Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.Erabiltzen ari zaren arakatzailearen bertsioak CSS laguntza mugatua du.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Bitartean, laguntza etengabea bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe errendatuko dugu.
Hiru diapositiba aldi berean erakusten dituen karrusela.Erabili Aurrekoa eta Hurrengoa botoiak aldi berean hiru diapositibatik mugitzeko, edo erabili amaierako graduatzaile-botoiak hiru diapositibatik aldi berean mugitzeko.
Berriki, kimikorik gabeko mikrobioen aurkako plataforma bat garatu da ur artifizialaren nanoegiturak (EWNS) erabiliz nanoteknologian oinarrituta.EWNS gainazaleko karga handia dute eta oxigeno-espezie erreaktiboz (ROS) saturatuta daude, mikroorganismo batzuekin elkarreragin eta inaktiba ditzaketenak, elikagaiak transmititzen dituzten patogenoak barne.Hemen erakusten da sintesian zehar haien propietateak fin eta optimiza daitezkeela bakterioen aurkako potentziala are gehiago hobetzeko.EWNS laborategiko plataforma EWNSren propietateak fintzeko diseinatu zen sintesi-parametroak aldatuz.EWNS propietateen karakterizazioa (karga, tamaina eta ROSen edukia) metodo analitiko modernoak erabiliz.Horrez gain, mikroorganismoen inaktibazio-potentziala ebaluatu zuten elikagaiak transmititzen dituzten mikroorganismoen aurka, hala nola Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum eta Saccharomyces cerevisiae.Hemen aurkezten diren emaitzek frogatzen dute EWNSren propietateak sintesian zehar finkatu daitezkeela, eta ondorioz inaktibazio-eraginkortasunaren hazkunde esponentziala da.Bereziki, gainazaleko karga lau aldiz handitu zen eta oxigeno-espezie erreaktiboak handitu ziren.Mikrobioen kentze-tasa mikrobioaren menpekoa zen eta 1.0 eta 3.8 log bitartekoa zen 45 minutuko 40.000 #/cc EWNS aerosol dosi baten eraginpean egon ondoren.
Mikrobioen kutsadura patogenoak edo haien toxinak irensteak eragindako elikagaien gaixotasunen kausa nagusia da.Estatu Batuetan bakarrik, elikadura bidezko gaixotasunek 76 milioi gaixotasun inguru, 325.000 ospitaleratze eta 5.000 heriotza eragiten dituzte urtero1.Gainera, Ameriketako Estatu Batuetako Nekazaritza Sailak (USDA) kalkulatzen du produktu freskoen kontsumoa handitzea Estatu Batuetan jakiten diren elikagaien gaixotasun guztien %48ren erantzule dela2.Ameriketako Estatu Batuetan elikagaiak transmititutako patogenoek eragindako gaixotasunen eta heriotzaren kostua oso altua da, Gaixotasunen Kontrolerako eta Prebentziorako Zentroek (CDC) urtean 15.600 milioi dolar baino gehiagokoa dela kalkulatzen du3.
Gaur egun, elikagaien segurtasuna bermatzeko mikrobioen aurkako interbentzio kimikoak4, erradiazioa5 eta termikoak6 gehienetan produkzio-katean zehar kontrol kritiko-puntu (CCP) mugatuetan egiten dira (normalean, uzta ondoren edo/eta ontziratu bitartean), etengabe eta ez.horrela, kutsadura gurutzatua izateko joera dute.7. Elikagaien gaixotasunak eta elikagaiak hondatzea hobeto kontrolatzeko, mikrobioen aurkako esku-hartzeak behar dira, potentzialki ustiategitik mahaiaren continuum osoan aplika daitezkeenak, ingurumen-inpaktua eta kostuak murriztuz.
Berriki, kimikorik gabeko eta nanoteknologian oinarritutako mikrobioen aurkako plataforma bat garatu da, uraren nanoegitura artifizialak (EWNS) erabiliz gainazaleko eta aireko bakterioak inaktiba ditzakeena.EWNS bi prozesu paralelo erabiliz sintetizatu zen, elektrospray-a eta uraren ionizazioa (1a. irudia).Aurretik egindako ikerketek erakutsi dute EWNSek propietate fisiko eta biologikoen multzo berezia dutela8,9,10.EWNSek batez beste 10 elektroi dituzte egitura bakoitzeko eta 25 nm-ko nanoeskalako batez besteko tamaina (1b,c)8,9,10.Gainera, elektroi-espinaren erresonantziak (ESR) erakutsi zuen EWNSk oxigeno-espezie erreaktibo (ROS) kopuru handia duela, batez ere hidroxilo (OH•) eta superoxido (O2-) erradikal (1c. irudia)8.EVNS denbora luzez airean dago eta airean esekita dauden eta gainazalean dauden mikroorganismoekin talka egin dezake, haien ROS karga erabilgarria emanez eta mikroorganismoen inaktibazioa eraginez (1d. irudia).Hasierako ikerketa hauek ere erakutsi zuten EWNS-k hainbat bakterio gram-negatibo eta gram-positiborekin elkarreragin dezakeela eta inaktiba ditzakeela, mikobakterioak barne, gainazaletan eta airean.Transmisio elektronikoaren mikroskopiak erakutsi zuen inaktibazioa zelularen mintzaren hausturak eragin zuela.Horrez gain, arnaste akutuaren ikerketek frogatu dute EWNS dosi handiek ez dutela biriketako kalterik edo hanturarik eragiten 8 .
(a) Elektrospray likidoa duen hodi kapilar baten eta kontra-elektrodo baten artean tentsio altua aplikatzen denean gertatzen da.(b) Presio altua aplikatzeak bi fenomeno ezberdin eragiten ditu: (i) uraren elektroihinztatzea eta (ii) EWNSn harrapatutako oxigeno espezie erreaktiboak (ioiak) sortzea.(c) EWNSren egitura berezia.(d) Nanoeskalako izaera dela eta, EWNS oso mugikorra da eta aireko patogenoekin elkarreragin dezakete.
EWNS antimikrobioen plataformak elikagai freskoen gainazalean elikagaiak transmititzen dituen mikroorganismoak inaktibatzeko duen gaitasuna ere frogatu da duela gutxi.Era berean, frogatu da EWNS-ren gainazaleko karga eremu elektriko batekin konbinatuta erabil daitekeela helburuzko entrega lortzeko.Gainera, 50.000 #/cm3 inguruko EWNS batean 90 minutuko esposizioaren ondoren tomate ekologikoen aurretiazko emaitzak pozgarriak izan ziren, elikagaien bidezko hainbat mikroorganismo ikusi ziren, hala nola E. coli eta Listeria 11.Horrez gain, aurretiazko proba organoleptikoek ez zuten zentzumen-efekturik erakutsi kontroleko tomateekin alderatuta.Hasierako inaktibazio-emaitza hauek elikagaien segurtasunaren aplikazioetarako pozgarriak badira ere, 50.000#/cc-ko EWNS dosi oso baxuetan ere.ikusi, argi dago inaktibazio potentzial handiagoa onuragarriagoa izango litzatekeela infekzio eta hondatze arriskua gehiago murrizteko.
Hemen, gure ikerketa EWNS belaunaldiko plataforma baten garapenera bideratuko dugu, sintesi-parametroak doitzeko eta EWNSren propietate fisikokimikoak optimizatzeko, bakterioen aurkako potentziala hobetzeko.Bereziki, optimizazioa haien gainazaleko karga (norako entrega hobetzeko) eta ROS edukia (inaktibazio eraginkortasuna hobetzeko) handitzera bideratu da.Propietate fisiko-kimiko optimizatuak ezaugarritzea (tamaina, karga eta ROS edukia) metodo analitiko modernoak erabiliz eta ohiko elikagaien mikroorganismoak erabiltzea, hala nola E. .
EVNS garbitasun handiko uraren (18 MΩ cm–1) aldibereko elektrospraying eta ionizazio bidez sintetizatu zen.Nebulizadore elektrikoa 12 likidoak atomizatzeko eta polimero eta zeramikazko partikulak 13 eta 14 tamaina kontrolatuko zuntzak sintetizatzeko erabiltzen da normalean.
Aurreko 8, 9, 10, 11 argitalpenetan zehazten den bezala, esperimentu tipiko batean, tentsio altua aplikatu zen metalezko kapilar baten eta lurrean dagoen kontra-elektrodo baten artean.Prozesu honetan bi fenomeno ezberdin gertatzen dira: i) elektroihinztatzea eta ii) uraren ionizazioa.Bi elektrodoen arteko eremu elektriko indartsu batek karga negatiboak sortzen ditu ur kondentsatuaren gainazalean, eta ondorioz, Taylor konoak sortzen dira.Ondorioz, oso kargatutako ur tantak sortzen dira, eta partikula txikiagotan zatitzen jarraitzen dute, Rayleighen teorian bezala16.Aldi berean, eremu elektriko indartsuek ur-molekula batzuk elektroiak zatitu eta kentzen dituzte (ionizatu), eta horrek oxigeno-espezie erreaktibo (ROS) kopuru handia sortzen du17.Aldi berean sortutako ROS18 EWNSn kapsulatu zen (1c. irudia).
irudian.2a-k ikerketa honetan EWNS sintesian garatu eta erabilitako EWNS sorkuntza sistema erakusten du.Botila itxi batean gordetako ur araztua Teflon hodi baten bidez (2 mm-ko barruko diametroa) 30G altzairu herdoilgaitzezko orratz batean sartu zen (metal kapilarra).Uraren emaria botilaren barruko aire-presioaren bidez kontrolatzen da, 2b irudian ikusten den bezala.Orratza Teflon kontsola batean muntatuta dago eta eskuz doi daiteke kontra-elektrodotik distantzia jakin batera.Kontra-elektrodoa laginketa egiteko erdian zulo bat duen aluminiozko disko leundua da.Kontra-elektrodoaren azpian aluminiozko laginketa-inbutu bat dago, gainerako konfigurazio esperimentalarekin konektatzen dena laginketa ataka baten bidez (2b. irudia).Lagingailuaren funtzionamendua oztopa dezakeen karga-pilaketa saihesteko, lagingailuaren osagai guztiak elektrikoki lotuta daude.
(a) Ingeniaritza Uraren Nanoegitura Sortzeko Sistema (EWNS).(b) Lagingailuaren eta elektrospray-aren zeharkako sekzioa, parametro garrantzitsuenak erakutsiz.(c) Bakterioak desaktibatzeko konfigurazio esperimentala.
Goian deskribatutako EWNS sortzeko sistema funtsezko funtzionamendu-parametroak aldatzeko gai da, EWNS propietateen doikuntza zehatza errazteko.Doitu aplikatutako tentsioa (V), orratzaren eta kontra-elektrodoaren arteko distantzia (L) eta ur-fluxua (φ) kapilarean zehar EWNS ezaugarriak doitzeko.Hainbat konbinazio adierazteko erabiltzen den ikurra: [V (kV), L (cm)].Doitu ur-emaria [V, L] multzo jakin bateko Taylor kono egonkor bat lortzeko.Ikerketa honen helburuetarako, kontra-elektrodoaren (D) irekidura-diametroa 0,5 hazbeteko (1,29 cm) mantendu zen.
Geometria eta asimetria mugatuak direla eta, eremu elektrikoaren indarra ezin da lehen printzipioetatik kalkulatu.Horren ordez, QuickField™ softwarea (Svendborg, Danimarka)19 erabili zen eremu elektrikoa kalkulatzeko.Eremu elektrikoa ez da uniformea, beraz, kapilaren puntan dagoen eremu elektrikoaren balioa erreferentzia-balio gisa erabili zen hainbat konfiguraziotarako.
Azterketan zehar, orratzaren eta kontraelektrodoaren arteko tentsioaren eta distantziaren hainbat konbinazio ebaluatu ziren Taylor konoaren eraketari, Taylor konoaren egonkortasunari, EWNS ekoizpenaren egonkortasunari eta erreproduzigarritasunari dagokionez.Hainbat konbinazio agertzen dira S1 taula osagarrian.
EWNS sorkuntza-sistemaren irteera zuzenean konektatu zen Eskaneatzeko Mugikortasuneko Partikulen Tamaina Analyzer batera (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) partikulen kopuruaren kontzentrazioa neurtzeko, baita Aerosol Faraday Elektrometro batera (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) aerosol-korronteetarako gure aurreko argitalpenean deskribatutako moduan neurtu zen.Bai SMPSa bai aerosol elektrometroa 0,5 L/min-ko emari-abiaduran laginduta (laginaren emaria guztira 1 L/min).Partikulen kopurua eta aerosol-fluxua neurtu ziren 120 segundoz.Neurketa 30 aldiz errepikatzen da.Uneko neurketetan oinarrituta, aerosol-karga osoa kalkulatzen da eta EWNS-ren batez besteko karga kalkulatzen da hautatutako EWNS partikulen kopuru jakin baterako.EWNSren batez besteko kostua (1) ekuazioa erabiliz kalkula daiteke:
non IEl neurtutako korrontea den, NSMPS SMPSarekin neurtutako kontzentrazio digitala eta φEl elektrometro bakoitzeko emaria.
Hezetasun erlatiboak (HR) gainazaleko kargari eragiten dionez, tenperatura eta (HR) konstante mantendu ziren esperimentuan zehar 21°C eta %45ean, hurrenez hurren.
Indar atomikoaren mikroskopia (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) eta AC260T zunda (Olympus, Tokio, Japonia) erabili ziren EWNSren tamaina eta bizi-iraupena neurtzeko.AFM eskaneatzeko maiztasuna 1 Hz-koa zen, miaketa-eremua 5 μm × 5 μm eta 256 eskaneatu lerro.Irudi guztiak 1. ordenako irudien lerrokadura jasan zituzten Asylum softwarea erabiliz (maskararen barrutia 100 nm, atalasea 100 pm).
Proba-inbutua kendu eta mika gainazala kontra-elektrodotik 2,0 cm-ko distantziara jarri zen 120 s-ko batez besteko denboraz, partikulak aglomeratzea eta tanta irregularrak eratzea saihesteko mikaren gainazalean.EWNS moztutako mikaren gainazalean zuzenean ihinztatu zen (Ted Pella, Redding, CA).Mikaren gainazalaren irudia AFM sputtering ondoren berehala.Eraldatu gabeko mika moztu berriaren gainazaleko kontaktu-angelua 0°-tik hurbil dago, beraz, EVNS kupula baten moduan banatzen da mikaren gainazalean.Difusio-tanten diametroa (a) eta altuera (h) AFM topografiatik zuzenean neurtu ziren eta EWNS kupula-difusio-bolumena kalkulatzeko erabili zen gure aurretik baliozkotutako metodoa erabiliz.Ontzitako EWNSek bolumen bera dutela suposatuz, diametro baliokidea (2) ekuazioa erabiliz kalkula daiteke:
Aurretik garatu dugun metodoan oinarrituta, EWNSn iraupen laburreko bitarteko erradikalen presentzia detektatzeko spin-erresonantzia elektronikoa (ESR) spin tranpa erabili zen.Aerosolak 650 μm-ko Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) bidez burbuila egin ziren, DEPMPO (5-(dietoxifosforil)-5-metil-1-pirrolina-N-oxido) 235 mM disoluzio bat zuen (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).ESR neurketa guztiak Bruker EMX espektrometroa (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, AEB) eta panel lauko zelula erabiliz egin dira.Datuak biltzeko eta aztertzeko Acquisit softwarea (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, AEB) erabili da.ROSaren ezaugarrien zehaztapena funtzionamendu-baldintza multzo baterako bakarrik egin da [-6,5 kV, 4,0 cm].EWNS kontzentrazioak SMPS erabiliz neurtu ziren inpaktorean EWNS galerak kontabilizatu ondoren.
Ozono-maila 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10 erabiliz kontrolatu zen.
EWNS propietate guztietarako, batez besteko balioa erabiltzen da neurketa-balio gisa eta desbideratze estandarra neurketa-errore gisa.T-probak egin ziren EWNS atributu optimizatuen balioak oinarrizko EWNSren balioekin alderatzeko.
2c irudiak aldez aurretik garatu eta karakterizatutako prezipitazio elektrostatiko bat (EPES) "tira" sistema erakusten du, EWNS-a gainazalean bideratzeko erabil daitekeena.EPES-ek EVNS kargak erabiltzen ditu, eremu elektriko indartsu baten eraginez xedearen gainazalera zuzenean "gidatu" daitezkeenak.EPES sistemaren xehetasunak Pyrgiotakis et al-en azken argitalpen batean aurkezten dira.11 .Horrela, EPES 3D inprimatutako PVC ganbera batez osatuta dago, mutur konikoekin eta altzairu herdoilgaitzezko bi plaka paralelo ditu (304 altzairu herdoilgaitza, ispilu estaliak) erdian 15,24 cm-ko distantziara.Plakak kanpoko tentsio handiko iturri batera konektatzen ziren (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), beheko plaka beti tentsio positiboarekin konektatzen zen eta goiko plaka beti lurrera konektatuta (lur flotagarria).Ganberaren hormak aluminiozko paperarekin estalita daude, eta hori elektrikoki lurpean dago partikula galera ekiditeko.Ganberak aurrealdeko kargatzeko ate itxi bat du, probako gainazalak beheko metalezko plakaren gainetik altxatzen dituzten plastikozko euskarrietan jartzea ahalbidetzen duena, tentsio handiko interferentziak saihesteko.
EPES-en EWNS-en deposizio-eraginkortasuna S111 irudi osagarrian zehaztutako aldez aurretik garaturiko protokolo baten arabera kalkulatu zen.
Kontrol-ganbera gisa, bigarren fluxu-ganbera zilindriko bat seriean konektatu zen EPES sistemara, eta tarteko HEPA iragazkia erabili zen EWNS kentzeko.2c irudian ikusten den bezala, EWNS aerosola barneratutako bi ganberatik ponpatu zen.Kontrol-gelaren eta EPESen arteko iragazkiak gainerako EWNS kentzen du, tenperatura (T), hezetasun erlatiboa (RH) eta ozono-maila berdinak eraginez.
Elikagaiak transmititutako mikroorganismo garrantzitsuek elikagai freskoak kutsatzen dituztela aurkitu da, hala nola E. coli (ATCC # 27325), gorotz-adierazlea, Salmonella enterica (ATCC # 53647), elikagaien transmisioko patogenoa, Listeria kaltegabea (ATCC # 33090), Listeria monocytogenes patogenoaren ordezkoa, Listeria monocytogenes patogenoaren ordezkoa, Cerevisao-tik eratorria, ATCC 9ATCC) hondatzeko legamia ordezkoa, eta bakterio inaktibatu erresistenteagoa, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Erosi ausaz mahats-tomate organikoen kutxak zure tokiko merkatuan eta hoztu 4 °C-tan erabili arte (3 egun arte).Tomate esperimentalak tamaina berekoak ziren, 1/2 hazbete inguruko diametroa.
Kultura, inokulazio, esposizio eta kolonien zenbaketa protokoloak gure aurreko argitalpenean zehazten dira eta Datu Osagarrietan.EWNS-ren eraginkortasuna 45 minutuz inokulatutako tomateak 40.000 #/cm3-ra jarrita ebaluatu zen.Laburbilduz, hiru tomate erabili ziren bizirik dauden mikroorganismoak t = 0 min denboran ebaluatzeko.Hiru tomate EPESen jarri eta EWNSra 40.000 #/cc-tan jarri ziren (EWNS exposed tomateak) eta gainontzeko hirurak kontrol-ganberan jarri ziren (kontroleko tomateak).Bi taldeetako tomateen prozesaketa gehigarria ez da egin.EWNS-k jasandako tomateak eta kontrol tomateak 45 minutu igaro ondoren kendu ziren EWNSren eragina ebaluatzeko.
Esperimentu bakoitza hirukoiztuta egin zen.Datuen analisia Datu Osagarrietan deskribatutako protokoloaren arabera egin da.
Inaktibazio-mekanismoak jasandako EWNS laginak (45 min 40.000 #/cm3 EWNS aerosol-kontzentrazioan) eta E. coli, Salmonella enterica eta Lactobacillus bakterio kaltegabeen irradiaziorik gabeko laginen sedimentazio bidez ebaluatu ziren.Partikulak % 2,5 glutaraldehidoan, % 1,25 paraformaldehidoan eta % 0,03 azido pikrikoan finkatu ziren 0,1 M sodio kakodilato tamponean (pH 7,4) 2 orduz giro-tenperaturan.Garbitu ondoren, 2 orduz % 1 osmio tetroxidoarekin (OsO4)/% 1,5 potasio ferrozianiuroarekin (KFeCN6) finkatu, 3 aldiz uretan garbitu eta %1 uranilo azetatoan inkubatu ordubetez, ondoren bi aldiz garbitu uretan, eta 10 minutuz deshidratatu % 50, % 0, 90% alkoholarekin.Ondoren, laginak propileno oxidoan jarri ziren ordubetez eta 1:1 propileno oxidoaren eta TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) nahasketa batekin busti ziren.Laginak TAAB Epon-en txertatu eta 60 °C-tan polimerizatu ziren 48 orduz.Ondutako erretxina pikortsua TEM-k moztu eta ikusi zuen ohiko transmisio-mikroskopio elektronikoaren JEOL 1200EX (JEOL, Tokio, Japonia) AMT 2k CCD kamera batekin hornitua (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, AEB).
Esperimentu guztiak hirukoiztuta egin ziren.Denbora-puntu bakoitzerako, bakterio-garbiketak hirukoiztu egin ziren, eta, ondorioz, puntu bakoitzeko bederatzi datu puntu lortu ziren, eta horien batez bestekoa mikroorganismo jakin horren bakterio-kontzentrazio gisa erabili zen.Desbideratze estandarra erabili da neurketa-errore gisa.Puntu guztiek balio dute.
t = 0 min-arekin alderatuta bakterioen kontzentrazioa gutxitzearen logaritmoa honako formula hau erabiliz kalkulatu da:
non C0 kontrol-laginaren bakterioen kontzentrazioa den 0 denboran (hau da, gainazala lehortu ondoren baina ganbaran jarri aurretik) eta Cn esposizioa n minuturen ondoren azalean duten bakterioen kontzentrazioa den.
45 minutuko esposizioan bakterioen degradazio naturala kontuan hartzeko, 45 minutu igarotako kontrolarekin alderatuta log-murrizketa ere honela kalkulatu da:
non Cn kontrol-laginaren bakterioen kontzentrazioa den n denboran eta Cn-Control kontrol bakterioen kontzentrazioa n denboran.Datuak log-murrizketa gisa aurkezten dira kontrolarekin alderatuta (EWNS esposiziorik ez).
Azterketan zehar, orratzaren eta kontraelektrodoaren arteko tentsioaren eta distantziaren hainbat konbinazio ebaluatu ziren Taylor konoaren eraketari, Taylor konoaren egonkortasunari, EWNS ekoizpenaren egonkortasunari eta erreproduzigarritasunari dagokionez.Hainbat konbinazio agertzen dira S1 taula osagarrian.Propietate egonkorrak eta erreproduzigarriak erakusten dituzten bi kasu (Taylor konoa, EWNS sorrera eta denboran zehar egonkortasuna) hautatu ziren azterketa integralerako.irudian.3. irudiak bi kasuetan ROS-en karga, tamaina eta edukiaren emaitzak erakusten ditu.Emaitzak 1. taulan ere erakusten dira. Erreferentzia gisa, bai 3. irudiak bai 1. taulak aurrez sintetizatu gabeko EWNS8, 9, 10, 11 (oinarrizko lerroa-EWNS) propietateak biltzen ditu.Esangura estatistikoko kalkuluak bi isatseko t-testa erabiliz S2 taula osagarrian argitaratzen dira berriro.Horrez gain, datu gehigarriek kontrakodoen laginketa zuloaren diametroaren (D) eta lurreko elektrodoaren eta puntaren (L) arteko distantziaren efektuari buruzko azterketak daude (S2 eta S3 irudi osagarriak).
(ac) AFMk neurtutako tamaina-banaketa.(df) Azaleko kargaren ezaugarria.(g) EPRren ROS karakterizazioa.
Garrantzitsua da ere kontuan izan aurreko baldintza guztietarako, neurtutako ionizazio-korrontea 2 eta 6 μA artekoa zela eta tentsioa -3,8 eta -6,5 kV artekoa dela, EWNS belaunaldiko kontaktu modulu bakar honen 50 mW baino gutxiagoko potentzia-kontsumoa dela eta.EWNS presio altuan sintetizatzen zen arren, ozono-maila oso baxua zen, inoiz ez 60 ppb-tik gorakoa izan.
S4 irudi osagarriak [-6,5 kV, 4,0 cm] eta [-3,8 kV, 0,5 cm] agertokietarako simulatutako eremu elektrikoak erakusten ditu, hurrenez hurren.[-6,5 kV, 4,0 cm] eta [-3,8 kV, 0,5 cm] agertokietarako, eremuaren kalkuluak 2 × 105 V/m eta 4,7 × 105 V/m dira, hurrenez hurren.Hori espero da, bigarren kasuan tentsio-distantzia erlazioa askoz handiagoa baita.
irudian.3a,b AFM8rekin neurtutako EWNS diametroa erakusten du.Kalkulatutako batez besteko EWNS diametroak 27 nm eta 19 nm izan ziren [-6,5 kV, 4,0 cm] eta [-3,8 kV, 0,5 cm] eskemetarako, hurrenez hurren.[-6,5 kV, 4,0 cm] eta [-3,8 kV, 0,5 cm] agertokietarako, banaketaren desbideratze estandar geometrikoak 1,41 eta 1,45 dira, hurrenez hurren, tamaina-banaketa estua adieraziz.Batez besteko tamaina eta desbideratze estandar geometrikoa oinarrizko EWNStik oso hurbil daude, 25 nm eta 1,41, hurrenez hurren.irudian.3c EWNS oinarriaren tamaina-banaketa erakusten du metodo bera erabiliz baldintza berdinetan neurtuta.
irudian.3d,e karga karakterizazioaren emaitzak erakusten ditu.Datuak kontzentrazio (#/cm3) eta korronte (I) aldibereko 30 neurketen batez besteko neurketak dira.Analisiak erakusten du EWNSren batez besteko karga 22 ± 6 e- eta 44 ± 6 e- dela [-6,5 kV, 4,0 cm] eta [-3,8 kV, 0,5 cm]-rako, hurrenez hurren.Azalera-karga nabarmen handiagoak dituzte oinarrizko EWNSrekin alderatuta (10 ± 2 e-), [-6,5 kV, 4,0 cm] eszenatokia baino bi aldiz handiagoa eta [-3,8 kV, 0,5 cm] baino lau aldiz handiagoa.3f irudiak karga erakusten du.Baseline-EWNS-rako datuak.
EWNS zenbakiaren kontzentrazio-mapetatik (S5 eta S6 irudi osagarriak), [-6,5 kV, 4,0 cm] eszenatokiak [-3,8 kV, 0,5 cm] eszenatokiak baino askoz partikula gehiago dituela ikus daiteke.Aipatzekoa da, halaber, EWNS zenbakiaren kontzentrazioa 4 ordura arte kontrolatu zela (S5 eta S6 irudi osagarriak), non EWNS sorkuntzaren egonkortasunak partikula kopuruen kontzentrazio maila berdinak erakutsi zituen bi kasuetan.
irudian.3g-ak EPR espektroa erakusten du EWNS kontrola optimizatuaren (hondoa) kendu ondoren [-6,5 kV, 4,0 cm].ROS espektroak Baseline-EWNS eszenatokiarekin ere alderatu ziren aurretik argitaratutako lan batean.Spin-tranpekin erreakzionatzen duten EWNS kopurua 7,5 × 104 EWNS/s-koa dela kalkulatu zen, hau da, aurretik argitaratutako Baseline-EWNS8-ren antzekoa.EPR espektroek argi eta garbi erakusten zuten bi ROS motaren presentzia, O2- izanik espezie nagusia eta OH• gutxiago ugaria.Horrez gain, intentsitate gailurren konparaketa zuzenak erakutsi zuen EWNS optimizatuak ROS eduki nabarmen handiagoa zuela oinarrizko EWNSarekin alderatuta.
irudian.4. irudiak EWNS-en deposizio-eraginkortasuna erakusten du EPES-en.Datuak I. taulan ere laburbiltzen dira eta jatorrizko EWNS datuekin alderatzen dira.EUNS-en bi kasuetarako, deposizioa %100etik hurbil dago 3,0 kV-ko tentsio baxuan ere.Normalean, 3,0 kV nahikoa da % 100eko deposiziorako, gainazaleko karga-aldaketa edozein dela ere.Baldintza berdinetan, Baseline-EWNS-ren jalkitze-eraginkortasuna % 56 baino ez zen karga baxuagoagatik (batez beste 10 elektroi EWNS bakoitzeko).
irudian.5 eta taulan.2. 45 minutuz 40.000 #/cm3 EWNS inguruko tomateen gainazalean inokulatutako mikroorganismoen inaktibazio-balioa laburbiltzen du modu optimoan [-6,5 kV, 4,0 cm].Inokulatutako E. coli eta Lactobacillus innocuous-ek 3,8 erregistroko murrizketa nabarmena erakutsi zuten 45 minutuko esposizioan.Baldintza berdinetan, S. entericak 2,2 log-ko jaitsiera izan zuen, S. cerevisiae-k eta M. parafortutum-ek, berriz, 1,0-log-ko jaitsiera.
Mikrografia elektronikoek (6. irudia) EWNSk eragindako aldaketa fisikoak irudikatzen dituzte Escherichia coli, Streptococcus eta Lactobacillus zeluletan kaltegabeak inaktibatzen dituztenak.Kontrol-bakterioek zelula-mintzak osorik zituzten, eta jasandako bakterioek kanpoko mintzak kaltetuta zituzten.
Kontrolaren eta jasandako bakterioen mikroskopio elektronikoaren irudiak mintzaren kalteak agerian utzi zituen.
EWNS optimizatuaren propietate fisiko-kimikoei buruzko datuek kolektiboki erakusten dute EWNSren propietateak (azaleko karga eta ROS edukia) nabarmen hobetu zirela lehen argitaratutako EWNS oinarrizko datuekin alderatuta8,9,10,11.Bestalde, haien tamaina nanometroen tartean geratu zen, aurretik jakinarazitako emaitzen oso antzekoa, airean denbora luzez egoteko aukera emanez.Behatutako polidispertsioa EWNSren tamaina, Rayleigh efektuaren ausazkotasuna eta koaleszentzia potentzialaren bidez azal daiteke.Hala ere, Nielsen et al.22, gainazaleko karga altuak lurrunketa murrizten du ur tantaren gainazaleko energia/tentsioa eraginkortasunez handituz.Gure aurreko argitalpenean8 teoria hori esperimentalki baieztatu zen 22 eta EWNS mikrotantetan.Aparteko orduetan karga galtzeak tamainan eragina izan dezake eta ikusitako tamainaren banaketan lagundu dezake.