Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side werjaan sûnder stilen en JavaScript.
In karrousel mei trije dia's tagelyk.Brûk de knoppen Foarige en Folgjende om troch trije dia's tagelyk te bewegen, of brûk de sliderknoppen oan 'e ein om troch trije dia's tagelyk te bewegen.
Koartlyn is in chemysk-frij antimykrobiaal platfoarm basearre op nanotechnology mei keunstmjittige wetternanostruktueren (EWNS) ûntwikkele.EWNS hawwe in hege oerflak lading en binne verzadigd mei reaktive soerstof soarten (ROS) dy't kin ynteraksje mei en inaktivearje in oantal mikroorganismen, ynklusyf foodborne sykteferwekkers.Hjir wurdt oantoand dat har eigenskippen tidens synteze kinne wurde fine-tuned en optimalisearre om har antibakteriële potinsjeel fierder te ferbetterjen.It EWNS-laboratoariumplatfoarm is ûntworpen om de eigenskippen fan EWNS te fine-tunen troch de syntezeparameters te feroarjen.Karakterisaasje fan EWNS-eigenskippen (lading, grutte en ynhâld fan ROS) mei moderne analytyske metoaden.Dêrnjonken waarden se evaluearre foar har mikrobiële ynaktivaasjepotinsjeel tsjin fiedingsberne mikroorganismen lykas Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum en Saccharomyces cerevisiae.De hjir presintearre resultaten litte sjen dat de eigenskippen fan EWNS kinne wurde ynsteld tidens synteze, wat resulteart yn in eksponinsjele ferheging fan ynaktivearingseffisjinsje.Benammen de oerflaklading ferhege mei in faktor fan fjouwer en de reaktive soerstofsoarten tanommen.De taryf fan mikrobiële ferwidering wie mikrobieel ôfhinklik en rûn fan 1.0 oant 3.8 log nei in bleatstelling fan 45 minuten oan in aerosoldosis fan 40.000 #/cc EWNS.
Mikrobiële fersmoarging is de wichtichste oarsaak fan sykten dy't troch iten wurde feroarsake troch it ynnimmen fan patogenen of har gifstoffen.Allinich yn 'e Feriene Steaten feroarsake sykte troch iten elk jier sawat 76 miljoen sykten, 325.000 sikehûsopnames en 5.000 deaden1.Derneist skat it Amerikaanske ministearje fan Lânbou (USDA) dat ferhege konsumpsje fan farske produkten ferantwurdlik is foar 48% fan alle rapporteare sykten oer iten yn 'e Feriene Steaten2.De kosten fan sykte en dea feroarsake troch fiedselberne patogenen yn 'e Feriene Steaten binne heul heech, rûsd troch de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) op mear as US $ 15.6 miljard per jier3.
Op it stuit wurde gemyske4, strieling5 en thermyske6 antimikrobiële yntervinsjes om fiedselfeiligens te garandearjen meast útfierd op beheinde krityske kontrôlepunten (CCP's) lâns de produksjeketen (meastentiids nei rispinge en / of tidens ferpakking) ynstee fan kontinu.sadwaande binne se gefoelich foar krúskontaminaasje.7. Better kontrôle fan foodborne sykte en iten bedjerren fereasket antimicrobieel yntervinsjes dy't mooglik tapast wurde kin oer de pleats-tot-tafel kontinuüm wylst it ferminderjen fan miljeu-ynfloed en kosten.
Koartlyn is in chemysk-frij, nanotechnology-basearre antimikrobiaal platfoarm ûntwikkele dat oerflak- en loftbaktearjes kin ynaktivearje mei keunstmjittige wetternanostruktueren (EWNS).EWNS waard synthesized mei help fan twa parallelle prosessen, electrospray en wetter ionization (Fig. 1a).Foarige stúdzjes hawwe oantoand dat EWNS in unike set fan fysike en biologyske eigenskippen hawwe8,9,10.EWNS hawwe in gemiddelde fan 10 elektroanen per struktuer en in gemiddelde nanoskaal grutte fan 25 nm (Fig. 1b,c)8,9,10.Dêrnjonken toande elektroanen spin resonânsje (ESR) dat EWNS befettet in grut bedrach fan reaktive soerstof soarten (ROS), benammen hydroxyl (OH•) en superoxide (O2-) radikalen (Fig. 1c)8.EVNS is yn 'e loft foar in lange tiid en kin botsing mei mikroorganismen suspended yn' e loft en oanwêzich op it oerflak, it leverjen fan harren ROS loadload en wêrtroch inactivation fan mikroorganismen (Fig. 1d).Dizze iere stúdzjes lieten ek sjen dat EWNS kin ynteraksje mei en inaktivearje ferskate gram-negative en gram-positive baktearjes, ynklusyf mycobacteria, op oerflakken en yn 'e loft.Transmission-elektronenmikroskopie liet sjen dat de ynaktivering feroarsake waard troch fersteuring fan it selmembraan.Dêrnjonken hawwe acute ynhalaasjeûndersiken sjen litten dat hege doses fan EWNS gjin longskea of ​​ûntstekking feroarsaakje 8 .
(a) Electrospray komt foar as in hege spanning wurdt tapast tusken in kapillêre buis mei floeistof en in tsjinelektrode.(b) It tapassen fan hege druk resultearret yn twa ferskillende ferskynsels: (i) electrospraying fan wetter en (ii) formaasje fan reaktive soerstof soarten (ionen) fongen yn de EWNS.(c) De unike struktuer fan EWNS.(d) Troch har nanoskaal aard binne EWNS heul mobyl en kinne ynteraksje mei luchtborne pathogenen.
It fermogen fan it EWNS antimikrobiële platfoarm om mikroorganismen yn iten op it oerflak fan farsk iten te ynaktivearjen is ek koartlyn oantoand.It is ek oantoand dat de oerflaklading fan EWNS yn kombinaasje mei in elektrysk fjild kin wurde brûkt om rjochte levering te berikken.Boppedat wiene foarriedige resultaten foar biologyske tomaten nei in eksposysje fan 90 minuten op in EWNS fan sawat 50,000 #/cm3 bemoedigend, mei ferskate fiedingsferoare mikroorganismen lykas E. coli en Listeria 11 waarnommen.Derneist lieten foarriedige organoleptyske tests gjin sintúchlike effekten sjen yn ferliking mei kontrôletomaten.Hoewol dizze earste ynaktivaasjeresultaten bemoedigend binne foar applikaasjes foar fiedingsfeiligens, sels by heul lege EWNS-doses fan 50,000 # / cc.sjoch, it is dúdlik dat in hegere inactivation potinsjeel soe wêze v re foardieliger foar in fierder ferminderjen it risiko fan ynfeksje en bedjerren.
Hjir sille wy ús ûndersyk rjochtsje op 'e ûntwikkeling fan in EWNS-generaasjeplatfoarm om fyn ôfstimmen fan syntezeparameters en optimisaasje fan' e fysysk-gemyske eigenskippen fan EWNS mooglik te meitsjen om har antibakteriële potinsjeel te ferbetterjen.Benammen optimisearring hat rjochte op it fergrutsjen fan har oerflaklading (om rjochte levering te ferbetterjen) en ROS-ynhâld (om ynaktivaasje-effisjinsje te ferbetterjen).Karakterisearje optimisearre fysyk-gemyske eigenskippen (grutte, lading en ROS-ynhâld) mei moderne analytyske metoaden en brûk gewoane fiedingsmikro-organismen lykas E.
EVNS waard synthesized troch simultane electrospraying en ionisaasje fan hege suverens wetter (18 MΩ cm-1).De elektryske nebulizer 12 wurdt typysk brûkt foar de atomization fan floeistoffen en de synteze fan polymear en keramyske dieltsjes 13 en fezels 14 fan kontrolearre grutte.
Lykas detaillearre yn eardere publikaasjes 8, 9, 10, 11, yn in typysk eksperimint, waard in hege spanning tapast tusken in metalen kapillair en in grûn tsjinelektrode.By dit proses komme twa ferskillende ferskynsels foar: i) elektrospray en ii) wetterionisaasje.In sterk elektrysk fjild tusken de twa elektroden feroarsaket negative ladingen te bouwen op it oerflak fan it kondinsearre wetter, resultearret yn de foarming fan Taylor cones.Dêrtroch wurde heechladen wetterdruppels foarme, dy't fierder opbrekke yn lytsere dieltsjes, lykas yn de Rayleigh-teory16.Tagelyk feroarsaakje sterke elektryske fjilden guon wettermolekulen om elektroanen te splitsen en ôf te stripjen (ionisearje), wat liedt ta de foarming fan in grutte hoemannichte reaktive soerstofsoarten (ROS)17.Tagelyk oanmakke ROS18 waard ynkapsele yn EWNS (figuer 1c).
Op fig.2a toant it EWNS-generaasjesysteem ûntwikkele en brûkt yn 'e EWNS-synteze yn dizze stúdzje.Gezuiverd wetter opslein yn in sletten flesse waard fiede troch in Teflon-buis (2 mm ynderlike diameter) yn in 30G roestfrij stielen needle (metaalkapillar).De stream fan wetter wurdt regele troch de luchtdruk binnen de flesse, lykas werjûn yn figuer 2b.De needle is monteard op in Teflon-konsole en kin mei de hân oanpast wurde op in bepaalde ôfstân fan 'e tsjinelektrode.De tsjinelektrode is in gepolijst aluminium skiif mei in gat yn it sintrum foar sampling.Under de teller elektrodes is in aluminium sampling funnel, dat is ferbûn mei de rest fan de eksperimintele opset fia in sampling haven (figuer 2b).Om foar te kommen lading build-up dat koe fersteure sampler wurking, alle sampler komponinten binne elektrysk grûn.
(a) Engineered Water Nanostructure Generation System (EWNS).(b) Dwerstrochsneed fan de sampler en electrospray, showing de meast wichtige parameters.(c) Eksperimintele opset foar ynaktivering fan baktearjes.
It hjirboppe beskreaune EWNS-generaasjesysteem is yn steat om wichtige bestjoeringsparameters te feroarjen om de fine tuning fan 'e EWNS-eigenskippen te fasilitearjen.Pas de tapaste spanning (V), de ôfstân tusken de needle en de tsjinelektrode (L), en de wetterstream (φ) troch de kapillair oan om de EWNS-skaaimerken te fine.Symboal brûkt om ferskate kombinaasjes foar te stellen: [V (kV), L (cm)].Pas de wetterstream oan om in stabile Taylor-kegel fan in bepaalde set te krijen [V, L].Foar de doelen fan dizze stúdzje waard de diafragmadiameter fan 'e tsjinelektrode (D) op 0,5 inch (1,29 sm) hâlden.
Troch de beheinde mjitkunde en asymmetry kin de elektryske fjildsterkte net berekkene wurde út earste prinsipes.Ynstee dêrfan waard de QuickField™-software (Svendborg, Denemarken)19 brûkt om it elektryske fjild te berekkenjen.It elektryske fjild is net unifoarm, dus de wearde fan it elektryske fjild oan 'e tip fan' e kapillair waard brûkt as referinsjewearde foar ferskate konfiguraasjes.
Tidens de stúdzje waarden ferskate kombinaasjes fan spanning en ôfstân tusken de needle en de tellerelektrode evaluearre yn termen fan Taylor-kegelfoarming, Taylor-kegelstabiliteit, EWNS-produksjestabiliteit en reprodusearberens.Ferskate kombinaasjes wurde werjûn yn oanfoljende tabel S1.
De útfier fan it EWNS-generaasjesysteem waard direkt ferbûn mei in Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) foar konsintraasjemjitting fan dieltsjesnûmers, lykas ek oan in Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) foar aerosolstreamen waard mjitten lykas beskreaun yn ús foarige publikaasje.Sawol de SMPS as de aerosol-elektrometer prompten mei in trochstreaming fan 0,5 L / min (totale samplestream 1 L / min).It oantal konsintraasje fan dieltsjes en de aerosolstream waarden mjitten foar 120 sekonden.De mjitting wurdt 30 kear werhelle.Op grûn fan hjoeddeistige mjittingen wurdt de totale aerosollading berekkene en de gemiddelde EWNS-lading wurdt rûsd foar in opjûn totaal oantal selekteare EWNS-dieltsjes.De gemiddelde kosten fan EWNS kinne wurde berekkene mei fergeliking (1):
wêr't IEl de mjitten stroom is, is NSMPS de digitale konsintraasje mjitten mei de SMPS, en φEl is de streamsnelheid per elektrometer.
Om't relative humiliteit (RH) ynfloed hat op oerflaklading, waarden temperatuer en (RH) konstant hâlden tidens it eksperimint op respektivelik 21 ° C en 45%.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) en AC260T probe (Olympus, Tokio, Japan) waarden brûkt om de grutte en it libben fan 'e EWNS te mjitten.De AFM skennen frekwinsje wie 1 Hz, it skennen gebiet wie 5 μm × 5 μm, en 256 scan rigels.Alle ôfbyldings waarden ûnderwurpen oan 1e oarder ôfbylding ôfstimming mei help fan Asylum software (masker berik 100 nm, drompel 100 pm).
De testtrechter waard fuorthelle en it mica-oerflak waard pleatst op in ôfstân fan 2.0 sm fan 'e tsjinelektrode foar in gemiddelde tiid fan 120 s om dieltsje-agglomeraasje en formaasje fan unregelmjittige druppels op it mica-oerflak te foarkommen.EWNS waard spuite direkt op it oerflak fan freshly cut mica (Ted Pella, Redding, CA).Ofbylding fan it mica oerflak fuortendaliks nei AFM sputtering.De kontakt hoeke fan it oerflak fan freshly cut unmodified mica is tichtby 0 °, dus EVNS wurdt ferdield op it mica oerflak yn 'e foarm fan in koepel.De diameter (a) en hichte (h) fan 'e diffuse druppels waarden direkt mjitten fan' e AFM-topografy en brûkt om it EWNS-domed diffusionvolumint te berekkenjen mei ús earder validearre metoade.Oannommen dat de onboard EWNS itselde folume hawwe, kin de lykweardige diameter wurde berekkene mei fergeliking (2):
Op grûn fan ús earder ûntwikkele metoade waard in elektroanen spin resonânsje (ESR) spin trap brûkt om de oanwêzigens fan koarte-libben radikale intermediates yn EWNS.Aerosolen waarden bubbled troch in 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) mei in 235 mM oplossing fan DEPMPO (5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Alle ESR mjittingen waarden útfierd mei help fan in Bruker EMX spektrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, Feriene Steaten) en in platte paniel sel.De Acquisit software (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, FS) waard brûkt om de gegevens te sammeljen en te analysearjen.Bepaling fan 'e skaaimerken fan' e ROS waard allinich útfierd foar in set fan bedriuwsbetingsten [-6,5 kV, 4,0 sm].EWNS-konsintraasjes waarden mjitten mei de SMPS nei it rekkenjen fan EWNS-ferlies yn 'e impactor.
Ozonnivo's waarden kontrolearre mei in 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Foar alle EWNS-eigenskippen wurdt de gemiddelde wearde brûkt as mjitwearde, en de standertdeviaasje wurdt brûkt as mjitflater.T-tests waarden útfierd om de wearden fan 'e optimalisearre EWNS-attributen te fergelykjen mei de oerienkommende wearden fan' e basis EWNS.
Figure 2c toant in earder ûntwikkele en karakterisearre elektrostatyske delslach (EPES) "pull" systeem dat kin brûkt wurde foar rjochte levering fan EWNS oan it oerflak.EPES brûkt EVNS-ladingen dy't direkt nei it oerflak fan it doel kinne wurde "begelaat" ûnder de ynfloed fan in sterk elektrysk fjild.Details fan it EPES-systeem wurde presintearre yn in resinte publikaasje fan Pyrgiotakis et al.11 .Sa, EPES bestiet út in 3D printe PVC keamer mei tapered úteinen en befettet twa parallelle RVS (304 RVS, spegel coated) metalen platen yn it sintrum 15,24 sm apart.De planken waarden ferbûn oan in eksterne hege spanning boarne (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), de ûnderste plaat wie altyd ferbûn oan positive spanning, en de boppeste plaat wie altyd ferbûn oan grûn (driuwende grûn).De keamermuorren binne bedekt mei aluminiumfolie, dy't elektrysk grûn is om dieltsjeferlies foar te kommen.De keamer hat in fersegele front laden doar wêrmei test oerflakken wurde pleatst op plestik tribunes dy't ferheffe se boppe de ûnderste metalen plaat om foar te kommen hege spanning ynterferinsje.
De ôfsettingseffisjinsje fan EWNS yn EPES waard berekkene neffens in earder ûntwikkele protokol detaillearre yn oanfoljende figuer S111.
As kontrôlekeamer waard in twadde silindryske streamkeamer yn searje ferbûn oan it EPES-systeem, wêryn in tuskenlizzende HEPA-filter brûkt waard om EWNS te ferwiderjen.Lykas werjûn yn figuer 2c, waard de EWNS-aerosol troch twa ynboude keamers pompt.It filter tusken de kontrôle keamer en EPES smyt alle oerbleaune EWNS resultearret yn deselde temperatuer (T), relative Feuchte (RH) en ozon nivo.
Wichtige mikroorganismen yn iten binne fûn om farsk fiedsel te kontaminearjen, lykas E. coli (ATCC #27325), fecale yndikator, Salmonella enterica (ATCC #53647), fiedselgebrûkte patogen, Listeria harmless (ATCC #33090), surrogaat foar pathogene Listeria monocytogenes, CCCCAT, (CCCAT) 4098), in ferfanging foar bederf gist, en in mear resistinte ynaktivearre baktearje, Mycobacterium paralucky (ATCC # 19686).
Keapje willekeurige doazen mei biologyske druventomaten fan jo lokale merk en sette yn 'e kuolkast op 4 ° C oant gebrûk (oant 3 dagen).De eksperimintele tomaten wiene allegear deselde grutte, sawat 1/2 inch yn diameter.
De protokollen foar kultuer, ynokulaasje, bleatstelling en koloanjetelling binne detaillearre yn ús foarige publikaasje en detaillearre yn 'e Oanfoljende gegevens.De effektiviteit fan EWNS waard evaluearre troch it eksposearjen fan ynokulearre tomaten oan 40,000 #/cm3 foar 45 minuten.Koartsein waarden trije tomaten brûkt om de oerlibjende mikroorganismen te evaluearjen op tiid t = 0 min.Trije tomaten waarden pleatst yn EPES en bleatsteld oan EWNS by 40.000 # / cc (EWNS bleatsteld tomaten) en de oerbleaune trije waarden pleatst yn de kontrôle keamer (kontrôle tomaten).Oanfoljende ferwurking fan tomaten yn beide groepen waard net útfierd.EWNS-bleatstelde tomaten en kontrôletomaten waarden nei 45 minuten fuortsmiten om it effekt fan EWNS te evaluearjen.
Elk eksperimint waard útfierd yn triplicate.Gegevensanalyse waard útfierd neffens it protokol beskreaun yn Oanfoljende gegevens.
Ynaktivaasjemeganismen waarden beoardiele troch sedimintaasje fan bleatstelde EWNS-samples (45 min by 40,000 #/cm3 EWNS-aerosolkonsintraasje) en net-bestriele samples fan harmless baktearjes E. coli, Salmonella enterica en Lactobacillus.De dieltsjes waarden fêst yn 2,5% glutaraldehyde, 1,25% paraformaldehyde en 0,03% picric acid yn 0,1 M natrium cacodylate buffer (pH 7,4) foar 2 oeren by keamertemperatuer.Nei it wassen, post-fix mei 1% osmiumtetroxide (OsO4) / 1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) foar 2 oeren, waskje 3 kear yn wetter en ynkubearje yn 1% uranylacetat foar 1 oere, dan twa kear waskje yn wetter, dan dehydratisearje yn foar 10% 9005% alkohol, 0% alkohol, 0% alkohol, 0% alkohol, 0,05 minuten.De samples waarden doe pleatst yn propylene okside foar 1 oere en impregnated mei in 1: 1 mingsel fan propylene okside en TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).De samples waarden ynbêde yn TAAB Epon en polymerisearre by 60 ° C foar 48 oeren.De genêzen korrelige hars waard knipt en visualisearre troch TEM mei in konvinsjonele transmissieelektronenmikroskoop JEOL 1200EX (JEOL, Tokio, Japan) útrist mei in AMT 2k CCD-kamera (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA).
Alle eksperiminten waarden útfierd yn triplicate.Foar elk tiidpunt waarden baktearjewashingen yn triplikaat sied, wat resultearre yn in totaal fan njoggen gegevenspunten per punt, wêrfan it gemiddelde waard brûkt as de baktearjende konsintraasje foar dat bepaalde mikro-organisme.De standertdeviaasje waard brûkt as de mjitflater.Alle punten telle.
De logaritme fan 'e fermindering fan' e konsintraasje fan baktearjes yn ferliking mei t = 0 min waard berekkene mei de folgjende formule:
dêr't C0 is de konsintraasje fan baktearjes yn de kontrôle stekproef op tiid 0 (dat wol sizze neidat it oerflak is droech, mar foardat wurdt pleatst yn 'e keamer) en Cn is de konsintraasje fan baktearjes op it oerflak nei n minuten fan exposure.
Om rekken te hâlden mei de natuerlike degradaasje fan baktearjes tidens de eksposysje fan 45 minuten, waard de logreduksje yn ferliking mei de kontrôle nei 45 minuten ek as folget berekkene:
wêrby't Cn de konsintraasje fan baktearjes is yn 'e kontrôlemonster op tiid n en Cn-Control de konsintraasje fan kontrôtbaktearjes op tiid n.Gegevens wurde presintearre as in logreduksje yn ferliking mei kontrôle (gjin EWNS-eksposysje).
Tidens de stúdzje waarden ferskate kombinaasjes fan spanning en ôfstân tusken de needle en de tellerelektrode evaluearre yn termen fan Taylor-kegelfoarming, Taylor-kegelstabiliteit, EWNS-produksjestabiliteit en reprodusearberens.Ferskate kombinaasjes wurde werjûn yn oanfoljende tabel S1.Twa gefallen dy't stabile en reprodusearbere eigenskippen sjen litte (Taylor-kegel, EWNS-generaasje, en stabiliteit oer tiid) waarden selektearre foar wiidweidige stúdzje.Op fig.Figuer 3 toant de resultaten foar de lading, grutte en ynhâld fan ROS yn beide gefallen.De resultaten wurde ek werjûn yn Tabel 1. Foar referinsje binne sawol figuer 3 as Tabel 1 de eigenskippen fan 'e earder synthesized net-optimisearre EWNS8, 9, 10, 11 (baseline-EWNS).Berekkeningen fan statistyske betsjutting mei in twa-tailed t-test wurde opnij publisearre yn oanfoljende tabel S2.Dêrneist ekstra gegevens ûnder oaren stúdzjes fan it effekt fan counter elektrodes sampling gat diameter (D) en ôfstân tusken grûn elektrodes en tip (L) (oanfoljende figueren S2 en S3).
(ac) Grutte ferdieling mjitten troch AFM.(df) Surface lading karakteristyk.(g) ROS-karakterisaasje fan 'e EPR.
It is ek wichtich om te notearjen dat foar alle boppesteande betingsten de mjitten ionisaasjestream tusken 2 en 6 μA wie en spanning tusken -3,8 en -6,5 kV, wat resulteart yn in enerzjyferbrûk fan minder dan 50 mW foar dizze kontaktmodule foar ienige EWNS-generaasje.Hoewol EWNS waard synthesized ûnder hege druk, ozon nivo wiene hiel leech, nea boppe 60 ppb.
Oanfoljende figuer S4 toant de simulearre elektryske fjilden foar respektivelik de [-6,5 kV, 4,0 sm] en [-3,8 kV, 0,5 sm] senario's.Foar de [-6,5 kV, 4,0 sm] en [-3,8 kV, 0,5 sm] senario's binne de fjildberekkeningen respektivelik 2 × 105 V/m en 4,7 × 105 V/m.Dit wurdt ferwachte, om't yn it twadde gefal de spanning-ôfstânferhâlding folle heger is.
Op fig.3a,b toant de EWNS-diameter mjitten mei de AFM8.De berekkene gemiddelde EWNS-diameters wiene 27 nm en 19 nm foar de [-6,5 kV, 4,0 sm] en [-3,8 kV, 0,5 sm] skema's respektivelik.Foar de [-6,5 kV, 4,0 sm] en [-3,8 kV, 0,5 sm] senario's binne de geometryske standertôfwikingen fan de distribúsjes respektivelik 1,41 en 1,45, wat oanjout op in smelle grutteferdieling.Sawol de gemiddelde grutte as de geometryske standertdeviaasje binne heul ticht by de basisline EWNS, respektivelik by 25 nm en 1.41.Op fig.3c toant de grutte ferdieling fan 'e basis EWNS mjitten mei deselde metoade ûnder deselde betingsten.
Op fig.3d,e toant de resultaten fan ladingkarakterisaasje.Gegevens binne gemiddelde mjittingen fan 30 simultane mjittingen fan konsintraasje (#/cm3) en stroom (I).De analyze lit sjen dat de gemiddelde lading op de EWNS 22 ± 6 e- en 44 ± 6 e- is foar respektivelik [-6,5 kV, 4,0 sm] en [-3,8 kV, 0,5 sm].Se hawwe signifikant hegere oerflakkosten yn ferliking mei basisline EWNS (10 ± 2 e-), twa kear grutter as it [-6,5 kV, 4,0 sm] senario en fjouwer kear grutter as de [-3 ,8 kV, 0,5 sm].Figuer 3f lit de lading sjen.gegevens foar Baseline-EWNS.
Ut de konsintraasjekaarten fan it EWNS-nûmer (oanfoljende figueren S5 en S6) kin sjoen wurde dat it senario [-6,5 kV, 4,0 sm] signifikant mear dieltsjes hat as it senario [-3,8 kV, 0,5 sm].It is ek de muoite wurdich op te merken dat de EWNS-nûmerkonsintraasje oant 4 oeren kontrolearre waard (oanfoljende figueren S5 en S6), wêrby't de EWNS-generaasjestabiliteit yn beide gefallen deselde nivo's fan konsintraasje fan dieltsjesnûmer toande.
Op fig.3g toant it EPR-spektrum nei subtraksje fan 'e optimalisearre EWNS-kontrôle (eftergrûn) op [-6.5 kV, 4.0 cm].De ROS-spektra waarden ek fergelike mei it Baseline-EWNS-senario yn in earder publisearre wurk.It oantal EWNS dat reagearret mei spin-fallen waard berekkene op 7,5 × 104 EWNS / s, wat fergelykber is mei de earder publisearre Baseline-EWNS8.De EPR-spektra lieten dúdlik de oanwêzigens fan twa soarten ROS sjen, mei O2- de oerhearskjende soarte en OH• minder oerfloedich.Dêrnjonken hat in direkte ferliking fan 'e peakintensiteiten sjen litten dat de optimisearre EWNS in signifikant hegere ROS-ynhâld hie yn ferliking mei de baseline EWNS.
Op fig.4 toant de ôfsettingseffektiviteit fan EWNS yn EPES.De gegevens wurde ek gearfette yn Tabel I en fergelike mei de orizjinele EWNS-gegevens.Foar beide gefallen fan EUNS is de ôfsetting tichtby 100% sels by in lege spanning fan 3,0 kV.Typysk, 3,0 kV is genôch foar 100% deposition, nettsjinsteande oerflak lading feroaring.Under deselde betingsten wie de ôfsettingseffisjinsje fan Baseline-EWNS mar 56% troch har legere lading (gemiddelde 10 elektroanen per EWNS).
Op fig.5 en yn tabel.2 gearfettet de ynaktiveringswearde fan mikro-organismen dy't op it oerflak fan tomaten ynokulearre binne nei bleatstelling oan sawat 40.000 #/cm3 EWNS foar 45 minuten yn 'e optimale modus [-6.5 kV, 4.0 cm].Ynokulearre E. coli en Lactobacillus innocuous lieten in signifikante reduksje fan 3.8 logs sjen tidens de eksposysje fan 45 minuten.Under deselde betingsten hie S. enterica in 2.2-log-fermindering, wylst S. cerevisiae en M. parafortutum in 1.0-log-fermindering hienen.
De elektroanenmikrografen (figuer 6) ferbyldzje de fysike feroaringen dy't troch EWNS op harmless Escherichia coli, Streptococcus en Lactobacillus-sellen binne dy't liede ta har ynaktivaasje.De kontrôtbaktearjes hiene yntakte selmembranen, wylst de bleatstelde baktearjes de bûtenste membranen beskeadige hiene.
Elektronenmikroskopyske ôfbylding fan kontrôle en bleatstelde baktearjes iepenbiere membraanskea.
De gegevens oer de fysysk-gemyske eigenskippen fan 'e optimalisearre EWNS kollektyf litte sjen dat de eigenskippen (oerflak lading en ROS-ynhâld) fan' e EWNS signifikant ferbettere waarden yn ferliking mei de earder publisearre EWNS-baselinegegevens8,9,10,11.Oan 'e oare kant bleau har grutte yn it nanometerberik, heul ferlykber mei de resultaten dy't earder rapporteare, wêrtroch't se foar lange perioaden yn 'e loft bliuwe kinne.De waarnommen polydispersity kin ferklearre wurde troch oerflak lading feroarings dy't bepale de grutte fan EWNS, de willekeurich fan it Rayleigh effekt, en potinsjele gearhing.Lykwols, lykas detaillearre troch Nielsen et al.22, hege oerflak lading fermindert ferdamping troch effektyf fergrutsjen fan de oerflak enerzjy / spanning fan it wetter dripke.Yn ús foarige publikaasje8 waard dizze teory eksperiminteel befêstige foar mikrodruppels 22 en EWNS.Ferlies fan lading tidens oerwurk kin ek ynfloed op de grutte en bydrage oan de waarnommen grutte ferdieling.