Absorção ressonante de micro-ondas da SARS

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12596 (2022) Citar este artigo

1596 acessos

2 Citações

5 Altmétrica

Detalhes das métricas

O micro-ondas de baixa potência pode efetivamente desativar o vírus influenza tipo A por meio do efeito de transferência de energia ressonante de estrutura não térmica, em uma frequência correspondente à frequência do modo dipolar acústico confinado do vírus. Atualmente, o aerossol é considerado a principal via de transmissão do SARS-CoV-2. Para a potencial esterilização baseada em micro-ondas, a frequência ressonante de micro-ondas do SARS-CoV-2 deve ser desvendada. Aqui, relatamos um estudo de espectroscopia de absorção de micro-ondas dos vírus SARS-CoV-2 e HCoV-229E por meio da criação de um sensor baseado em guia de onda coplanar. Absorção perceptível de micro-ondas pode ser observada, enquanto identificamos as frequências ressonantes do 1º e 2º modos dipolares do vírus SARS-CoV-2 como 4 e 7,5 GHz, respectivamente. Além disso, descobrimos que as frequências ressonantes são invariantes ao título do vírus e também estudamos a absorção de micro-ondas do HCoV-229E em meio de acidez fraca para simular o valor de pH comum na secreção de fluidos. Nossos resultados sugerem a possível frequência de radiação para os dispositivos de esterilização por micro-ondas recentemente propostos para inativar o vírus SARS-CoV-2 por meio de um mecanismo não térmico, de modo a controlar a transmissão da doença na era pós-pandêmica.

Amplamente considerada a principal rota, a transmissão aérea do SARS-CoV-2 é possível porque as partículas de aerossol são pequenas o suficiente para flutuar no ar1. Nas atuais circunstâncias em que a nova variante preocupante, como a variante Omicron (B.1.1.529)2, pode ser resistente a vacinas, o controle da pandemia mais uma vez requer ações básicas, como manter distância física, usar máscaras apropriadas, mão regular lavagem e esterilização3. Geralmente, os processos de esterilização química e física são limitados pela abrangência e penetração espacial, e também causam danos a humanos e animais. Portanto, para diminuir o risco de infecção em vários cenários sem máscara facial na era pós-pandêmica, é urgentemente necessário um método de esterilização ininterrupto e seguro com excelente capacidade de penetração para esterilizar espaços livres.

As interações de ondas eletromagnéticas com materiais normalmente envolvem transferência de energia. Estudos anteriores demonstraram que as micro-ondas podem fazer com que vírus com geometrias simples ressoem por meio do efeito de transferência de energia ressonante de estrutura (SRET), em uma frequência correspondente à frequência do modo dipolar acústico confinado4,5,6,7,8,9. Um estudo recente revelou ainda que micro-ondas de 8,4 GHz com densidade de potência de 810 W/m2 podem romper eficientemente a membrana do vírus influenza A através do efeito SRET, alcançando assim uma redução de pelo menos 3 log para o vírus ativo em menos de 15 minutos6. Relatou-se que os virions SARS-CoV-2 permanecem estáveis ​​e infecciosos em aerossol por até 3 horas10; portanto, micro-ondas com frequências específicas poderiam ser usadas para inativar o SARS-CoV-2 sob densidades de potência de micro-ondas razoáveis ​​que são seguras para o corpo humano. Vários dispositivos e metodologias foram projetados e propostos para inspecionar a eficácia de inativação do SARS-CoV-211,12,13,14, mas as frequências ressonantes corretas permaneceram desconhecidas. Considerando a esterilização por micro-ondas em área pública, as frequências de micro-ondas que entrariam em ressonância com os sistemas biológicos devem ser evitadas e a exposição a micro-ondas deve seguir os padrões de segurança IEEE. Portanto, é altamente desejável que as frequências ressonantes do SARS-CoV-2 possam ser determinadas avaliando quantitativamente os espectros de absorção ressonante de micro-ondas (MRA).

Neste relatório, a absorção significativa de micro-ondas pelo vírus SARS-CoV-2 foi observada nas frequências ressonantes de micro-ondas correspondentes. Identificamos duas frequências ressonantes, 4 e 7,5 GHz, nos espectros de perda de inserção (IL) normalizados com uma magnitude de até 32% da frequência ressonante fundamental, que é compatível com o relatado anteriormente para densidades mais altas do vírus Influenza A H3N26. Nossos resultados revelaram um mecanismo altamente acoplado, em que a energia do campo elétrico de micro-ondas causa ressonância estrutural viral do SARS-CoV-2; enquanto a largura de banda da frequência MRA também coincidiu com a falta de homogeneidade de tamanho do vírus. Também investigamos os efeitos do título do vírus e da acidez média usando o vírus corona humano 229E (HCoV-229E).