रोगजनक वायरस और संबंधित तंत्रों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव: वायरोलॉजी के जर्नल 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 चोट और क्षति की अलग -अलग डिग्री का कारण बन सकते हैं, जिससे बीमारी और यहां तक ​​कि मृत्यु हो सकती है। गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोनवायरस 2 (SARS-COV-2) जैसे अत्यधिक रोगजनक वायरस की व्यापकता 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 लिए पारंपरिक तरीके व्यावहारिक हैं लेकिन कुछ सीमाएं हैं। उच्च मर्मज्ञ शक्ति, शारीरिक प्रतिध्वनि और कोई प्रदूषण की विशेषताओं के साथ, विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोगजनक वायरस की निष्क्रियता के लिए एक संभावित रणनीति बन गई हैं और बढ़ते ध्यान आकर्षित कर रही हैं। यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्रों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर हाल के प्रकाशनों का अवलोकन प्रदान करता है, साथ ही साथ रोगजनक वायरस के निष्क्रियता के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग की संभावनाएं, साथ ही साथ इस तरह के निष्क्रियता के लिए नए विचारों और तरीकों से भी।
कई वायरस तेजी से फैलते हैं, लंबे समय तक बने रहते हैं, अत्यधिक रोगजनक होते हैं और वैश्विक महामारी और गंभीर स्वास्थ्य जोखिमों का कारण बन सकते हैं। रोकथाम, पता लगाने, 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 की निष्क्रियता उनके उन्मूलन का एक प्रभावी तरीका है। उच्च तापमान, रसायन और आयनकारी विकिरण सहित पारंपरिक तरीके, प्रभावी रूप से रोगजनक वायरस को निष्क्रिय कर सकते हैं। हालांकि, इन विधियों में अभी भी कुछ सीमाएँ हैं। इसलिए, अभी भी रोगजनक वायरस की निष्क्रियता के लिए अभिनव रणनीतियों को विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन में उच्च मर्मज्ञ शक्ति, तेजी से और समान हीटिंग, सूक्ष्मजीवों और प्लाज्मा रिलीज के साथ प्रतिध्वनि के फायदे हैं, और रोगजनक वायरस [1,2,3] को निष्क्रिय करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका बनने की उम्मीद है। पिछली शताब्दी [4] में रोगजनक वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों की क्षमता का प्रदर्शन किया गया था। हाल के वर्षों में, रोगजनक वायरस की निष्क्रियता के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उपयोग ने बढ़ते ध्यान आकर्षित किया है। यह लेख रोगजनक वायरस और उनके तंत्र पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव पर चर्चा करता है, जो बुनियादी और लागू अनुसंधान के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका के रूप में काम कर सकता है।
वायरस की रूपात्मक विशेषताएं अस्तित्व और संक्रामकता जैसे कार्यों को प्रतिबिंबित कर सकती हैं। यह प्रदर्शित किया गया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें, विशेष रूप से अल्ट्रा उच्च आवृत्ति (यूएचएफ) और अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (ईएचएफ) विद्युत चुम्बकीय तरंगें, वायरस की आकृति विज्ञान को बाधित कर सकती हैं।
बैक्टीरियोफेज MS2 (MS2) का उपयोग अक्सर विभिन्न शोध क्षेत्रों में किया जाता है जैसे कि कीटाणुशोधन मूल्यांकन, गतिज मॉडलिंग (जलीय), और वायरल अणुओं के जैविक लक्षण वर्णन [5, 6]। वू ने पाया कि 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू में माइक्रोवेव प्रत्यक्ष विकिरण [1] के 1 मिनट के बाद एमएस 2 जलीय चरणों के एकत्रीकरण और महत्वपूर्ण संकोचन का कारण बना। आगे की जांच के बाद, MS2 फेज की सतह में एक विराम भी देखा गया [7]। Kaczmarczyk [8] ने कोरोनवायरस 229E (COV-229E) के नमूनों के निलंबन को मिलीमीटर तरंगों के लिए 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ और 0.1 s के लिए 70 से 100 w/cm2 की शक्ति घनत्व के साथ उजागर किया। वायरस के किसी न किसी गोलाकार खोल में बड़े छेद पाए जा सकते हैं, जिससे इसकी सामग्री का नुकसान होता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में वायरल रूपों के लिए विनाशकारी हो सकता है। हालांकि, रूपात्मक गुणों में परिवर्तन, जैसे कि आकार, व्यास और सतह चिकनाई, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ वायरस के संपर्क में आने के बाद 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]।
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, वायरल कणों के मूल मचान और एंटीजेनिक घटक, और न्यूक्लिक एसिड की भी सुरक्षा करता है। अधिकांश वायरस में लिपिड और ग्लाइकोप्रोटीन से बना एक लिफाफा संरचना होती है। इसके अलावा, लिफाफा प्रोटीन रिसेप्टर्स की विशिष्टता को निर्धारित करते हैं और मुख्य एंटीजन के रूप में काम करते हैं जो मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली पहचान सकती है। पूर्ण संरचना वायरस की अखंडता और आनुवंशिक स्थिरता सुनिश्चित करती है।
अनुसंधान 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 सीधे MS2 वायरस के जलीय वातावरण को 2 मिनट के लिए 2450 मेगाहर्ट्ज माइक्रोवेव के लिए उजागर किया और जेल वैद्युतकणसंचलन और रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा प्रोटीन ए, कैप्सिड प्रोटीन, प्रतिकृति प्रोटीन, और क्लीवेज प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले जीन का विश्लेषण किया। आरटी-पीसीआर)। इन जीनों को बढ़ती शक्ति घनत्व के साथ उत्तरोत्तर नष्ट कर दिया गया था और यहां तक ​​कि उच्चतम बिजली घनत्व पर गायब हो गया था। 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 पूरी तरह से गायब हो गई जब बिजली घनत्व 700 डब्ल्यू तक बढ़ गया था। ये आंकड़े संकेत देते हैं कि खुराक के आधार पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें कर सकते हैं, वायरस की संरचना को नष्ट कर सकते हैं।
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 [1, 3, 8, 9] के विनाश के कारण प्रोटीन संश्लेषण पर उनके अप्रत्यक्ष प्रभाव पर आधारित है। हालांकि, एथर्मिक प्रभाव वायरल प्रोटीन [1, 10, 11] की ध्रुवीयता या संरचना को भी बदल सकते हैं। कैप्सिड प्रोटीन, लिफाफा प्रोटीन या रोगजनक वायरस के स्पाइक प्रोटीन जैसे मौलिक संरचनात्मक/गैर-संरचनात्मक प्रोटीन पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रत्यक्ष प्रभाव अभी भी आगे के अध्ययन की आवश्यकता है। यह हाल ही में सुझाव दिया गया है कि 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ 2.45 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर 2 मिनट के विद्युत चुम्बकीय विकिरण, हॉट स्पॉट के गठन और शुद्ध रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रभावों के माध्यम से विद्युत क्षेत्रों के गठन के माध्यम से प्रोटीन चार्ज के विभिन्न अंशों के साथ बातचीत कर सकते हैं [12]।
एक रोगजनक वायरस का लिफाफा बीमारी को संक्रमित करने या होने की क्षमता से निकटता से संबंधित है। कई अध्ययनों ने बताया है कि यूएचएफ और माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय तरंगें रोग पैदा करने वाले वायरस के गोले को नष्ट कर सकती हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, 70 से 100 डब्ल्यू/सेमी 2 [8] के बिजली घनत्व पर 95 गीगाहर्ट्ज मिलीमीटर की लहर के 0.1 सेकंड के संपर्क में के बाद कोरोनवायरस 229 ई के वायरल लिफाफे में अलग -अलग छेदों का पता लगाया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुंजयमान ऊर्जा हस्तांतरण का प्रभाव वायरस लिफाफे की संरचना को नष्ट करने के लिए पर्याप्त तनाव पैदा कर सकता है। लिफाफे वायरस के लिए, लिफाफे के टूटने के बाद, संक्रामकता या कुछ गतिविधि आमतौर पर घट जाती है या पूरी तरह से खो जाती है [13, 14]। यांग [13] ने H3N2 (H3N2) इन्फ्लूएंजा वायरस और H1N1 (H1N1) इन्फ्लूएंजा वायरस को 8.35 गीगाहर्ट्ज, 320 w/mic और 7 GHz, 308 w/m² पर क्रमशः 15 मिनट के लिए उजागर किया। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने वाले रोगजनक वायरस के आरएनए संकेतों की तुलना करने के लिए और एक खंडित मॉडल जमे हुए और तुरंत कई चक्रों के लिए तरल नाइट्रोजन में पिघलाया गया, आरटी-पीसीआर का प्रदर्शन किया गया। परिणामों से पता चला कि दो मॉडलों के आरएनए सिग्नल बहुत सुसंगत हैं। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि वायरस की भौतिक संरचना बाधित हो जाती है और माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने के बाद लिफाफा संरचना नष्ट हो जाती है।
एक वायरस की गतिविधि को संक्रमित, दोहराने और ट्रांसक्राइब करने की क्षमता की विशेषता हो सकती है। वायरल संक्रामकता या गतिविधि का आकलन आमतौर पर पट्टिका assays, टिशू कल्चर मेडियन संक्रामक खुराक (TCID50), या ल्यूसिफरेज रिपोर्टर जीन गतिविधि का उपयोग करके वायरल टाइटर्स को मापकर किया जाता है। लेकिन इसका आकलन सीधे लाइव 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 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 1.7 मिनट के लिए 700 डब्ल्यू की शक्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए एक प्रयोगशाला नेबुलाइज़र द्वारा उत्पन्न MS2 बैक्टीरियोफेज एरोसोल को उजागर किया, जबकि MS2 बैक्टीरियोफेज उत्तरजीविता दर केवल 8.66%थी। MS2 वायरल एरोसोल के समान, 91.3% जलीय MS2 को विद्युत चुम्बकीय तरंगों की एक ही खुराक के संपर्क में आने के बाद 1.5 मिनट के भीतर निष्क्रिय कर दिया गया था। इसके अलावा, MS2 वायरस को निष्क्रिय करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की क्षमता सकारात्मक रूप से बिजली घनत्व और जोखिम समय के साथ सहसंबद्ध थी। हालांकि, जब निष्क्रियता दक्षता अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंचती है, तो एक्सपोज़र समय को बढ़ाकर या बिजली के घनत्व को बढ़ाने से निष्क्रियता दक्षता में सुधार नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, MS2 वायरस में 2450 मेगाहर्ट्ज और 700 डब्ल्यू इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के संपर्क में आने के बाद न्यूनतम जीवित रहने की दर 2.65% से 4.37% थी, और एक्सपोज़र समय बढ़ने के साथ कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं पाया गया। सिद्दार्टा [3] ने हेपेटाइटिस सी वायरस (एचसीवी)/मानव इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस टाइप 1 (एचआईवी -1) युक्त एक सेल कल्चर सस्पेंशन को विकिरणित किया, जिसमें 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ और 360 डब्ल्यू की एक शक्ति के साथ काफी हद तक गिरावट आई है। एक साथ उजागर होने पर भी वायरस का संचरण। जब 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 करना, वायरस टिटर में कोई परिवर्तन नहीं, ल्यूसिफरेज रिपोर्टर गतिविधि द्वारा निर्धारित किया गया, और वायरल संक्रामकता में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन देखा गया। 1 मिनट के लिए 600 और 800 डब्ल्यू पर, दोनों वायरस की संक्रामकता में काफी कमी नहीं हुई, जो कि 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 EHF विद्युत चुम्बकीय तरंगों की घातकता का प्रदर्शन किया। उन्होंने कोरोनवायरस 229e या पोलियोवायरस (PV) के नमूनों को 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के लिए उजागर किया और 70 से 100 के लिए एक बिजली के घनत्व पर। दो रोगजनक वायरस 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 होती हैं।
वायरस के यूएचएफ निष्क्रियता की प्रभावशीलता का मूल्यांकन विभिन्न मीडिया जैसे स्तन के दूध और घर में आमतौर पर 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) के साथ दूषित एनेस्थीसिया मास्क को 2450 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और 720 वाट की शक्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ उजागर किया। उन्होंने बताया कि ADV और PV-1 एंटीजन के लिए परीक्षण नकारात्मक हो गए, और HV-1, PIV-3, और RHV टाइटर्स शून्य पर गिर गए, जो 4 मिनट के एक्सपोज़र [15, 16] के बाद सभी वायरस की पूर्ण निष्क्रियता का संकेत देता है। एलहाफी [17] सीधे एवियन संक्रामक ब्रोंकाइटिस वायरस (IBV), एवियन न्यूमोवायरस (APV), न्यूकैसल रोग वायरस (NDV), और एवियन इन्फ्लूएंजा वायरस (AIV) से 2450 मेगाहर्ट्ज, 900 डब्ल्यू माइक्रोवेव ओवन से संक्रमित स्वैब को उजागर किया। उनकी संक्रामकता खो दें। उनमें से, एपीवी और आईबीवी को 5 वीं पीढ़ी के चिक भ्रूण से प्राप्त ट्रेकिअल अंगों की संस्कृतियों में अतिरिक्त रूप से पाया गया था। यद्यपि वायरस को अलग नहीं किया जा सकता था, वायरल न्यूक्लिक एसिड को अभी भी आरटी-पीसीआर द्वारा पता लगाया गया था। बेन-शोशान [18] ने सीधे 2450 मेगाहर्ट्ज, 750 डब्ल्यू विद्युत चुम्बकीय तरंगों को 15 साइटोमेगालोवायरस (सीएमवी) सकारात्मक स्तन दूध के नमूने 30 सेकंड के लिए उजागर किया। शेल-वाइल द्वारा एंटीजन डिटेक्शन ने सीएमवी की पूर्ण निष्क्रियता दिखाई। हालांकि, 500 डब्ल्यू पर, 15 में से 2 नमूनों ने पूर्ण निष्क्रियता प्राप्त 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 मॉडल के आधार पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों और वायरस के बीच गुंजयमान आवृत्ति की भविष्यवाणी की। वायरस-संवेदनशील मैडिन डार्बी डॉग किडनी सेल्स (MDCK) द्वारा निर्मित 7.5 × 1014 M-3 के घनत्व के साथ H3N2 वायरस कणों का एक निलंबन, सीधे 8 GHz की आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में था और 820 w/m k की शक्ति 15 मिनट के लिए। H3N2 वायरस की निष्क्रियता का स्तर 100%तक पहुंच जाता है। हालांकि, 82 w/m2 की एक सैद्धांतिक सीमा पर, H3N2 वायरस का केवल 38% केवल निष्क्रिय कर दिया गया था, यह सुझाव देते हुए कि ईएम-मध्यस्थता वायरस निष्क्रियता की दक्षता शक्ति घनत्व से निकटता से संबंधित है। इस अध्ययन के आधार पर, बारबोरा [14] ने इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों और SARS-COV-2 के बीच गुंजयमान आवृत्ति रेंज (8.5-20 GHz) की गणना की और निष्कर्ष निकाला कि SARS-COV- 2 के 7.5 × 1014 m-3- 2 के लिए एक लहर 10-17 GHz की आवृत्ति के साथ एक लहर और एक शक्ति के साथ एक लहर और एक शक्ति dement fort rination। क्रियाशीलता छोड़ना। वांग [19] के एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि SARS-COV-2 के गुंजयमान आवृत्तियों 4 और 7.5 GHz हैं, जो वायरस टिटर से स्वतंत्र गुंजयमान आवृत्तियों के अस्तित्व की पुष्टि करते हैं।
अंत में, हम कह सकते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें एरोसोल और निलंबन को प्रभावित कर सकती हैं, साथ ही सतहों पर वायरस की गतिविधि भी। 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, वायरस निष्क्रियता [2, 13] के लिए भौतिक प्रतिध्वनि पर आधारित विद्युत चुम्बकीय आवृत्तियों बहुत महत्वपूर्ण हैं। 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।
जिन तंत्रों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों को निष्क्रिय किया जाता है, वे वायरस के प्रकार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति और शक्ति और वायरस के विकास के वातावरण से निकटता से संबंधित होते हैं, लेकिन बड़े पैमाने पर अस्पष्टीकृत रहते 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 रोटेशन, टकराव और घर्षण के कारण तापमान में वृद्धि के रूप में समझा जाता है। इस संपत्ति के कारण, विद्युत चुम्बकीय तरंगें शारीरिक सहिष्णुता की दहलीज के ऊपर वायरस का तापमान बढ़ा सकती हैं, जिससे वायरस की मृत्यु हो सकती है। हालांकि, वायरस में कुछ ध्रुवीय अणु होते हैं, जो बताते हैं कि वायरस पर प्रत्यक्ष थर्मल प्रभाव दुर्लभ हैं [1]। इसके विपरीत, मध्यम और वातावरण में कई अधिक ध्रुवीय अणु होते हैं, जैसे पानी के अणु, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा उत्साहित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र के अनुसार चलते हैं, घर्षण के माध्यम से गर्मी पैदा करते हैं। गर्मी को फिर अपना तापमान बढ़ाने के लिए वायरस में स्थानांतरित कर दिया जाता है। जब सहिष्णुता सीमा पार हो जाती है, तो न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं, जो अंततः संक्रामकता को कम करता है और यहां तक ​​कि वायरस को भी निष्क्रिय कर देता है।
कई समूहों ने बताया है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें थर्मल एक्सपोज़र [1, 3, 8] के माध्यम से वायरस की संक्रामकता को कम कर सकती हैं। Kaczmarczyk [8] ने कोरोनवायरस 229E के निलंबन को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए 95 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर 70 से 100 w/सेमी k 0.2-0.7 सेकंड के लिए 70 से 100 w/सेमी के साथ उजागर किया। परिणामों से पता चला कि इस प्रक्रिया के दौरान 100 डिग्री सेल्सियस की तापमान वृद्धि ने वायरस 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 द्वारा समझाया जा सकता है। Siddharta [3] GT1A, GT2A, GT3A, GT4A, GT5A, GT5A, GT6A और GT7A सहित विभिन्न जीनोटाइप्स के HCV युक्त सेल संस्कृति के निलंबन, 2450 MHz की आवृत्ति और 90 W और 180 W, 360 की एक शक्ति के साथ। संस्कृति माध्यम 26 डिग्री सेल्सियस से 92 डिग्री सेल्सियस 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 बिजली (90 या 180 डब्ल्यू, 3 मिनट) या उच्चतर शक्ति (600 या 800 डब्ल्यू, 1 मिनट) पर थोड़े समय के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में लाया गया था, जबकि तापमान में कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई थी और वायरस में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन संक्रामकता या गतिविधि नहीं देखी गई थी।
उपरोक्त परिणामों से संकेत मिलता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का थर्मल प्रभाव एक प्रमुख कारक है जो रोगजनक वायरस की संक्रामकता या गतिविधि को प्रभावित करता 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 रोगजनक वायरस को अधिक प्रभावी ढंग से निष्क्रिय करता है।
थर्मल प्रभावों के अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें भी माइक्रोबियल प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड जैसे अणुओं की ध्रुवीयता को बदल सकती हैं, जिससे अणुओं को घुमाया जाता है और कंपन होता है, जिसके परिणामस्वरूप व्यवहार्यता कम हो जाती है या यहां तक ​​कि मृत्यु [10]। यह माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ध्रुवीयता का तेजी से स्विचिंग प्रोटीन ध्रुवीकरण का कारण बनता है, जिससे प्रोटीन संरचना के घुमा और वक्रता की ओर जाता है और अंततः, प्रोटीन विकृतीकरण [11] के लिए।
वायरस निष्क्रियता पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का नॉनथर्मल प्रभाव विवादास्पद रहता है, लेकिन अधिकांश अध्ययनों ने सकारात्मक परिणाम दिखाए हैं [1, 25]। जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, विद्युत चुम्बकीय तरंगें सीधे MS2 वायरस के लिफाफे 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 हैं। कम ध्रुवीय अणुओं के कारण, जैसे पानी के अणु, MS2 वायरस एरोसोल के आसपास के वातावरण में, एथर्मिक प्रभाव विद्युत चुम्बकीय तरंग-मध्यस्थता वायरस निष्क्रियता [1] में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
प्रतिध्वनि की घटना एक भौतिक प्रणाली की प्रवृत्ति को संदर्भित करती है ताकि इसकी प्राकृतिक आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य में इसके वातावरण से अधिक ऊर्जा को अवशोषित किया जा सके। प्रकृति में कई स्थानों पर प्रतिध्वनि होती है। यह ज्ञात है कि वायरस एक सीमित ध्वनिक द्विध्रुवीय मोड, एक अनुनाद घटना [2, 13, 26] में एक ही आवृत्ति के माइक्रोवेव के साथ गूंजते हैं। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग और एक वायरस के बीच बातचीत के गुंजयमान मोड अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों से वायरस में बंद ध्वनिक दोलनों (CAV) के लिए कुशल संरचनात्मक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (SRET) का प्रभाव कोर-कैप्सिड कंपन का विरोध करने के कारण वायरल झिल्ली का टूटना हो सकता है। इसके अलावा, SRET की समग्र प्रभावशीलता पर्यावरण की प्रकृति से संबंधित है, जहां वायरल कण का आकार और पीएच क्रमशः गुंजयमान आवृत्ति और ऊर्जा अवशोषण को निर्धारित करता है, [2, 13, 19]।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिक अनुनाद प्रभाव लिफाफे वायरस की निष्क्रियता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो वायरल प्रोटीन में एम्बेडेड एक बिलीयर झिल्ली से घिरा होता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि 6 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा H3N2 का निष्क्रियता और 486 w/m group की शक्ति घनत्व मुख्य रूप से अनुनाद प्रभाव [13] के कारण शेल के भौतिक टूटने के कारण हुआ था। H3N2 निलंबन का तापमान केवल 15 मिनट के एक्सपोज़र के बाद केवल 7 ° C तक बढ़ गया, हालांकि, थर्मल हीटिंग द्वारा मानव H3N2 वायरस की निष्क्रियता के लिए, 55 ° C से ऊपर के तापमान की आवश्यकता होती है [9]। SARS-COV-2 और H3N1 [13, 14] जैसे वायरस के लिए इसी तरह की घटना देखी गई है। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस की निष्क्रियता से वायरल आरएनए जीनोम [1,13,14] की गिरावट नहीं होती है। इस प्रकार, H3N2 वायरस की निष्क्रियता को थर्मल एक्सपोज़र [13] के बजाय शारीरिक अनुनाद द्वारा बढ़ावा दिया गया था।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के थर्मल प्रभाव की तुलना में, भौतिक अनुनाद द्वारा वायरस की निष्क्रियता के लिए कम खुराक मापदंडों की आवश्यकता होती है, जो कि इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) द्वारा स्थापित माइक्रोवेव सुरक्षा मानकों से नीचे हैं [2, 13]। गुंजयमान आवृत्ति और बिजली 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 रूप से लक्षित किया जा सकता है। उच्च प्रवेश दर के कारण, आयनकारी विकिरण की अनुपस्थिति, और अच्छी सुरक्षा, वायरस निष्क्रियता CPET के एथर्मिक प्रभाव द्वारा मध्यस्थता की गई है, जो रोगजनक वायरस [14, 26] के कारण होने वाले मानव घातक रोगों के उपचार के लिए वादा कर रहा है।
तरल चरण में वायरस की निष्क्रियता के कार्यान्वयन के आधार पर और विभिन्न मीडिया की सतह पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायरल एरोसोल [1, 26] के साथ प्रभावी ढंग 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 है। महामारी। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिक अनुनाद गुणों की खोज इस क्षेत्र में बहुत महत्व है। जब तक एक विशेष विषाणु और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गुंजयमान आवृत्ति ज्ञात होती है, तब तक घाव के गुंजयमान आवृत्ति रेंज के भीतर सभी वायरस को लक्षित किया जा सकता है, जिसे पारंपरिक वायरस निष्क्रियता विधियों [13,14,26] के साथ प्राप्त नहीं किया जा सकता है। वायरस का विद्युत चुम्बकीय निष्क्रियता महान अनुसंधान और लागू मूल्य और क्षमता के साथ एक आशाजनक शोध है।
पारंपरिक वायरस हत्या प्रौद्योगिकी की तुलना में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में सरल, प्रभावी, व्यावहारिक पर्यावरण संरक्षण की विशेषताएं होती हैं, जब वायरस को अपने अद्वितीय भौतिक गुणों [2, 13] के कारण मारते हैं। हालांकि, 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 उपयोग व्यापक रूप से वायरस निष्क्रियता और इसके तंत्र का अध्ययन करने के लिए किया गया है, हालांकि, अन्य आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अध्ययन, विशेष रूप से 100 kHz से 300 मेगाहर्ट्ज तक और 300 गीगाहर्ट्ज 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, और केवल गोलाकार और रॉड के आकार के वायरस का अध्ययन किया गया है [2]। इसके अलावा, वायरस के कण छोटे, सेल-मुक्त होते हैं, आसानी से म्यूटेट करते हैं, और तेजी से फैलते हैं, जो वायरस को निष्क्रियता से रोक सकते हैं। निष्क्रिय रोगजनक वायरस की बाधा को दूर करने के लिए अभी भी विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रौद्योगिकी में सुधार करने की आवश्यकता है। अंत में, माध्यम में ध्रुवीय अणुओं द्वारा उज्ज्वल ऊर्जा का उच्च अवशोषण, जैसे कि पानी के अणु, ऊर्जा हानि का परिणाम होता है। इसके अलावा, SRET की प्रभावशीलता वायरस में कई अज्ञात तंत्रों से प्रभावित हो सकती है [28]। SRET प्रभाव भी अपने वातावरण के अनुकूल होने के लिए वायरस को संशोधित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रतिरोध होता है [29]।
भविष्य में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके वायरस निष्क्रियता की तकनीक को और सुधार करने की आवश्यकता है। मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा वायरस निष्क्रियता के तंत्र को स्पष्ट करना चाहिए। उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संपर्क में आने पर वायरस की ऊर्जा का उपयोग करने का तंत्र, गैर-थर्मल कार्रवाई का विस्तृत तंत्र जो रोगजनक वायरस को मारता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों और विभिन्न प्रकार के वायरस के बीच SRET प्रभाव के तंत्र को व्यवस्थित रूप से स्पष्ट किया जाना चाहिए। एप्लाइड रिसर्च 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 के 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 की निष्क्रियता के लिए एक आशाजनक विधि 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 प्रौद्योगिकी 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 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 सादगी, 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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