्वासनली अंगों की संस्कृतियों में अतिरिक्त रूप से पता चला था। हालांकि वायरस को अलग नहीं किया जा सका, फिर भी आरटी-पीसीआर द्वारा वायरल न्यूक्लिक एसिड का पता लगाया गया। बेन-शोशन [18] ने 15 साइटोमेगालोवायरस (CMV) पॉजिटिव ब्रेस्ट मिल्क सैंपल को 30 सेकंड के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज, 750 वॉट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों को सीधे उजागर किया। शेल-वायल द्वारा एंटीजन का पता लगाने से CMV की पूर्ण निष्क्रियता दिखाई दी। हालाँकि, 500 W पर, 15 में से 2 नमूने पूर्ण निष्क्रियता प्राप्त नहीं कर सके, 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-संवेदनशील मैडिन डार्बी डॉग किडनी कोशिकाओं (MDCK) द्वारा निर्मित 7.5 × 1014 m-3 के घनत्व वाले H3N2 वायरस कणों का निलंबन, 15 मिनट के लिए 8 GHz की आवृत्ति और 820 W/m² की शक्ति पर सीधे विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में था। H3N2 वायरस की निष्क्रियता का स्तर 100% तक पहुँच जाता है। हालांकि, 82 W/m2 की सैद्धांतिक सीमा पर, H3N2 वायरस का केवल 38% निष्क्रिय किया गया था, यह सुझाव देते हुए 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 गीगाहर्ट्ज) की गणना की और निष्कर्ष निकाला कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने वाले SARS-CoV-2 के 7.5 × 1014 m-3 लगभग 15 मिनट के लिए 10-17 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 14.5 ± 1 W/m2 की शक्ति घनत्व वाली एक तरंग के परिणामस्वरूप 100% निष्क्रियता होगी। वांग [19] द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि SARS-CoV-2 की अनुनाद आवृत्तियाँ 4 और 7.5 गीगाहर्ट्ज हैं, जो वायरस टिटर से स्वतंत्र अनुनाद आवृत्तियों के अस्तित्व की पुष्टि करती हैं।
निष्कर्ष में, हम कह सकते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें एरोसोल और निलंबन को प्रभावित कर सकती हैं, साथ ही 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 के प्रभाव ने मुख्य रूप से संक्रामकता को बदलने पर ध्यान केंद्रित किया 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 के तंत्र वायरस के प्रकार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति तथा वायरस के विकास के वातावरण से निकटता से संबंधित हैं, लेकिन अभी तक इनका काफी हद तक पता नहीं लगाया जा सका है। हाल के शोध में थर्मल, एथर्मल और स्ट्रक्चरल रेजोनेंट ऊर्जा हस्तांतरण के तंत्र पर ध्यान केंद्रित किया गया 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 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 वायरस में स्थानांतरित कर दिया जाता है ताकि उसका तापमान बढ़ जाए। जब ​​सहनशीलता की सीमा पार हो जाती है, तो न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं
कई समूहों ने बताया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें थर्मल एक्सपोजर के माध्यम से वायरस की संक्रामकता को कम कर सकती हैं [1, 3, 8]। काज़मार्स्की [8] ने कोरोनावायरस 229E के निलंबन को 0.2-0.7 सेकंड के लिए 70 से 100 W/cm² की शक्ति घनत्व के साथ 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा। परिणामों से पता चला कि इस प्रक्रिया के दौरान 100 डिग्री सेल्सियस का तापमान बढ़ने से वायरस की आकृति विज्ञान नष्ट हो गई और वायरस की गतिविधि कम हो गई। इन थर्मल प्रभावों को आसपास के पानी के अणुओं पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्रिया द्वारा समझाया जा सकता है। सिद्धार्थ [3] ने जीटी1ए, जीटी2ए, जीटी3ए, जीटी4ए, जीटी5ए, जीटी6ए और जीटी7ए समेत विभिन्न जीनोटाइप के एचसीवी युक्त सेल कल्चर सस्पेंशन को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 90 वॉट और 180 वॉट, 360 वॉट, 600 वॉट और 800 ट्यू की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ विकिरणित किया। सेल कल्चर माध्यम के तापमान में 26 डिग्री सेल्सियस से 92 डिग्री सेल्सियस तक की वृद्धि के साथ, 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 वॉट, 3 मिनट) या उच्च शक्ति (600 या 800 वॉट, 1 मिनट) पर थोड़े समय के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में रखा गया, जबकि तापमान में कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई
उपरोक्त परिणाम संकेत देते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का थर्मल प्रभाव रोगजनक वायरस की संक्रामकता या गतिविधि को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। इसके अलावा, कई अध्ययनों से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का थर्मल प्रभाव यूवी-सी और पारंपरिक हीटिंग की तुलना में रोगजनक वायरस को अधिक प्रभावी ढंग से निष्क्रिय करता है [8, 20, 21, 22, 23, 24]।
थर्मल प्रभावों के अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें माइक्रोबियल प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड जैसे अणुओं की ध्रुवता को भी बदल सकती हैं, जिससे अणु घूमते और कंपन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप व्यवहार्यता कम हो जाती है या मृत्यु भी हो सकती है [10]। ऐसा माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ध्रुवता के तेजी से स्विचिंग से प्रोटीन ध्रुवीकरण होता है, जिससे प्रोटीन संरचना में घुमाव 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 लिफ़ाफ़े 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 बहुत अधिक संवेदनशील होते हैं। MS2 वायरस एरोसोल के आसपास के वातावरण में पानी के अणुओं जैसे कम ध्रुवीय अणुओं के कारण, एथर्मिक प्रभाव विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं [1]।
अनुनाद की घटना एक भौतिक प्रणाली की अपनी प्राकृतिक आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य पर अपने पर्यावरण से अधिक ऊर्जा को अवशोषित करने की प्रवृत्ति को संदर्भित करती है। अनुनाद प्रकृति में कई स्थानों पर होता है। यह ज्ञात है कि वायरस एक सीमित ध्वनिक द्विध्रुवीय मोड में समान आवृत्ति के माइक्रोवेव के साथ प्रतिध्वनि करते हैं, एक अनुनाद घटना [2, 13, 26]। विद्युत चुम्बकीय तरंग और वायरस के बीच बातचीत के अनुनाद मोड अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों से बंद ध्वनिक दोलनों (CAV) में वायरस में कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (SRET) का प्रभाव कोर-कैप्सिड कंपन का विरोध करने के कारण वायरल झिल्ली के टूटने का कारण बन सकता है। इसके अलावा, SRET की समग्र प्रभावशीलता पर्यावरण की प्रकृति से संबंधित है, जहां वायरल कण का आकार और pH क्रमशः अनुनाद आवृत्ति और ऊर्जा अवशोषण को निर्धारित करते हैं [2, 13, 19]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिक अनुनाद प्रभाव लिफ़ाफ़े वाले वायरस को निष्क्रिय करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो वायरल प्रोटीन में एम्बेडेड एक द्विपरत झिल्ली से घिरे होते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि 6 गीगाहर्ट्ज़ 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 एक्सपोजर 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 अधिक 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 एक्सपोजर के बजाय भौतिक अनुनाद द्वारा बढ़ावा दिया गया [13]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के ऊष्मीय प्रभाव की तुलना में, भौतिक अनुनाद द्वारा वायरस 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 नीचे हैं। अनुनाद आवृत्ति और शक्ति खुराक वायरस के भौतिक गुणों, जैसे कण आकार और लोच पर निर्भर करती है, और अनुनाद आवृत्ति के भीतर सभी वायरस 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 वायरस निष्क्रियता रोगजनक वायरस 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 रखती 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, जिसे पारंपरिक वायरस निष्क्रियता विधियों [13,14,26] से हासिल 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 की गई है। दूसरे, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा रोगजनक वायरस को मारने के तंत्र को स्पष्ट नहीं किया गया है रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने की बाधा को दूर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में अभी भी सुधार की आवश्यकता है। अंत में, माध्यम में ध्रुवीय अणुओं, जैसे कि पानी के अणुओं द्वारा विकिरण ऊर्जा के उच्च अवशोषण के परिणामस्वरूप ऊर्जा की हानि होती है। इसके अलावा, SRET की प्रभावशीलता वायरस में कई अज्ञात तंत्रों से प्रभावित हो सकती है [28]। SRET प्रभाव वायरस को उसके पर्यावरण के अनुकूल बनाने के लिए भी संशोधित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति प्रतिरोध होता है [29]।
भविष्य में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके वायरस निष्क्रिय करने की तकनीक को और बेहतर बनाने की आवश्यकता है। मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस निष्क्रिय करने 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, रोगजनक वायरस को मारने वाली गैर-थर्मल क्रिया का विस्तृत तंत्र और विद्युत चुम्बकीय तरंगों और विभिन्न प्रकार के वायरस के बीच एसआरईटी प्रभाव के तंत्र को व्यवस्थित रूप से स्पष्ट किया जाना चाहिए। अनुप्रयुक्त अनुसंधान को इस बात पर ध्यान केंद्रित करना 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।
विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए एक आशाजनक तरीका बन गई हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में कम प्रदूषण, कम लागत और उच्च रोगजनक वायरस निष्क्रियता दक्षता के फायदे हैं, जो पारंपरिक एंटी-वायरस तकनीक की सीमाओं को पार कर सकते हैं। हालांकि, विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी के मापदंडों को निर्धारित करने और वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए आगे के 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 जोखिम समय से निकटता से संबंधित है। इसके अलावा, संभावित तंत्रों में ऊर्जा हस्तांतरण के थर्मल, एथर्मल और संरचनात्मक अनुनाद प्रभाव शामिल हैं। पारंपरिक एंटीवायरल तकनीकों की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंग आधारित वायरस निष्क्रियता में सादगी, उच्च दक्षता और कम प्रदूषण के फायदे हैं। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थ वायरस निष्क्रियता भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक एंटीवायरल तकनीक बन गई है।
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