Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bu arada, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan təqdim edəcəyik.
Eyni zamanda üç slaydı göstərən karusel.Eyni anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün Əvvəlki və Sonrakı düymələrindən istifadə edin və ya bir anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün sonundakı sürüşmə düymələrindən istifadə edin.
Bu yaxınlarda süni su nanostrukturlarından (EWNS) istifadə edərək nanotexnologiyaya əsaslanan kimyəvi maddələrsiz antimikrob platforması hazırlanmışdır.EWNS yüksək səth yükü var və qida patogenləri də daxil olmaqla bir sıra mikroorqanizmlərlə qarşılıqlı əlaqədə ola bilən və onları təsirsiz hala gətirə bilən reaktiv oksigen növləri (ROS) ilə doymuşdur.Burada göstərilir ki, onların sintez zamanı xassələri onların antibakterial potensialını daha da artırmaq üçün incə sazlana və optimallaşdırıla bilər.EWNS laboratoriya platforması sintez parametrlərini dəyişdirərək EWNS xassələrini dəqiq tənzimləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.Müasir analitik metodlardan istifadə etməklə EWNS xassələrinin (ROS-un yükü, ölçüsü və məzmunu) səciyyələndirilməsi.Bundan əlavə, onlar Escherichia coli, Salmonella enterica, zərərsiz Listeria, Mycobacterium paraaccidentum və Saccharomyces cerevisiae kimi qida mikroorqanizmlərinə qarşı mikrob inaktivasiya potensialına görə qiymətləndirilib.Burada təqdim olunan nəticələr nümayiş etdirir ki, EWNS xassələri sintez zamanı dəqiq tənzimlənə bilər, nəticədə inaktivasiya səmərəliliyinin eksponensial artmasına səbəb olur.Xüsusilə, səth yükü dörd dəfə artdı və reaktiv oksigen növləri artdı.Mikrobların xaric olma dərəcəsi mikrobdan asılı idi və 40,000 #/cc EWNS aerozol dozasına 45 dəqiqə məruz qaldıqdan sonra 1,0 ilə 3,8 log arasında dəyişdi.
Mikroblarla çirklənmə patogenlərin və ya onların toksinlərinin qəbulu nəticəsində yaranan qida yoluxucu xəstəliklərin əsas səbəbidir.Təkcə ABŞ-da qida yoluxucu xəstəliklər hər il təxminən 76 milyon xəstəliyə, 325 000 xəstəxanaya müraciətə və 5 000 ölümə səbəb olur1.Bundan əlavə, Birləşmiş Ştatların Kənd Təsərrüfatı Departamenti (USDA) hesab edir ki, təzə məhsulların artan istehlakı Birləşmiş Ştatlarda bildirilən bütün qida yoluxucu xəstəliklərin 48%-nə cavabdehdir2.Birləşmiş Ştatlarda qida ilə yoluxan patogenlər tərəfindən törədilən xəstəlik və ölümün dəyəri çox yüksəkdir, Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri (CDC) tərəfindən ildə 15,6 milyard ABŞ dollarından çox qiymətləndirilir3.
Hazırda qida təhlükəsizliyini təmin etmək üçün kimyəvi4, radiasiya5 və termal6 antimikrobiyal müdaxilələr davamlı deyil, daha çox istehsal zənciri boyunca (adətən məhsul yığımından sonra və/və ya qablaşdırma zamanı) məhdud kritik nəzarət nöqtələrində (CCP) həyata keçirilir.beləliklə, onlar çarpaz çirklənməyə meyllidirlər.7. Qida ilə yoluxan xəstəliklərə və qida xarab olmasına daha yaxşı nəzarət etmək üçün ətraf mühitə təsir və xərcləri azaltmaqla yanaşı, potensial olaraq təsərrüfatdan süfrəyə davam edən kontinuumda tətbiq oluna bilən antimikrob müdaxilələr tələb olunur.
Bu yaxınlarda, süni su nanostrukturlarından (EWNS) istifadə edərək səth və havadakı bakteriyaları təsirsiz hala gətirə bilən, kimyəvi maddələrdən təmizlənmiş, nanotexnologiyaya əsaslanan antimikrobiyal platforma hazırlanmışdır.EWNS iki paralel prosesdən, elektrosprey və suyun ionlaşmasından istifadə edərək sintez edilmişdir (Şəkil 1a).Əvvəlki tədqiqatlar göstərmişdir ki, EWNS unikal fiziki və bioloji xassələrə malikdir8,9,10.EWNS hər strukturda orta hesabla 10 elektron və orta nanoölçülü ölçüsü 25 nm (şək. 1b,c)8,9,10.Bundan əlavə, elektron spin rezonansı (ESR) göstərdi ki, EWNS-də çoxlu miqdarda reaktiv oksigen növləri (ROS), əsasən hidroksil (OH•) və superoksid (O2-) radikalları var (Şəkil 1c)8.EVNS uzun müddət havadadır və havada asılmış və səthdə mövcud olan mikroorqanizmlərlə toqquşaraq, onların ROS yükünü çatdırır və mikroorqanizmlərin inaktivasiyasına səbəb ola bilər (Şəkil 1d).Bu erkən tədqiqatlar həmçinin göstərdi ki, EWNS müxtəlif qram-mənfi və qram-müsbət bakteriyalarla, o cümlədən mikobakteriyalarla, səthlərdə və havada qarşılıqlı əlaqədə ola və onları təsirsiz hala gətirə bilər.Transmissiya elektron mikroskopiyası göstərdi ki, inaktivasiya hüceyrə membranının pozulması nəticəsində baş verib.Bundan əlavə, kəskin inhalyasiya tədqiqatları göstərdi ki, yüksək dozada EWNS ağciyər zədələnməsinə və ya iltihaba səbəb olmur 8 .
(a) Elektrosprey maye olan kapilyar boru ilə əks elektrod arasında yüksək gərginlik tətbiq edildikdə baş verir.(b) Yüksək təzyiqin tətbiqi iki fərqli hadisə ilə nəticələnir: (i) suyun elektrospreylənməsi və (ii) EWNS-də tutulmuş reaktiv oksigen növlərinin (ionlarının) əmələ gəlməsi.(c) EWNS-in unikal strukturu.(d) Nanoölçülü təbiətinə görə, EWNS yüksək mobildir və havadan gələn patogenlərlə qarşılıqlı əlaqədə ola bilir.
EWNS antimikrob platformasının təzə qidanın səthində qida mikroorqanizmlərini təsirsiz hala gətirmək qabiliyyəti də bu yaxınlarda nümayiş etdirilmişdir.Həmçinin göstərilmişdir ki, EWNS-nin elektrik sahəsi ilə birlikdə səthi yükü məqsədyönlü çatdırılmaya nail olmaq üçün istifadə edilə bilər.Bundan əlavə, E. coli və Listeria 11 kimi müxtəlif qida mikroorqanizmlərinin müşahidə olunduğu, təxminən 50.000 #/sm3 EWNS-də 90 dəqiqəlik məruz qalmadan sonra üzvi pomidorlar üçün ilkin nəticələr ümidverici idi.Bundan əlavə, ilkin orqanoleptik testlər nəzarət pomidorları ilə müqayisədə heç bir sensor təsir göstərməmişdir.Baxmayaraq ki, bu ilkin inaktivasiya nəticələri 50,000#/cc-lik çox aşağı EWNS dozalarında belə qida təhlükəsizliyi tətbiqləri üçün ümidvericidir.bax, aydındır ki, daha yüksək inaktivasiya potensialı infeksiya və xarab olma riskini daha da azaltmaq üçün daha faydalı olardı.
Burada biz tədqiqatlarımızı sintez parametrlərinin dəqiq tənzimlənməsinə və onların antibakterial potensialını artırmaq üçün EWNS-nin fiziki-kimyəvi xassələrinin optimallaşdırılmasına imkan verən EWNS nəsil platformasının inkişafına yönəldəcəyik.Xüsusilə, optimallaşdırma onların səth yükünü (məqsədli çatdırılmanı yaxşılaşdırmaq üçün) və ROS məzmununu (aktivləşdirmənin səmərəliliyini artırmaq üçün) artırmağa yönəlmişdir.Müasir analitik metodlardan istifadə edərək optimallaşdırılmış fiziki-kimyəvi xassələri (ölçüsü, yükü və ROS tərkibi) xarakterizə edin və E. kimi ümumi qida mikroorqanizmlərindən istifadə edin.
EVNS yüksək təmizlikdə suyun (18 MΩ sm–1) eyni vaxtda elektrospreyləmə və ionlaşdırılması yolu ilə sintez edilmişdir.Elektrik nebulizer 12 adətən mayelərin atomizasiyası və polimer və keramika hissəciklərinin 13 və idarə olunan ölçülü liflərin 14 sintezi üçün istifadə olunur.
Əvvəlki nəşrlərdə 8, 9, 10, 11-də ətraflı göstərildiyi kimi, tipik bir təcrübədə metal kapilyar və torpaqlanmış əks elektrod arasında yüksək gərginlik tətbiq edilmişdir.Bu proses zamanı iki fərqli hadisə baş verir: i) elektrosprey və ii) suyun ionlaşması.İki elektrod arasında güclü elektrik sahəsi kondensasiya olunmuş suyun səthində mənfi yüklərin yığılmasına səbəb olur və nəticədə Teylor konusları əmələ gəlir.Nəticədə yüksək yüklü su damcıları əmələ gəlir və onlar Rayleigh nəzəriyyəsində olduğu kimi daha kiçik hissəciklərə parçalanmağa davam edir16.Eyni zamanda, güclü elektrik sahələri bəzi su molekullarının parçalanmasına və elektronların ayrılmasına (ionlaşmasına) səbəb olur ki, bu da böyük miqdarda reaktiv oksigen növlərinin (ROS) əmələ gəlməsinə səbəb olur17.Eyni zamanda yaradılan ROS18 EWNS-də kapsullaşdırılıb (Şəkil 1c).
Əncirdə.Şəkil 2a bu tədqiqatda EWNS sintezində işlənib hazırlanmış və istifadə olunan EWNS generasiya sistemini göstərir.Bağlı butulkada saxlanılan təmizlənmiş su Teflon boru (2 mm daxili diametr) vasitəsilə 30G paslanmayan polad iynəyə (metal kapilyar) verildi.Suyun axını Şəkil 2b-də göstərildiyi kimi şüşə içərisindəki hava təzyiqi ilə idarə olunur.İğne Teflon konsoluna quraşdırılıb və əl ilə əks elektroddan müəyyən bir məsafədə tənzimlənə bilər.Əks elektrod nümunə götürmək üçün mərkəzdə deşik olan cilalanmış alüminium diskdir.Sayğac elektrodunun altında nümunə götürmə portu vasitəsilə eksperimental quraşdırmanın qalan hissəsinə qoşulan alüminium nümunə götürmə hunisi var (Şəkil 2b).Nümunəçinin işini poza biləcək yüklənmənin qarşısını almaq üçün bütün nümunə götürən komponentlər elektriklə əsaslandırılmışdır.
(a) Mühəndis Su Nanostruktur Yaratma Sistemi (EWNS).(b) Ən vacib parametrləri göstərən nümunə götürən və elektrospreyin en kəsiyi.(c) Bakteriyaların inaktivasiyası üçün eksperimental quraşdırma.
Yuxarıda təsvir edilən EWNS generasiya sistemi EWNS xassələrinin dəqiq tənzimlənməsini asanlaşdırmaq üçün əsas əməliyyat parametrlərini dəyişməyə qadirdir.EWNS xüsusiyyətlərini dəqiq tənzimləmək üçün tətbiq olunan gərginliyi (V), iynə ilə əks elektrod (L) arasındakı məsafəni və kapilyar vasitəsilə su axınını (φ) tənzimləyin.Müxtəlif birləşmələri təmsil etmək üçün istifadə olunan simvol: [V (kV), L (sm)].Müəyyən bir dəstin [V, L] sabit Taylor konusunu əldə etmək üçün su axını tənzimləyin.Bu tədqiqatın məqsədləri üçün əks elektrodun (D) diametri 0,5 düym (1,29 sm) səviyyəsində saxlanıldı.
Məhdud həndəsə və asimmetriya səbəbindən elektrik sahəsinin gücünü birinci prinsiplərdən hesablamaq mümkün deyil.Bunun əvəzinə, elektrik sahəsini hesablamaq üçün QuickField™ proqram təminatından (Svendborg, Danimarka)19 istifadə edilmişdir.Elektrik sahəsi vahid deyil, ona görə də kapilyarın ucundakı elektrik sahəsinin dəyəri müxtəlif konfiqurasiyalar üçün istinad dəyəri kimi istifadə edilmişdir.
Tədqiqat zamanı iynə ilə əks elektrod arasındakı gərginliyin və məsafənin bir neçə kombinasiyası Taylor konusunun formalaşması, Taylor konusunun sabitliyi, EWNS istehsal sabitliyi və təkrar istehsal baxımından qiymətləndirilmişdir.Müxtəlif birləşmələr Əlavə Cədvəl S1-də göstərilmişdir.
EWNS generasiya sisteminin çıxışı hissəciklərin sayının konsentrasiyasının ölçülməsi üçün birbaşa Skanlanan Mobillik Hissəcik Ölçüsü Analizatoruna (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN), həmçinin Aerosol Faraday Elektrometrinə (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN) qoşulmuşdur.) aerozol cərəyanları üçün əvvəlki nəşrimizdə təsvir edildiyi kimi ölçüldü.Həm SMPS, həm də aerozol elektrometri 0,5 L/dəq axın sürətində nümunə götürdü (ümumi nümunə axını 1 L/dəq).Hissəciklərin sayı konsentrasiyası və aerozol axını 120 saniyə ərzində ölçüldü.Ölçmə 30 dəfə təkrarlanır.Cari ölçmələrə əsasən, ümumi aerozol yükü hesablanır və seçilmiş EWNS hissəciklərinin verilmiş ümumi sayı üçün orta EWNS yükü hesablanır.EWNS-nin orta dəyəri tənlik (1) ilə hesablana bilər:
burada IEl ölçülən cərəyandır, NSMPS SMPS ilə ölçülmüş rəqəmsal konsentrasiyadır və φEl ​​hər bir elektrikölçən üçün axın sürətidir.
Nisbi rütubət (RH) səth yükünə təsir etdiyi üçün təcrübə zamanı müvafiq olaraq 21°C və 45% temperaturda temperatur və (RH) sabit saxlanılıb.
EWNS ölçüsünü və ömrünü ölçmək üçün atom qüvvəsi mikroskopiyası (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) və AC260T zondundan (Olympus, Tokio, Yaponiya) istifadə edilmişdir.AFM tarama tezliyi 1 Hz, tarama sahəsi 5 μm × 5 μm və 256 skan xətti idi.Bütün şəkillər Asylum proqram təminatından (maska ​​diapazonu 100 nm, həddi 100 pm) istifadə edərək 1-ci dərəcəli şəkil düzülməsinə məruz qalmışdır.
Test hunisi çıxarıldı və slyuda səthində hissəciklərin yığılmasının və nizamsız damcıların əmələ gəlməsinin qarşısını almaq üçün orta hesabla 120 s müddətində əks elektroddan 2,0 sm məsafədə slyuda səthi yerləşdirildi.EWNS birbaşa təzə kəsilmiş mikanın (Ted Pella, Redding, CA) səthinə püskürtüldü.AFM püskürtülməsindən dərhal sonra mika səthinin şəkli.Təzə kəsilmiş dəyişdirilməmiş slyuda səthinin təmas bucağı 0°-yə yaxındır, ona görə də EVNS slyuda səthində günbəz şəklində paylanır.Diffuziya edən damcıların diametri (a) və hündürlüyü (h) birbaşa AFM topoqrafiyasından ölçüldü və əvvəllər təsdiq edilmiş metodumuzdan istifadə edərək EWNS qübbəli diffuziya həcmini hesablamaq üçün istifadə edildi.Bortdakı EWNS-nin eyni həcmə malik olduğunu fərz etsək, ekvivalent diametr tənlik (2) ilə hesablana bilər:
Əvvəllər hazırlanmış metodumuza əsasən, EWNS-də qısamüddətli radikal aralıq maddələrin mövcudluğunu aşkar etmək üçün elektron spin rezonans (ESR) spin tələsindən istifadə edilmişdir.Aerozollar 235 mM DEPMPO(5-(dietoksifosforil)-5-metil-1-pirrolin-N-oksid) (Oxis International Inc.) məhlulu olan 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) vasitəsilə qabardı.Portlend, Oreqon).Bütün ESR ölçmələri Bruker EMX spektrometri (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ABŞ) və düz panel hüceyrədən istifadə etməklə həyata keçirilmişdir.Məlumatların toplanması və təhlili üçün Acquisit proqram təminatından (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ABŞ) istifadə edilmişdir.ROS-un xüsusiyyətlərinin müəyyən edilməsi yalnız bir sıra iş şəraiti [-6,5 kV, 4,0 sm] üçün həyata keçirilmişdir.EWNS konsentrasiyaları təsir qurğusunda EWNS itkiləri nəzərə alındıqdan sonra SMPS istifadə edərək ölçüldü.
Ozon səviyyələri 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10 istifadə edərək monitorinq edildi.
Bütün EWNS xassələri üçün ölçmə dəyəri kimi orta dəyər, ölçmə xətası kimi isə standart sapma istifadə olunur.Optimallaşdırılmış EWNS atributlarının dəyərlərini baza EWNS-nin müvafiq dəyərləri ilə müqayisə etmək üçün T-testləri aparıldı.
Şəkil 2c səthdə EWNS-nin məqsədyönlü şəkildə çatdırılması üçün istifadə edilə bilən əvvəllər işlənmiş və xarakterizə edilmiş elektrostatik yağıntı (EPES) “çəkmə” sistemini göstərir.EPES, güclü elektrik sahəsinin təsiri altında birbaşa hədəfin səthinə “yönləndirilə” bilən EVNS yüklərindən istifadə edir.EPES sisteminin təfərrüatları Pyrgiotakis və digərlərinin son nəşrində təqdim olunur.11.Beləliklə, EPES ucları daralmış 3D çap edilmiş PVC kameradan ibarətdir və mərkəzdə bir-birindən 15,24 sm məsafədə iki paralel paslanmayan poladdan (304 paslanmayan polad, güzgü ilə örtülmüş) metal lövhədən ibarətdir.Lövhələr xarici yüksək gərginlik mənbəyinə (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY) qoşulmuşdu, alt lövhə həmişə müsbət gərginliyə, üst lövhə isə həmişə yerə (üzən torpaq) qoşulmuşdu.Kameranın divarları hissəcik itkisinin qarşısını almaq üçün elektriklə əsaslanan alüminium folqa ilə örtülmüşdür.Kameranın möhürlənmiş ön yükləmə qapısı var ki, bu da sınaq səthlərini yüksək gərginlikli müdaxilənin qarşısını almaq üçün onları alt metal lövhədən yuxarı qaldıran plastik dayaqlara yerləşdirməyə imkan verir.
EWNS-nin EPES-də çökdürmə səmərəliliyi Əlavə Şəkil S111-də ətraflı təsvir edilmiş əvvəllər hazırlanmış protokola uyğun olaraq hesablanmışdır.
İdarəetmə kamerası olaraq, ikinci silindrik axın kamerası EWNS-ni çıxarmaq üçün aralıq HEPA filtrindən istifadə olunduğu EPES sisteminə ardıcıl olaraq qoşuldu.Şəkil 2c-də göstərildiyi kimi, EWNS aerosolu iki quraşdırılmış kamera vasitəsilə vuruldu.İdarəetmə otağı ilə EPES arasındakı filtr eyni temperatur (T), nisbi rütubət (RH) və ozon səviyyələri ilə nəticələnən hər hansı qalan EWNS-ni aradan qaldırır.
E. coli (ATCC # 27325), nəcis göstəricisi, Salmonella enterica (ATCC # 53647), qida ilə yoluxan patogen, Listeria zərərsiz (ATCC # 33090), patogen Listeria monocytogenes, SaVAchaceromes (ATCC) törəmələri kimi təzə qidaları çirkləndirən mühüm qida mikroorqanizmləri aşkar edilmişdir. ae (ATCC #4098), xarab mayasının əvəzedicisi və daha davamlı təsirsizləşdirilmiş bakteriya, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Yerli bazarınızdan təsadüfi qutular üzvi üzüm pomidoru alın və istifadə olunana qədər (3 günə qədər) 4°C-də soyuducuda saxlayın.Eksperimental pomidorların hamısı eyni ölçüdə idi, diametri təxminən 1/2 düym idi.
Mədəniyyət, peyvənd, məruz qalma və koloniyaların sayılması protokolları əvvəlki nəşrimizdə təfərrüatlı və Əlavə Məlumatda ətraflı təsvir edilmişdir.EWNS-nin effektivliyi 45 dəqiqə ərzində 40,000 #/sm3-ə aşılanmış pomidorlara məruz qalmaqla qiymətləndirilmişdir.Qısaca desək, t = 0 dəqiqə müddətində sağ qalan mikroorqanizmləri qiymətləndirmək üçün üç pomidor istifadə edilmişdir.Üç pomidor EPES-ə yerləşdirildi və 40,000 #/cc-də EWNS-ə məruz qaldı (EWNS məruz qalmış pomidorlar), qalan üç pomidor isə nəzarət kamerasına yerləşdirildi (nəzarət pomidorları).Hər iki qrupda pomidorun əlavə emalı aparılmayıb.EWNS təsirini qiymətləndirmək üçün 45 dəqiqədən sonra EWNS-ə məruz qalmış pomidorlar və nəzarət pomidorları çıxarıldı.
Hər bir təcrübə üç nüsxədə aparıldı.Məlumatların təhlili Əlavə Məlumatda təsvir olunan protokola uyğun olaraq həyata keçirilib.
İnaktivasiya mexanizmləri məruz qalmış EWNS nümunələrinin (40,000 #/cm3 EWNS aerozol konsentrasiyasında 45 dəqiqə) və zərərsiz E. coli, Salmonella enterica və Lactobacillus bakteriyalarının şüalanmamış nümunələrinin çökməsi ilə qiymətləndirilmişdir.Hissəciklər otaq temperaturunda 2 saat ərzində 0,1 M natrium kakodilat tamponunda (pH 7,4) 2,5% qlutaraldehid, 1,25% paraformaldehid və 0,03% pikrik turşusunda sabitlənmişdir.Yuyulduqdan sonra 1% osmium tetroksid (OsO4)/1,5% kalium ferrosianid (KFeCN6) ilə 2 saat post-fiksasiya edilir, 3 dəfə suda yuyulur və 1% uranil asetatda 1 saat inkubasiya edilir, sonra 2 dəfə suda yuyulur, sonra 10 dəqiqə ərzində spirtdə susuzlaşdırılır, 10%, %170.Sonra nümunələr 1 saat ərzində propilen oksidə yerləşdirildi və 1:1 nisbətində propilen oksid və TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) qarışığı ilə hopduruldu.Nümunələr TAAB Epon-a daxil edilmiş və 48 saat ərzində 60°C-də polimerləşdirilmişdir.Qurudulmuş dənəvər qatran AMT 2k CCD kamerası (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massaçusets, ABŞ) ilə təchiz edilmiş adi ötürücü elektron mikroskop JEOL 1200EX (JEOL, Tokio, Yaponiya) istifadə edərək TEM tərəfindən kəsilmiş və vizuallaşdırılmışdır.
Bütün təcrübələr üç nüsxədə aparıldı.Hər bir zaman nöqtəsi üçün bakterial yuyulmalar üç nüsxədə səpildi, nəticədə hər bir nöqtədə cəmi doqquz məlumat nöqtəsi əldə edildi, orta hesabla həmin mikroorqanizm üçün bakterial konsentrasiya kimi istifadə edildi.Ölçmə xətası kimi standart sapma istifadə edilmişdir.Bütün xallar sayılır.
Bakteriyaların konsentrasiyasının t = 0 dəq ilə müqayisədə azalmasının loqarifmi aşağıdakı düsturla hesablanmışdır:
burada C0 nəzarət nümunəsində 0 vaxtda (yəni səth quruduqdan sonra, lakin kameraya yerləşdirilməzdən əvvəl) bakteriyaların konsentrasiyasıdır və Cn isə n dəqiqə məruz qaldıqdan sonra səthdə bakteriyaların konsentrasiyasıdır.
45 dəqiqəlik məruz qalma zamanı bakteriyaların təbii deqradasiyasını nəzərə almaq üçün 45 dəqiqədən sonra nəzarətlə müqayisədə log azalması da aşağıdakı kimi hesablanmışdır:
burada Cn n vaxtında nəzarət nümunəsindəki bakteriyaların konsentrasiyasıdır və Cn-Control n vaxtında nəzarət bakteriyalarının konsentrasiyasıdır.Məlumatlar nəzarətlə müqayisədə jurnalın azalması kimi təqdim olunur (EWNS məruz qalması yoxdur).
Tədqiqat zamanı iynə ilə əks elektrod arasındakı gərginliyin və məsafənin bir neçə kombinasiyası Taylor konusunun formalaşması, Taylor konusunun sabitliyi, EWNS istehsal sabitliyi və təkrar istehsal baxımından qiymətləndirilmişdir.Müxtəlif birləşmələr Əlavə Cədvəl S1-də göstərilmişdir.Sabit və təkrarlana bilən xassələri göstərən iki hal (Taylor konusu, EWNS generasiyası və zamanla sabitlik) hərtərəfli tədqiqat üçün seçilmişdir.Əncirdə.Şəkil 3 hər iki halda ROS-un yükü, ölçüsü və məzmunu ilə bağlı nəticələri göstərir.Nəticələr həmçinin Cədvəl 1-də göstərilmişdir. İstinad üçün həm Şəkil 3, həm də Cədvəl 1 əvvəllər sintez edilmiş optimallaşdırılmamış EWNS8, 9, 10, 11 (əsas-EWNS) xüsusiyyətlərini ehtiva edir.İki quyruqlu t-testindən istifadə edərək statistik əhəmiyyət hesablamaları Əlavə Cədvəl S2-də yenidən dərc edilmişdir.Bundan əlavə, əlavə məlumatlara əks elektrod nümunə götürmə çuxurunun diametrinin (D) və torpaq elektrodu ilə uc (L) arasındakı məsafənin təsiri ilə bağlı tədqiqatlar daxildir (Əlavə Şəkillər S2 və S3).
(ac) AFM ilə ölçülən ölçü bölgüsü.(df) Səth yükünün xarakteristikası.(g) EPR-nin ROS xarakteristikası.
Onu da qeyd etmək lazımdır ki, yuxarıda göstərilən bütün şərtlər üçün ölçülən ionlaşma cərəyanı 2 ilə 6 μA arasında və gərginlik -3,8 ilə -6,5 kV arasında olub, nəticədə bu tək EWNS generasiya kontakt modulu üçün 50 mVt-dan az enerji istehlakı yaranıb.EWNS yüksək təzyiq altında sintez edilsə də, ozon səviyyələri çox aşağı idi və heç vaxt 60 ppb-dən çox deyildi.
Əlavə Şəkil S4 müvafiq olaraq [-6,5 kV, 4,0 sm] və [-3,8 kV, 0,5 sm] ssenariləri üçün simulyasiya edilmiş elektrik sahələrini göstərir.[-6,5 kV, 4,0 sm] və [-3,8 kV, 0,5 sm] ssenariləri üçün sahə hesablamaları müvafiq olaraq 2 × 105 V/m və 4,7 × 105 V/m-dir.Bu gözlənilir, çünki ikinci halda gərginlik-məsafə nisbəti daha yüksəkdir.
Əncirdə.3a, b AFM8 ilə ölçülmüş EWNS diametrini göstərir.Hesablanmış orta EWNS diametrləri [-6,5 kV, 4,0 sm] və [-3,8 kV, 0,5 sm] sxemlər üçün müvafiq olaraq 27 nm və 19 nm olmuşdur.[-6,5 kV, 4,0 sm] və [-3,8 kV, 0,5 sm] ssenariləri üçün paylanmaların həndəsi standart kənarlaşmaları müvafiq olaraq 1,41 və 1,45 təşkil edir ki, bu da dar ölçülü paylanmanı göstərir.Həm orta ölçü, həm də həndəsi standart sapma müvafiq olaraq 25 nm və 1.41-də əsas EWNS-ə çox yaxındır.Əncirdə.3c eyni şərtlərdə eyni metoddan istifadə etməklə ölçülən əsas EWNS-nin ölçü paylanmasını göstərir.
Əncirdə.3d,e yük xarakteristikasının nəticələrini göstərir.Məlumatlar konsentrasiyanın (#/cm3) və cərəyanın (I) eyni vaxtda 30 ölçülməsinin orta ölçüləridir.Təhlil göstərir ki, EWNS-də orta yük [-6,5 kV, 4,0 sm] və [-3,8 kV, 0,5 sm] üçün müvafiq olaraq 22 ± 6 e- və 44 ± 6 e- təşkil edir.Onların əsas EWNS (10 ± 2 e-) ilə müqayisədə xeyli yüksək səth yükləri var, [-6.5 kV, 4.0 sm] ssenaridən iki dəfə və [-3 .8 kV, 0.5 sm] ssenaridən dörd dəfə çoxdur.Şəkil 3f yükü göstərir.Baseline-EWNS üçün məlumatlar.
EWNS nömrəsinin konsentrasiya xəritələrindən (Əlavə Şəkillər S5 və S6) görünə bilər ki, [-6,5 kV, 4,0 sm] ssenaridə [-3,8 kV, 0,5 sm] ssenari ilə müqayisədə xeyli çox hissəcik var.Onu da qeyd etmək lazımdır ki, EWNS sayı konsentrasiyası 4 saata qədər izlənildi (Əlavə Şəkillər S5 və S6), burada EWNS generasiya sabitliyi hər iki halda hissəcik sayı konsentrasiyasının eyni səviyyələrini göstərdi.
Əncirdə.3g [-6,5 kV, 4,0 sm]-də optimallaşdırılmış EWNS nəzarətinin (fon) çıxarılmasından sonra EPR spektrini göstərir.ROS spektrləri də əvvəllər nəşr olunmuş işdə Baseline-EWNS ssenarisi ilə müqayisə edilmişdir.Spin tələləri ilə reaksiya verən EWNS sayı 7,5 × 104 EWNS/s olaraq hesablanmışdır ki, bu da əvvəllər dərc olunmuş Baseline-EWNS8-ə bənzəyir.EPR spektrləri aydın şəkildə iki növ ROS-un mövcudluğunu göstərdi, O2- üstünlük təşkil edən növ və OH• daha az bol idi.Bundan əlavə, pik intensivliklərin birbaşa müqayisəsi göstərdi ki, optimallaşdırılmış EWNS əsas EWNS ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə yüksək ROS məzmununa malikdir.
Əncirdə.Şəkil 4 EPES-də EWNS-nin çökdürmə səmərəliliyini göstərir.Məlumatlar həmçinin Cədvəl I-də ümumiləşdirilmiş və orijinal EWNS məlumatları ilə müqayisə edilmişdir.EUNS-in hər iki halı üçün 3,0 kV-lik aşağı gərginlikdə belə çökmə 100%-ə yaxındır.Tipik olaraq, səth yükünün dəyişməsindən asılı olmayaraq, 100% çökmə üçün 3,0 kV kifayətdir.Eyni şərtlərdə, Baseline-EWNS-nin çökmə səmərəliliyi onların aşağı yükü (bir EWNS üçün orta hesabla 10 elektron) səbəbindən yalnız 56% idi.
Əncirdə.5 və cədvəldə.2 optimal rejimdə [-6,5 kV, 4,0 sm] 45 dəqiqə ərzində təxminən 40,000 #/sm3 EWNS təsirindən sonra pomidorun səthinə aşılanmış mikroorqanizmlərin inaktivasiya dəyərini ümumiləşdirir.Peyvənd edilmiş E. coli və Lactobacillus innocuous 45 dəqiqəlik məruz qalma zamanı 3,8 log əhəmiyyətli dərəcədə azalma göstərdi.Eyni şəraitdə S. enterica 2,2 log, S. cerevisiae və M. parafortutum isə 1,0 log azalma göstərmişdir.
Elektron mikroqrafiklər (Şəkil 6) EWNS tərəfindən zərərsiz Escherichia coli, Streptococcus və Lactobacillus hüceyrələrində onların inaktivasiyasına səbəb olan fiziki dəyişiklikləri təsvir edir.Nəzarət bakteriyalarının hüceyrə membranları bütöv, məruz qalmış bakteriyalar isə xarici membranları zədələmişdi.
Nəzarət və məruz qalmış bakteriyaların elektron mikroskopik təsviri membranın zədələnməsini aşkar etdi.
Optimallaşdırılmış EWNS-nin fiziki-kimyəvi xassələri ilə bağlı məlumatlar toplu şəkildə göstərir ki, EWNS-nin xassələri (səthi yük və ROS məzmunu) əvvəllər dərc edilmiş EWNS-in ilkin məlumatları ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmışdır8,9,10,11.Digər tərəfdən, onların ölçüləri nanometr diapazonunda qaldı və əvvəllər bildirilən nəticələrə çox bənzəyirdi ki, bu da onlara uzun müddət havada qalmağa imkan verirdi.Müşahidə olunan polidisperslik EWNS ölçüsünü, Rayleigh effektinin təsadüfiliyini və potensial birləşməni müəyyən edən səth yükünün dəyişməsi ilə izah edilə bilər.Bununla belə, Nielsen et al.22, yüksək səth yükü su damcısının səth enerjisini/gərginliyini effektiv şəkildə artıraraq buxarlanmanı azaldır.Əvvəlki nəşrimizdə8 bu nəzəriyyə mikrodamcı 22 və EWNS üçün eksperimental olaraq təsdiq edilmişdir.Əlavə iş zamanı yük itkisi də ölçüyə təsir edə bilər və müşahidə olunan ölçü bölgüsünə kömək edə bilər.