Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የተወሰነ የሲኤስኤስ ድጋፍ ያለው የአሳሽ ስሪት እየተጠቀሙ ነው። ለበለጠ ልምድ፣ የዘመነ አሳሽ እንድትጠቀም እንመክርሃለን (ወይም የተኳኋኝነት ሁነታን በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር አሰናክል)። በተጨማሪም, ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ, ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናሳያለን.
በቅርቡ ሰው ሰራሽ የውሃ ናኖስትራክቸር (EWNS) በመጠቀም በናኖቴክኖሎጂ ላይ የተመሰረተ ከኬሚካል ነፃ የሆነ ፀረ-ተህዋስያን መድረክ ተዘጋጅቷል። EWNS ከፍተኛ የገጽታ ክፍያ አላቸው እና በምግብ ወለድ በሽታ አምጪ ተህዋስያንን ጨምሮ ከበርካታ ረቂቅ ተሕዋስያን ጋር መስተጋብር ሊፈጥሩ እና ሊያነቃቁ በሚችሉ ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎች (ROS) የበለፀጉ ናቸው። እዚህ ላይ የሚያሳየው ንብረታቸው በተዋሃዱበት ወቅት በጥሩ ሁኔታ ማስተካከል እና የፀረ-ባክቴሪያ እምቅ ችሎታቸውን የበለጠ ለማሳደግ ነው። የEWNS ላቦራቶሪ መድረክ የተቀናበረው የ EWNSን ባህሪያት ለማስተካከል የተቀናጁ መለኪያዎችን በመቀየር ነው። የ EWNS ባህሪያት (ክፍያ, መጠን እና የ ROS ይዘት) በዘመናዊ የትንታኔ ዘዴዎች ተካሂደዋል. በተጨማሪም እንደ ኢሼሪሺያ ኮሊ፣ ሳልሞኔላ ኢንቴሪካ፣ ሊስቴሪያ ኢንኖኩዋ፣ ማይኮባክቲሪየም ፓራ ፎርቲቱም እና ሳቻሮሚሴስ ሴሬቪሲያ ያሉ የምግብ ረቂቅ ተሕዋስያን በኦርጋኒክ ወይን ቲማቲም ላይ ተህዋሲያንን ያለመነቃነቅ አቅም ለመገምገም ተክለዋል። እዚህ ላይ የቀረቡት ውጤቶች የ EWNS ባህሪያት በተዋሃዱ ጊዜ በጥሩ ሁኔታ ማስተካከል እንደሚችሉ ያሳያሉ, በዚህም ምክንያት የእንቅስቃሴ-አልባ ቅልጥፍና መጨመርን ይጨምራል. በተለይም የገጽታ ክፍያ በአራት እጥፍ ጨምሯል, እና የ ROS ይዘት ጨምሯል. የማይክሮባይል ማስወገጃ ፍጥነቱ በጥቃቅን ተህዋሲያን ላይ የተመሰረተ እና ከ 1.0 እስከ 3.8 ሎግ ከ 45 ደቂቃዎች በኋላ ለኤሮሶል መጠን 40,000 #/cm3 EWNS ከተጋለጡ በኋላ.
ረቂቅ ተሕዋስያን መበከል በሽታ አምጪ ተህዋሲያን ወይም መርዛማዎቻቸውን ወደ ውስጥ በመውሰዳቸው ምክንያት የሚከሰተው የምግብ ወለድ በሽታ ዋነኛ መንስኤ ነው. በዩናይትድ ስቴትስ ብቻ በየዓመቱ የምግብ ወለድ በሽታ ወደ 76 ሚሊዮን ሕመሞች፣ 325,000 ሆስፒታል መተኛት እና 5,000 ሰዎች ይሞታሉ። በተጨማሪም፣ የዩናይትድ ስቴትስ የግብርና ዲፓርትመንት (USDA) በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ ከተዘገቡት የምግብ ወለድ በሽታዎች 48 በመቶ የሚሆነውን ትኩስ ምርትን መመገብ ምክንያት እንደሆነ ይገምታል። በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ በምግብ ወለድ በሽታ አምጪ ተህዋሲያን ለበሽታ እና ለሞት የሚዳርገው ዋጋ በጣም ከፍተኛ ነው፣ በበሽታ ቁጥጥር እና መከላከያ ማእከል (ሲዲሲ) በዓመት ከUS$15.6 ቢሊዮን በላይ ይገመታል3።
በአሁኑ ጊዜ የኬሚካል 4፣ ጨረራ 5 እና የሙቀት 6 ፀረ-ተህዋሲያን ርምጃዎች የምግብ ደህንነትን ለማረጋገጥ በዋናነት የሚተገበሩት በተወሰኑ ወሳኝ የቁጥጥር ነጥቦች (ሲሲፒ) በምርት ሰንሰለቱ ውስጥ (በተለምዶ ከተሰበሰበ በኋላ እና/ወይም በማሸጊያ ጊዜ) ትኩስ ምርትን ለመበከል በሚያስችል መንገድ ከመተግበሩ በላይ ነው። ያነሰ ተጽዕኖ እና ወጪ.
በሰው ሰራሽ የውሃ ናኖስትራክቸር (EWNS) በመጠቀም ናኖቴክኖሎጂን መሰረት ያደረገ ኬሚካል የሌለው ፀረ-ተህዋስያን መድረክ በቅርቡ ተዘጋጅቷል። ለ EVNS ውህደት ሁለት ትይዩ ሂደቶች ጥቅም ላይ ውለዋል-ኤሌክትሮስፕሬይ እና የውሃ ionization (ምስል 1 ሀ). EWNS ከዚህ ቀደም ልዩ የሆነ የአካል እና ባዮሎጂካል ባህሪያት ስብስብ እንዳለው ታይቷል8,9,10. EWNS በአንድ መዋቅር በአማካይ 10 ኤሌክትሮኖች እና አማካኝ ናኖሜትር 25 nm (ምስል 1 ለ, ሐ) 8,9,10 አለው. በተጨማሪም የኤሌክትሮን ስፒን ሬዞናንስ (ESR) እንደሚያሳየው EWNS ከፍተኛ መጠን ያለው ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎች (ROS) በዋናነት ሃይድሮክሳይል (OH•) እና ሱፐርኦክሳይድ (O2-) ራዲካልስ (ምስል 1 ሐ) 8 ይዟል. EWNS በአየር ውስጥ ለረጅም ጊዜ የሚቆይ እና በአየር ላይ ከተንጠለጠሉ ማይክሮቦች ጋር በመጋጨት እና በመሬት ላይ ከሚገኙ ማይክሮቦች ጋር በመጋጨት ROS ክፍያቸውን በማድረስ እና ረቂቅ ተሕዋስያን እንዳይነቃቁ ሊያደርግ ይችላል (ምስል 1 መ)። እነዚህ ቀደምት ጥናቶች EWNS ከተለያዩ ግራም-አሉታዊ እና ግራም-አወንታዊ ባክቴሪያዎች ጋር መስተጋብር ሊፈጥር እና ማይኮባክቲሪያንን ጨምሮ ለህብረተሰብ ጤና ጠቀሜታ ያላቸውን ህዝባዊ ተህዋሲያን በገጽታ ላይ እና በአየር 8፣9 ላይ እንደሚያነቃቁ ያሳያሉ። የማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ እንደሚያሳየው እንቅስቃሴ-አልባነት የተከሰተው በሴል ሽፋን መቋረጥ ምክንያት ነው. በተጨማሪም ከፍተኛ መጠን ያለው የ EWNS መጠን የሳምባ ጉዳት ወይም እብጠት እንደማያስከትል ድንገተኛ የመተንፈስ ጥናቶች ያሳያሉ።
(ሀ) ኤሌክትሮስፕሬይ የሚከሰተው ፈሳሽ በያዘው ካፒላሪ እና በቆጣሪ ኤሌክትሮድ መካከል ከፍተኛ ቮልቴጅ ሲተገበር ነው. (ለ) የከፍተኛ የቮልቴጅ አተገባበር ሁለት የተለያዩ ክስተቶችን ያስከትላል፡ (i) የውሃ ኤሌክትሮስፕሬይንግ እና (ii) በ EWNS ውስጥ የተያዙ ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎች (አየኖች) ማመንጨት። (ሐ) የ EWNS ልዩ መዋቅር. (መ) EWNS በናኖስኬል ተፈጥሮቸው ምክንያት በጣም ተንቀሳቃሽ ናቸው እና ከአየር ወለድ በሽታ አምጪ ተህዋስያን ጋር መገናኘት ይችላሉ።
የ EWNS ፀረ-ተህዋስያን መድረክ በምግብ ወለድ ረቂቅ ተሕዋስያን ትኩስ ምግብ ላይ እንዲነቃቁ የማድረግ ችሎታም በቅርቡ ታይቷል። በተጨማሪም የ EWNS የወለል ቻርጅ ለታለመ አቅርቦት ከኤሌክትሪክ መስክ ጋር በማጣመር ጥቅም ላይ ሊውል እንደሚችል ታይቷል. ከሁሉም በላይ፣ እንደ ኢ. ኮላይ እና ሊስቴሪያ ባሉ የተለያዩ የምግብ ረቂቅ ተሕዋስያን ላይ በግምት 1.4 የኦርጋኒክ ቲማቲም እንቅስቃሴ መቀነስ ተስፋ ሰጪ የመጀመሪያ ውጤት በግምት 50,000#/cm311 በሆነ መጠን ለ EWNS በተጋለጡ በ90 ደቂቃ ውስጥ ታይቷል። በተጨማሪም የመጀመሪያ ደረጃ የኦርጋኖሌቲክ ግምገማ ሙከራዎች ከቁጥጥር ቲማቲም ጋር ሲነፃፀሩ ምንም አይነት የኦርጋኖሌቲክ ተጽእኖ አላሳዩም. ምንም እንኳን እነዚህ የመጀመሪያ የማነቃቂያ ውጤቶች ለምግብ ደህንነት በጣም ዝቅተኛ የ EWNS መጠን 50,000#/ሲሲ ቢሆንም። ይመልከቱ፣ ከፍ ያለ የማነቃቂያ አቅም የበለጠ የኢንፌክሽን እና የመበስበስ አደጋን የበለጠ ለመቀነስ የበለጠ ጠቃሚ እንደሚሆን ግልጽ ነው።
እዚህ፣ ምርምራችንን በ EWNS ትውልድ መድረክ ልማት ላይ እናተኩራለን የውህደት መለኪያዎችን ለማስተካከል እና የ EWNSን ፊዚካላዊ ኬሚካላዊ ባህሪያትን ለማሻሻል ፀረ-ባክቴሪያ እምቅ ችሎታቸውን ለማሳደግ። በተለይም ማመቻቸት የገጽታ ክፍያን (የታለመ አቅርቦትን ለማሻሻል) እና የ ROS ይዘትን (የማንቀሳቀስ ቅልጥፍናን ለማሻሻል) ላይ ያተኮረ ነው። ዘመናዊ የትንታኔ ዘዴዎችን በመጠቀም የተመቻቹ የፊዚኮ-ኬሚካላዊ ባህሪያትን (መጠን, ክፍያ እና የ ROS ይዘት) እና እንደ ኢ. ኮላይ, ኤስ. ኢንቴሪካ, ኤል. ኢንኖኩዋ, ኤስ. ሴሬቪሲያ እና ኤም. ፓራፎርቱቲም የመሳሰሉ የተለመዱ የምግብ ረቂቅ ተሕዋስያንን መጠቀም.
ኢቪኤንኤስ የተቀናበረው በአንድ ጊዜ በኤሌክትሮስፕሬይንግ እና ከፍተኛ ንፁህ ውሃ (18 MΩ ሴሜ–1) ነው። የኤሌክትሪክ አቶሚዘር 12 በተለምዶ ፈሳሾችን እና ሰው ሰራሽ ፖሊመር እና ሴራሚክ ቅንጣቶችን 13 እና ፋይበር 14 ቁጥጥር ያላቸውን መጠን አቶሚዝ ለማድረግ ይጠቅማል።
ቀደም ባሉት ህትመቶች 8, 9, 10, 11 ላይ በዝርዝር እንደተገለጸው, በተለመደው ሙከራ, ከፍተኛ ቮልቴጅ በብረት ካፕላሪ እና በመሬት ላይ ባለው ቆጣሪ ኤሌክትሮድ መካከል ይሠራል. በዚህ ሂደት ውስጥ ሁለት የተለያዩ ክስተቶች ይከሰታሉ: 1) ኤሌክትሮስፕሬይ እና 2) የውሃ ionization. በሁለቱ ኤሌክትሮዶች መካከል ያለው ኃይለኛ የኤሌክትሪክ መስክ በተጨናነቀው ውሃ ላይ አሉታዊ ክፍያዎች እንዲፈጠሩ ያደርጋል, በዚህም ምክንያት የቴይለር ሾጣጣዎች እንዲፈጠሩ ያደርጋል. በውጤቱም, በጣም የተሞሉ የውሃ ጠብታዎች ይፈጠራሉ, እነዚህም ወደ ትናንሽ ቅንጣቶች መከፋፈላቸውን ይቀጥላሉ, እንደ ሬይሊግ ቲዎሪ 16. በተመሳሳይ ጊዜ ኃይለኛ የኤሌክትሪክ መስክ አንዳንድ የውሃ ሞለኪውሎች ኤሌክትሮኖችን (ionization) እንዲከፍሉ እና እንዲራቁ ያደርጋል, በዚህም ከፍተኛ መጠን ያለው ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎች (ROS) 17. በተመሳሳይ ጊዜ የተፈጠሩ ROS18 ፓኬቶች በ EWNS ውስጥ ተቀርፀዋል (ምስል 1 ሐ)።
በለስ ላይ. 2a በዚህ ጥናት ውስጥ በ EWNS ውህደት ውስጥ የተሰራውን እና ጥቅም ላይ የዋለውን የ EWNS ትውልድ ስርዓት ያሳያል። በተዘጋ ጠርሙስ ውስጥ የተከማቸ የተጣራ ውሃ በቴፍሎን ቱቦ (2 ሚሜ ውስጣዊ ዲያሜትር) ወደ 30 ጂ አይዝጌ ብረት መርፌ (ብረት ካፊላሪ) ይመገባል። በስእል 2 ለ እንደሚታየው የውሃ ፍሰቱ የሚቆጣጠረው በጠርሙሱ ውስጥ ባለው የአየር ግፊት ነው። መርፌው ከቴፍሎን ኮንሶል ጋር ተያይዟል ይህም ከቆጣሪው ኤሌክትሮድ የተወሰነ ርቀት ላይ በእጅ ሊስተካከል ይችላል. የቆጣሪው ኤሌክትሮድ ለናሙና መሃሉ ላይ ቀዳዳ ያለው የተጣራ የአሉሚኒየም ዲስክ ነው። ከቆጣሪው ኤሌክትሮድ በታች የአልሙኒየም ናሙና ፈንገስ አለ፣ እሱም ከተቀረው የሙከራ ቅንብር ጋር በናሙና ወደብ በኩል የተገናኘ (ምስል 2 ለ)። የቅንጣት ናሙናን ሊያሳጣው የሚችል የኃይል መሙላትን ለማስቀረት ሁሉም የሳምፕለር ክፍሎች በኤሌክትሪክ የተመሰረቱ ናቸው።
(ሀ) የምህንድስና የውሃ ናኖስትራክቸር ትውልድ ሲስተም (EWNS)። (ለ) በጣም አስፈላጊ የሆኑትን መመዘኛዎች የሚያሳይ የሳምፕለር እና ኤሌክትሮስፕሬይ ክፍል ተሻጋሪ ክፍል. (ሐ) ባክቴሪያን ለማንቃት የሙከራ ዝግጅት።
ከላይ የተገለፀው የEWNS ማመንጨት ስርዓት የEWNS ንብረቶችን በጥሩ ሁኔታ ማስተካከልን ለማመቻቸት ቁልፍ የአሠራር መለኪያዎችን መለወጥ ይችላል። የተተገበረውን ቮልቴጅ (V), በመርፌው እና በቆጣሪው ኤሌክትሮድ (ኤል) መካከል ያለውን ርቀት እና የውሃውን ፍሰት (φ) በካፒታሉ ውስጥ በማስተካከል የ EWNS ባህሪያትን ማስተካከል. ምልክቶቹ [V (kV)፣ L (cm)] የተለያዩ ጥምረቶችን ለማመልከት ይጠቅማሉ። የተወሰነ ስብስብ [V, L] የተረጋጋ ቴይለር ኮን ለማግኘት የውሃውን ፍሰት ያስተካክሉ። ለዚህ ጥናት ዓላማ የቆጣሪው ኤሌክትሮድ (ዲ) ቀዳዳ በ 0.5 ኢንች (1.29 ሴ.ሜ) ተቀምጧል.
በተገደበ ጂኦሜትሪ እና asymmetry ምክንያት የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ከመጀመሪያው መርሆዎች ሊሰላ አይችልም. በምትኩ፣ የ QuickField™ ሶፍትዌር (Svendborg፣ Denmark)19 የኤሌክትሪክ መስክን ለማስላት ጥቅም ላይ ውሏል። የኤሌክትሪክ መስኩ ተመሳሳይ አይደለም, ስለዚህ በካፒታል ጫፍ ላይ ያለው የኤሌክትሪክ መስክ ዋጋ ለተለያዩ አወቃቀሮች እንደ ማመሳከሪያ ዋጋ ጥቅም ላይ ይውላል.
በጥናቱ ወቅት በርካታ የቮልቴጅ ውህዶች እና በመርፌ እና በቆጣሪው ኤሌክትሮድ መካከል ያለው ርቀት በቴይለር ኮን መፈጠር፣ በቴይለር ኮን መረጋጋት፣ በ EWNS ምርት መረጋጋት እና በመራባት መካከል ተገምግመዋል። በማሟያ ሠንጠረዥ S1 ውስጥ የተለያዩ ጥምሮች ይታያሉ።
የEWNS ትውልድ ስርዓት ውፅዓት በቀጥታ ከስካንኒንግ ሞቢሊቲ ቅንጣት Sizer (SMPS፣ ሞዴል 3936፣ TSI፣ Shoreview፣ Minnesota) ጋር የተገናኘ የቅንጣት ቁጥር ትኩረትን ለመለካት እና በፋራዳይ ኤሮሶል ኤሌክትሮሜትር (TSI፣ model 3068B፣ Shoreview፣ USA) ጥቅም ላይ ውሏል። MN) በቀደመው ህትመታችን ላይ እንደተገለጸው የኤሮሶል ፍሰቶችን ለመለካት. ሁለቱም የኤስ.ኤም.ፒ.ኤስ እና የኤሮሶል ኤሌክትሮሜትር በ 0.5 ሊት / ደቂቃ የፍሰት መጠን (ጠቅላላ የናሙና ፍሰት 1 ሊት / ደቂቃ)። የንጥረ ነገሮች እና የኤሮሶል ፍሰቶች ለ 120 ሰከንድ ይለካሉ. መለኪያውን 30 ጊዜ ይድገሙት. አጠቃላይ የኤሮሶል ክፍያ ከአሁኑ መለኪያዎች ይሰላል፣ እና አማካይ የEWNS ክፍያ የሚገመተው ከጠቅላላው የ EWNS ቅንጣቶች ብዛት ነው። የEWNS አማካይ ዋጋ በቀመር (1) በመጠቀም ሊሰላ ይችላል።
Iel የሚለካው ጅረት ሲሆን NSMPS ከSMPS ጋር የሚለካው የቁጥር ትኩረት ሲሆን φE ደግሞ ወደ ኤሌክትሮሜትር የሚወስደው ፍሰት መጠን ነው።
አንጻራዊ የእርጥበት መጠን (RH) የገጽታ ክፍያን ስለሚነካ፣ በሙከራው ወቅት የሙቀት መጠኑ እና (RH) በ 21 ዲግሪ ሴንቲግሬድ እና 45% በቋሚነት እንዲቆዩ ተደርጓል።
የአቶሚክ ሃይል ማይክሮስኮፒ (ኤኤፍኤም)፣ ጥገኝነት ኤምኤፍፒ-3ዲ (የጥገኝነት ጥናት፣ ሳንታ ባርባራ፣ሲኤ) እና AC260T መጠይቅ (ኦሊምፐስ፣ ቶኪዮ፣ ጃፓን) የEWNSን መጠን እና የህይወት ዘመን ለመለካት ጥቅም ላይ ውለዋል። የ AFM ቅኝት መጠን 1 Hz ሲሆን የፍተሻው ቦታ 5 µm×5 µm ከ256 ስካን መስመሮች ጋር ነው። ሁሉም ምስሎች የጥገኝነት ሶፍትዌርን በመጠቀም (የ 100 nm ክልል ጭንብል እና የ 100 ፒኤም ገደብ ያለው ጭንብል) በመጠቀም የመጀመሪያ ትዕዛዝ ምስል አሰላለፍ ተደርገዋል።
የናሙናውን ፈንገስ ያስወግዱ እና ሚካውን ከቆጣሪው ኤሌክትሮድ በ 2.0 ሴ.ሜ ርቀት ላይ ያስቀምጡት በአማካይ ለ 120 ሰከንድ የንጥሎች መገጣጠም እና በማይካ ወለል ላይ መደበኛ ያልሆነ ጠብታዎች እንዳይፈጠሩ። EWNS በቀጥታ በተቆረጡ ሚካ ቦታዎች (ቴድ ፔላ፣ ሬዲንግ፣ ሲኤ) ላይ ተተግብሯል። ወዲያው ከተረጨ በኋላ፣ ሚካው ገጽ AFM በመጠቀም ታይቷል። አዲስ የተቆረጠ ያልተለወጠ ሚካ የገጽታ ንክኪ አንግል ወደ 0° ቅርብ ነው፣ ስለዚህ EWNS በሚካ ወለል ላይ በዶሜድ ቅርጽ20 ይሰራጫል። የተንሰራፋው ጠብታዎች ዲያሜትር (a) እና ቁመት (ሸ) በቀጥታ የሚለካው ከ AFM መልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ ነው እና ቀደም ሲል የተረጋገጠውን method8 በመጠቀም የዶሜድ ስርጭት መጠን EWNSን ለማስላት ጥቅም ላይ ይውላል። በቦርዱ ላይ ያለው ኢቪኤንኤስ ተመሳሳይ መጠን ያለው ነው ተብሎ ሲታሰብ፣ ተመጣጣኝ ዲያሜትር ከቁጥር (2) ሊሰላ ይችላል።
ቀደም ሲል በተዘጋጀው ዘዴ መሰረት፣ በEWNS ውስጥ አጭር ጊዜ የሚቆዩ ራዲካል መሃከለኛዎች መኖራቸውን ለማወቅ የኤሌክትሮን ስፒን ሬዞናንስ (ESR) spin trap ጥቅም ላይ ውሏል። ኤሮሶሎች 235 ሚሜ DEPMPO (5- (diethoxyphosphosphoryl) -5-ሜቲኤል-1-ፓይሮሊን-ኤን-ኦክሳይድ) (ኦክሲስ ኢንተርናሽናል ኢንክ., ፖርትላንድ, ኦሪገን) በያዘ መፍትሄ ውስጥ አልፈዋል. ሁሉም የEPR መለኪያዎች የተከናወኑት በ Bruker EMX spectrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) እና ጠፍጣፋ የሕዋስ ድርድር በመጠቀም ነው። የ Acquisit ሶፍትዌር (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) መረጃውን ለመሰብሰብ እና ለመተንተን ጥቅም ላይ ውሏል. የ ROS ባህሪ የተከናወነው ለተወሰኑ የአሠራር ሁኔታዎች [-6.5 ኪ.ቮ, 4.0 ሴ.ሜ] ብቻ ነው. የ EWNS ትኩረቶች በኤስኤምኤስ (SMPS) በመጠቀም የሚለካው በተፅዕኖ ፈጣሪው ውስጥ ያለውን የ EWNS መጥፋት ግምት ውስጥ በማስገባት ነው።
የኦዞን ደረጃዎች በ 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co) 8,9,10 በመጠቀም ክትትል ተደርጓል.
ለሁሉም የ EWNS ንብረቶች የመለኪያ እሴቱ የመለኪያዎች አማካኝ ነው, እና የመለኪያ ስህተቱ መደበኛ ልዩነት ነው. የቲ-ሙከራ የተመቻቸ EWNS ባህሪን ከመሠረቱ EWNS ተጓዳኝ እሴት ጋር ለማነፃፀር ተከናውኗል።
ምስል 2c EWNS11ን ወደ ንጣፎች ላይ ለማነጣጠር ከዚህ ቀደም የተሰራ እና ተለይቶ የሚታወቅ የኤሌክትሮስታቲክ ዝናብ ማለፍ በሲስተም (EPES) ያሳያል። EPES የEWNS ክፍያን ከጠንካራ ኤሌክትሪክ መስክ ጋር በማጣመር በቀጥታ ወደ ኢላማው ወለል ላይ “ነጥብ” ይጠቀማል። የEPES ስርዓት ዝርዝሮች በቅርብ ጊዜ በ Pyrgiotakis et al.11 ታትመዋል። ስለዚህም EPES ሁለት ትይዩ አይዝጌ ብረት (304 አይዝጌ ብረት፣ መስታወት የሚያብረቀርቅ) የብረት ሳህኖች በመካከሉ በ15.24 ሴ.ሜ ልዩነት ውስጥ የያዙ ባለ 3D የታተመ የ PVC ክፍል ያለው የተለጠፈ ጫፎች አሉት። ቦርዶች ከውጭ ከፍተኛ የቮልቴጅ ምንጭ (በርራን 205ቢ-10አር, ስፔልማን, ሃውፓውጅ, NY) ጋር ተገናኝተዋል, የታችኛው ቦርዱ ሁልጊዜ አዎንታዊ ነበር እና የላይኛው ቦርዱ ሁልጊዜ መሬት ላይ (ተንሳፋፊ) ነበር. የክፍሉ ግድግዳዎች በአሉሚኒየም ፎይል ተሸፍነዋል, ይህም ቅንጣት እንዳይጠፋ ለመከላከል በኤሌክትሪክ የተመሰረተ ነው. ክፍሉ የታሸገ የፊት መጫኛ በር አለው የሙከራ ቦታዎች በፕላስቲክ መደርደሪያዎች ላይ እንዲቀመጡ ፣ ከፍተኛ የቮልቴጅ ጣልቃገብነትን ለማስወገድ ከታችኛው የብረት ሳህን ላይ ያነሳቸዋል።
በEPES ውስጥ ያለው የEWNS ተቀማጭ ቅልጥፍና የሚሰላው ቀደም ሲል በተሻሻለው ፕሮቶኮል በማሟያ ምስል S111 ላይ በተዘረዘረው መሠረት ነው።
እንደ መቆጣጠሪያ ክፍል, በሲሊንደሪክ ክፍሉ ውስጥ ያለው ሁለተኛው ፍሰት ከ EPES ስርዓት ጋር በተከታታይ የተገናኘ መካከለኛ HEPA ማጣሪያ EWNS ን ያስወግዳል. በለስ ላይ እንደሚታየው. 2c, የ EWNS ኤሮሶል በተከታታይ በተገናኙ ሁለት ክፍሎች ውስጥ ተጥሏል. በመቆጣጠሪያ ክፍል እና በEPES መካከል ያለው ማጣሪያ ተመሳሳይ የሙቀት መጠን (T)፣ አንጻራዊ የእርጥበት መጠን (RH) እና የኦዞን ደረጃዎች የሚያስከትሉትን EWNS ያስወግዳል።
ጠቃሚ የምግብ ወለድ ረቂቅ ተሕዋስያን እንደ ኢሼሪሺያ ኮላይ (ATCC #27325)፣ የሰገራ አመልካች፣ ሳልሞኔላ ኢንቴሪካ (ATCC #53647)፣ የምግብ ወለድ በሽታ አምጪ፣ Listeria innocua (ATCC #33090)፣ ከበሽታ አምጪ Listeria monocytogenes አማራጭ ያሉ ትኩስ ምርቶችን ሲበክሉ ተገኝተዋል። , Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) ከተበላሸ እርሾ እንደ አማራጭ እና Mycobacterium parafortuitous (ATCC #19686) የበለጠ ተከላካይ የቀጥታ ባክቴሪያ ከ ATCC (ምናሴ, ቨርጂኒያ) ተገዝቷል.
በዘፈቀደ የኦርጋኒክ ወይን ቲማቲም ሳጥኖችን ከአከባቢዎ ገበያ ይግዙ እና እስኪጠቀሙ ድረስ (እስከ 3 ቀናት) በ 4 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ በማቀዝቀዣ ውስጥ ያስቀምጡ. 1/2 ኢንች ዲያሜትር ባለው አንድ መጠን ለመሞከር ቲማቲሞችን ይምረጡ።
የክትባት፣የክትባት፣የተጋላጭነት እና የቅኝ ግዛት ቆጠራ ፕሮቶኮሎች ቀደም ባሉት ጽሑፎቻችን ተዘርዝረው በዝርዝር ተብራርተው በተጨማሪ መረጃ 11 የEWNS አፈጻጸም ተገምግሟል የተከተቡ ቲማቲሞችን 40,000 #/cm3 ለ45 ደቂቃ በማጋለጥ። በአጭሩ፣ በጊዜ t = 0 ደቂቃ፣ የተረፉትን ረቂቅ ተሕዋስያን ለመገምገም ሶስት ቲማቲሞች ጥቅም ላይ ውለዋል። ሶስት ቲማቲሞች በ EPES ውስጥ ተቀምጠዋል እና ለ EWNS በ 40,000 #/cc (EWNS የተጋለጡ ቲማቲሞች) እና ሌሎች ሶስት ቲማቲሞች በመቆጣጠሪያ ክፍል (የቁጥጥር ቲማቲም) ውስጥ ተቀምጠዋል. የትኛውም የቲማቲም ቡድኖች ለተጨማሪ ሂደት አልተደረጉም. የ EWNSን ተፅእኖ ለመገምገም ከ 45 ደቂቃዎች በኋላ በ EWNS የተጋለጡ ቲማቲሞች እና መቆጣጠሪያዎች ተወግደዋል.
እያንዳንዱ ሙከራ በሶስት እጥፍ ተካሂዷል. የመረጃ ትንተና የተካሄደው በማሟያ መረጃ ላይ በተገለጸው ፕሮቶኮል መሰረት ነው።
E.coli፣ Enterobacter እና L. innocua ባክቴሪያል ናሙናዎች ለ EWNS የተጋለጡ (45 ደቂቃ፣ EWNS aerosol ትኩረት 40,000 #/cm3) እና ያልተጋለጡ የማነቃቂያ ዘዴዎችን ለመገምገም ተጠርጓል። የዝናብ መጠኑ በ 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde እና 0.03% picric acid በ 0.1 M sodium cacodylate solution (pH 7.4) ውስጥ በክፍል ሙቀት ውስጥ ለ 2 ሰዓታት ተስተካክሏል. ከታጠበ በኋላ በ 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1.5% ፖታስየም ፌሮሲያናይድ (KFeCN6) ለ 2 ሰአታት ተስተካክለዋል, 3 ጊዜ በውሃ ታጥበው በ 1% ዩራኒል አሲቴት ውስጥ ለ 1 ሰዓታት ይሞላሉ, ከዚያም ሁለት ጊዜ በውሃ ይታጠባሉ. ቀጣይ ድርቀት 10 ደቂቃ እያንዳንዳቸው 50%, 70%, 90%, 100% አልኮል. ከዚያም ናሙናዎቹ ለ 1 ሰአት በ propylene ኦክሳይድ ውስጥ ይቀመጣሉ እና በ 1: 1 የ propylene oxide እና TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) ተተከሉ. ናሙናዎቹ በTAAB Epon ውስጥ የተካተቱ እና በ 60 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ለ 48 ሰአታት ፖሊሜራይዝድ ተደርገዋል. የተፈወሰው ጥራጥሬ ሙጫ JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan) የተለመደ ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ በኤኤምቲ 2k ሲሲዲ ካሜራ (የላቀ ማይክሮስኮፒ ቴክኒኮች፣ Corp., Woburn, MA, USA) በመጠቀም በTEM ተቆርጦ ታይቷል።
ሁሉም ሙከራዎች በሶስት እጥፍ ተካሂደዋል. ለእያንዳንዱ ጊዜ የባክቴሪያ ማጠቢያዎች በሶስት እጥፍ ተሸፍነዋል, ይህም በአንድ ነጥብ በአጠቃላይ ዘጠኝ የውሂብ ነጥቦችን ያስገኛል, አማካኙ ለዚያ የተለየ አካል እንደ የባክቴሪያ ክምችት ጥቅም ላይ ይውላል. የመደበኛ ልዩነት እንደ የመለኪያ ስህተት ጥቅም ላይ ውሏል. ሁሉም ነጥቦች ይቆጠራሉ።
ከ t = 0 ደቂቃ ጋር ሲነፃፀር የባክቴሪያው ትኩረት የመቀነሱ ሎጋሪዝም የሚከተለውን ቀመር በመጠቀም ይሰላል።
C0 በመቆጣጠሪያው ናሙና ውስጥ ያለው የባክቴሪያ ክምችት በሰዓቱ 0 ነው (ማለትም ላይ ላዩን ከደረቀ በኋላ ግን በክፍሉ ውስጥ ከመግባቱ በፊት) እና Cn ከተጋለጡ n ደቂቃዎች በኋላ በላዩ ላይ የባክቴሪያ ክምችት ነው።
በ 45 ደቂቃ ተጋላጭነት ጊዜ ውስጥ የባክቴሪያዎችን ተፈጥሯዊ መበላሸት ለመገመት ፣ Log-Reduction እንዲሁ በ 45 ደቂቃዎች ከቁጥጥር ጋር ሲነፃፀር ይሰላል ።
Cn በክትትል ናሙና ውስጥ ያለው የባክቴሪያ ክምችት በሰዓቱ የሚገኝበት እና Cn-Control በጊዜው የባክቴሪያ ክምችት ነው። መረጃ ከቁጥጥር ጋር ሲነፃፀር እንደ የምዝግብ ማስታወሻ ቀርቧል (የ EWNS መጋለጥ የለም)።
በጥናቱ ወቅት በርካታ የቮልቴጅ ውህዶች እና በመርፌ እና በቆጣሪው ኤሌክትሮድ መካከል ያለው ርቀት በቴይለር ኮን መፈጠር፣ በቴይለር ኮን መረጋጋት፣ በ EWNS ምርት መረጋጋት እና በመራባት መካከል ተገምግመዋል። በማሟያ ሠንጠረዥ S1 ውስጥ የተለያዩ ጥምሮች ይታያሉ። የተረጋጋ እና ሊባዙ የሚችሉ ንብረቶችን (ቴይለር ኮን፣ የ EWNS ምርት እና በጊዜ መረጋጋት) ለሚያሳዩ የተሟላ ጥናት ሁለት ጉዳዮች ተመርጠዋል። በለስ ላይ. 3 ውጤቱን በ ROS ክፍያ, መጠን እና ይዘት ላይ ለሁለት ጉዳዮች ያሳያል. ውጤቶቹ እንዲሁ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ተጠቃለዋል ። ለማጣቀሻ ፣ ስእል 3 እና ሠንጠረዥ 1 ቀደም ሲል የተዋሃዱ ያልተመቻቹ EWNS8 ፣ 9 ፣ 10 ፣ 11 (መሰረታዊ-EWNS) ባህሪዎችን ያካትታሉ። ባለ ሁለት ጭራ ቲ-ሙከራን በመጠቀም የስታቲስቲካዊ ጠቀሜታ ስሌቶች በማሟያ ሠንጠረዥ S2 ውስጥ እንደገና ታትመዋል። በተጨማሪም, ተጨማሪ መረጃዎች የቆጣሪ ኤሌክትሮዶች ናሙና ቀዳዳ ዲያሜትር (ዲ) እና በመሬት ኤሌክትሮል እና በመርፌው ጫፍ (ኤል) መካከል ያለው ርቀት (ተጨማሪ ምስሎች S2 እና S3) ተጽእኖ ላይ የተደረጉ ጥናቶችን ያካትታሉ.
(a–c) የኤኤፍኤም መጠን ስርጭት። (መ - ረ) የወለል ቻርጅ ባህሪ። (ሰ) የ ROS እና ESR ባህሪያት.
በተጨማሪም ከላይ ለተጠቀሱት ሁኔታዎች ሁሉ የሚለካው ionization currents ከ2-6 µA ክልል ውስጥ እንደነበሩ እና ቮልቴቶቹ ከ -3.8 እስከ -6.5 ኪ.ቮ ክልል ውስጥ እንደነበሩ ልብ ሊባል የሚገባው ለዚህ ነጠላ ተርሚናል EWNS የኃይል ፍጆታ ከ50 ሜጋ ዋት በታች ነው። . ትውልድ ሞጁል. ምንም እንኳን EWNS በከፍተኛ ግፊት የተዋሃደ ቢሆንም የኦዞን መጠን በጣም ዝቅተኛ ነበር ከ60 ፒፒቢ ያልበለጠ።
ተጨማሪ ምስል S4 ለ [-6.5 ኪ.ቮ, 4.0 ሴ.ሜ] እና [-3.8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] ሁኔታዎችን በቅደም ተከተል የተመሰለውን የኤሌክትሪክ መስኮች ያሳያል. በሁኔታዎች (-6.5 ኪ.ቮ, 4.0 ሴ.ሜ) እና [-3.8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] በ 2 × 105 V/m እና 4.7 × 105 V/m መሰረት ሜዳዎቹ ይሰላሉ. በሁለተኛው ጉዳይ ላይ የቮልቴጅ እና የርቀት መጠን በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ይህ የሚጠበቅ ነው.
በለስ ላይ. 3a,b በ AFM8 የሚለካውን የ EWNS ዲያሜትር ያሳያል. አማካኝ የEWNS ዲያሜትሮች ለ [-6.5 ኪ.ቮ፣ 4.0 ሴሜ] እና [-3.8 ኪ.ቮ፣ 0.5 ሴሜ] ሁኔታዎች በቅደም ተከተል 27 nm እና 19 nm ይሰላሉ። ለጉዳዮች [-6.5 ኪሎ ቮልት, 4.0 ሴ.ሜ] እና [-3.8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] የጂኦሜትሪክ መደበኛ ልዩነቶች 1.41 እና 1.45 ናቸው, ይህም ጠባብ መጠን ስርጭትን ያመለክታል. ሁለቱም የአማካይ መጠን እና የጂኦሜትሪክ መደበኛ መዛባት ከመነሻ-EWNS ጋር በጣም ይቀራረባሉ፣ 25 nm እና 1.41፣ በቅደም ተከተል። በለስ ላይ. 3c በተመሳሳዩ ሁኔታዎች ውስጥ ተመሳሳይ ዘዴን በመጠቀም የሚለካውን የመነሻ መስመር EWNS መጠን ስርጭት ያሳያል.
በለስ ላይ. 3d,e የክፍያ ባህሪ ውጤቶችን ያሳያል. መረጃ የ30 በአንድ ጊዜ የትኩረት መለኪያዎች (#/cm3) እና የአሁኑ (I) አማካኝ መለኪያዎች ናቸው። ትንታኔው እንደሚያሳየው በ EWNS ላይ ያለው አማካይ ክፍያ 22 ± 6 e- እና 44 ± 6 e- ለ [-6.5 ኪ.ቮ, 4.0 ሴ.ሜ] እና [-3.8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] ነው. ከ Baseline-EWNS (10 ± 2 e-) ጋር ሲነጻጸር, የገጽታቸው ክፍያ በከፍተኛ ሁኔታ ከፍ ያለ ነው, ከ [-6.5 ኪ.ቮ, 4.0 ሴ.ሜ] ሁኔታ ሁለት እጥፍ እና ከ [-3 .8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] አራት እጥፍ ይበልጣል. 3f መሰረታዊ የ EWNS ክፍያ ውሂብ ያሳያል።
ከ EWNS ቁጥር ማጎሪያ ካርታዎች (ተጨማሪ ምስሎች S5 እና S6) የ [-6.5 ኪሎ ቮልት, 4.0 ሴ.ሜ] ትዕይንት ከ [-3.8 ኪ.ቮ, 0.5 ሴ.ሜ] ትእይንት በጣም ከፍተኛ የሆነ የንጥሎች ብዛት እንዳለው ማየት ይቻላል. በተጨማሪም የ EWNS ቁጥር ክምችት እስከ 4 ሰአታት ድረስ ክትትል መደረጉን ልብ ሊባል ይገባል (ተጨማሪ ምስሎች S5 እና S6)፣ የ EWNS ትውልድ መረጋጋት በሁለቱም ሁኔታዎች ተመሳሳይ የሆነ የቅንጣት መጠን መጠን ያሳያል።
ምስል 3g ከቁጥጥር (ዳራ) በኋላ ለተመቻቸ EWNS በ [-6.5 ኪሎ ቮልት, 4.0 ሴሜ] ላይ የ EPR ስፔክትረም ያሳያል. የ ROS ስፔክትረም ቀደም ሲል በታተመ ወረቀት ላይ ከ EWNS መነሻ መስመር ጋር ተነጻጽሯል. ከተሽከረከረው ወጥመድ ጋር ምላሽ የሚሰጠው የEWNS ቁጥር 7.5 × 104 EWNS/s ነው፣ ይህም ቀደም ሲል ከታተመው Baseline-EWNS8 ጋር ተመሳሳይ ነው። የEPR ስፔክትራ ሁለት አይነት ROS መኖራቸውን በግልፅ ያሳያል፣ O2- የበላይ የሆነው፣ OH• ግን በትንሽ መጠን አለ። በተጨማሪም, የከፍተኛው ጥንካሬዎች ቀጥተኛ ንፅፅር እንደሚያሳየው የተመቻቸ EWNS ከመነሻው EWNS ጋር ሲነፃፀር ከፍተኛ የ ROS ይዘት እንዳለው ያሳያል.
በለስ ላይ. 4 በ EPES ውስጥ የ EWNS ተቀማጭ ቅልጥፍናን ያሳያል። መረጃው እንዲሁ በሰንጠረዥ I ውስጥ ተጠቃሏል እና ከዋናው የ EWNS መረጃ ጋር ተነጻጽሯል። ለሁለቱም EUNS ጉዳዮች፣ በ 3.0 ኪሎ ቮልት ዝቅተኛ የቮልቴጅ መጠን እንኳን ማስቀመጫ ወደ 100% ይጠጋል። በተለምዶ የገጽታ ክፍያ ለውጥ ምንም ይሁን ምን 100% ተቀማጭ ገንዘብ ለማግኘት 3.0 ኪሎ ቮልት በቂ ነው. በተመሳሳዩ ሁኔታዎች የBaseline-EWNS ተቀማጭ ቅልጥፍና ዝቅተኛ ክፍያ ምክንያት 56% ብቻ ነበር (በEWNS አማካኝ 10 ኤሌክትሮኖች)።
ምስል 5 እና ሠንጠረዥ 2 በጥሩ ሁኔታ (-6.5 ኪሎ ቮልት, 4.0 ሴ.ሜ) ለ 45 ደቂቃዎች በግምት ወደ 40,000 #/cm3 EWNS ከተጋለጡ በኋላ በቲማቲም ላይ የተከተቡ ረቂቅ ተሕዋስያንን ያለመነቃነቅ ደረጃ ያጠቃልላሉ. የተከተቡ ኢ. ኮላይ እና ኤል.ኢኖኩዋ ከ45 ደቂቃ ተጋላጭነት በኋላ የ 3.8 ሎግ ከፍተኛ ቅናሽ አሳይተዋል። በተመሳሳዩ ሁኔታዎች ውስጥ S. enterica ዝቅተኛ የምዝግብ ማስታወሻዎች የ 2.2 ምዝግቦች ቅናሽ አሳይቷል, S. cerevisiae እና M. parafortuitum ደግሞ የ 1.0 ሎግ ቅነሳ አሳይተዋል.
ኤሌክትሮን ማይክሮግራፍ (ስእል 6) በ E.coli, Salmonella enterica, እና L. innocua ሕዋሳት ውስጥ በ EWNS የተከሰቱትን አካላዊ ለውጦችን የሚያሳዩ. የቁጥጥር ባክቴሪያዎች ያልተነካ የሕዋስ ሽፋኖችን ያሳያሉ, የተጋለጡ ባክቴሪያዎች ደግሞ ውጫዊ ሽፋኖችን ተጎድተዋል.
በኤሌክትሮን በአጉሊ መነጽር ቁጥጥር እና የተጋለጡ ተህዋሲያን ሽፋን መጎዳትን አሳይቷል.
በተመቻቸ የ EWNS የፊዚዮኬሚካላዊ ባህሪያት ላይ ያለው መረጃ የ EWNS ንብረቶች (የገጽታ ክፍያ እና የ ROS ይዘት) ቀደም ሲል ከታተመው የ EWNS መነሻ መረጃ 8,9,10,11 ጋር ሲነጻጸር በከፍተኛ ሁኔታ መሻሻል አሳይቷል. በሌላ በኩል, መጠናቸው በናኖሜትር ክልል ውስጥ ቀርቷል, ይህም ቀደም ሲል ከታተሙ ውጤቶች ጋር በጣም ተመሳሳይ ነው, ይህም በአየር ውስጥ ለረጅም ጊዜ እንዲቆዩ ያስችላቸዋል. የሚታየው የ polydispersity የሬይሊግ ተፅእኖ መጠን፣ የዘፈቀደነት እና የ EWNS ውህደት በሚወስኑት ላዩን ክፍያ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ሊገለጽ ይችላል። ነገር ግን፣ በኒልሰን እና ሌሎች 22 በዝርዝር እንደተገለፀው፣ ከፍተኛ የወለል ቻርጅ የውሃ ጠብታውን የወለል ሃይል/ውጥረት በውጤታማነት በመጨመር ትነትን ይቀንሳል። ይህ ንድፈ ሃሳብ ለ ማይክሮድሮፕሌት22 እና EWNS በባለፈው እትማችን8 ላይ በሙከራ ተረጋግጧል። የትርፍ ሰዓት መጥፋት በመጠን ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር እና ለታየው የመጠን ስርጭት አስተዋፅኦ ሊያደርግ ይችላል.
በተጨማሪም በእያንዳንዱ መዋቅር 10 ± 2 ኤሌክትሮኖች አማካኝ ክፍያ ካለው መሠረታዊ EWNS ጋር ሲነጻጸር እንደ ሁኔታው ​​​​እንደ ሁኔታው ​​​​የሚከፈለው ክፍያ 22-44 e- ነው. ሆኖም ይህ የ EWNS አማካይ ክፍያ መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። ሴቶ እና ሌሎች. ክፍያው አንድ አይነት እንዳልሆነ እና የሎግ-ኖርማል ስርጭት21 መሆኑን ታይቷል። ከቀደምት ስራችን ጋር ሲነጻጸር፣ የገጽታ ክፍያ በእጥፍ ማሳደግ በEPES ሲስተም ውስጥ ያለውን የማስቀመጫ ውጤታማነት በእጥፍ ወደ 100%11 ማለት ይቻላል።