Микроволновое резонансное поглощение ОРВИ

Том 12 научных докладов, номер статьи: 12596 (2022 г.) Цитировать эту статью

1596 Доступов

2 цитаты

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Микроволновое излучение малой мощности может эффективно дезактивировать вирус гриппа типа А за счет эффекта нетепловой структурно-резонансной передачи энергии на частоте, соответствующей частоте ограниченного акустического диполярного режима вируса. В настоящее время основным путем передачи SARS-CoV-2 считается аэрозоль. Для потенциальной микроволновой стерилизации необходимо выяснить микроволновую резонансную частоту SARS-CoV-2. Здесь мы сообщаем об исследовании вирусов SARS-CoV-2 и HCoV-229E с помощью микроволновой абсорбционной спектроскопии посредством разработки датчика на основе копланарного волновода. Можно наблюдать заметное микроволновое поглощение, тогда как мы определили резонансные частоты 1-й и 2-й диполярных мод вируса SARS-CoV-2 как 4 и 7,5 ГГц соответственно. Кроме того, мы обнаружили, что резонансные частоты инвариантны к титру вируса, а также изучили микроволновое поглощение HCoV-229E в среде со слабой кислотностью, чтобы моделировать общее значение pH в жидкой секреции. Наши результаты предполагают возможную частоту излучения недавно предложенных устройств микроволновой стерилизации для инактивации вируса SARS-CoV-2 с помощью нетеплового механизма, чтобы контролировать передачу заболевания в постпандемическую эпоху.

Передача SARS-CoV-2 по воздуху, широко считающаяся основным путем, становится возможной, поскольку частицы аэрозоля достаточно малы, чтобы плавать в воздухе1. В нынешних обстоятельствах, когда новый вызывающий беспокойство вариант, такой как вариант Омикрон (B.1.1.529)2, может быть устойчивым к вакцинам, борьба с пандемией снова требует основных действий, таких как поддержание физической дистанции, ношение соответствующих масок, регулярное мытье и стерилизация3. Как правило, процессы химической и физической стерилизации ограничены пространственным охватом и проникновением, а также наносят вред людям и животным. Таким образом, чтобы снизить риск заражения в различных сценариях без лицевой маски в постпандемическую эпоху, срочно необходим непрерывный и безопасный метод стерилизации с отличной проникающей способностью для стерилизации свободных пространств.

Взаимодействие электромагнитных волн с материалами обычно связано с передачей энергии. Предыдущие исследования показали, что микроволны могут вызывать резонанс вирусов с простой геометрией посредством эффекта структурно-резонансной передачи энергии (SRET) на частоте, соответствующей частоте ограниченной акустической диполярной моды4,5,6,7,8,9. Недавнее исследование также показало, что микроволны с частотой 8,4 ГГц и плотностью мощности 810 Вт/м2 могут эффективно разрушать мембрану вируса гриппа А посредством эффекта SRET, тем самым достигая как минимум 3-логарифмического снижения активности вируса менее чем за 15 минут6. Сообщалось, что вирионы SARS-CoV-2 остаются стабильными и инфекционными в аэрозоле до 3 часов10; следовательно, микроволны с определенными частотами потенциально могут быть использованы для инактивации SARS-CoV-2 при разумной плотности микроволновой мощности, безопасной для человеческого организма. Для проверки эффективности инактивации SARS-CoV-211,12,13,14 были разработаны и предложены различные устройства и методологии, но правильные резонансные частоты остались неизвестными. Принимая во внимание микроволновую стерилизацию в общественных местах, следует избегать микроволновых частот, которые могут резонировать с биологическими системами, а микроволновое воздействие должно соответствовать стандартам безопасности IEEE. Таким образом, крайне желательно, чтобы резонансные частоты SARS-CoV-2 можно было определить путем количественной оценки спектров микроволнового резонансного поглощения (MRA).

В этом отчете значительное поглощение микроволнового излучения вирусом SARS-CoV-2 наблюдалось на соответствующих резонансных микроволновых частотах. Мы идентифицировали две резонансные частоты, 4 и 7,5 ГГц, на нормализованных вносимых потерях (IL) спектрах с величиной до 32% от основной резонансной частоты, которая соизмерима с ранее сообщенной для более высоких плотностей вируса гриппа A H3N26. Наши результаты выявили сильно связанный механизм, при котором энергия микроволнового электрического поля вызывает структурный резонанс вируса SARS-CoV-2; при этом ширина полосы частот MRA также совпадала с размерной неоднородностью вируса. Мы также исследовали влияние титра вируса и кислотности среды с использованием вируса короны человека 229E (HCoV-229E).