Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tacaíocht teoranta CSS ag an leagan brabhsálaí atá in úsáid agat.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, cuirfimid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Timpeallán a thaispeánann trí shleamhnán ag an am céanna.Bain úsáid as na cnaipí Roimhe agus Ar Aghaidh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am, nó bain úsáid as na cnaipí sleamhnáin ag an deireadh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am.
Le déanaí, forbraíodh ardán frithmhiocróbach saor ó cheimiceáin bunaithe ar nanaitheicneolaíocht a úsáideann nanastruchtúir uisce saorga (EWNS).Tá luchtú dromchla ard ag EWNS agus tá siad sáithithe le speicis ocsaigin imoibríoch (ROS) ar féidir leo idirghníomhú le roinnt miocrorgánaigh agus iad a dhíghníomhú, lena n-áirítear pataiginí bia-iompartha.Taispeántar anseo gur féidir a n-airíonna le linn sintéise a mhionchoigeartú agus a bharrfheabhsú chun a gcumas antibacterial a fheabhsú tuilleadh.Dearadh ardán saotharlainne EWNS chun airíonna EWNS a mhionchoigeartú trí na paraiméadair sintéise a athrú.Tréithriú airíonna EWNS (muirear, méid agus ábhar ROS) ag baint úsáide as modhanna anailíse nua-aimseartha.Ina theannta sin, rinneadh meastóireacht orthu maidir lena n-acmhainneacht díghníomhaithe miocróbach i gcoinne miocrorgánaigh bhia-iompartha mar Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum agus Saccharomyces cerevisiae.Léiríonn na torthaí a chuirtear i láthair anseo gur féidir airíonna EWNS a mhionchoigeartú le linn sintéise, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú easpónantúil ar éifeachtúlacht díghníomhaithe.Go háirithe, mhéadaigh an muirear dromchla faoi fhachtóir de cheithre agus mhéadaigh an speiceas ocsaigin imoibríoch.Bhí an ráta bainte miocróbach ag brath go miocróbach agus bhí sé idir 1.0 agus 3.8 logáil tar éis nochtadh 45 nóiméad ar dháileog aerasóil de 40,000 #/cc EWNS.
Is é éilliú miocróbach an phríomhchúis le tinnis bhia-iompartha de bharr ionghabháil pataiginí nó a gcuid tocsainí.Sna Stáit Aontaithe amháin, is cúis le tinneas bia-iompartha thart ar 76 milliún tinneas, 325,000 iontráil ospidéil, agus 5,000 bás gach bliain1.Ina theannta sin, measann Roinn Talmhaíochta na Stát Aontaithe (USDA) go bhfuil tomhaltas méadaithe táirgí úra freagrach as 48% de na tinnis bhia-iompartha go léir a thuairiscítear sna Stáit Aontaithe2.Tá costas na ngalar agus na mbásanna de bharr pataiginí bia-iompartha sna Stáit Aontaithe an-ard, dar leis na hIonaid um Rialú agus Cosc ar Ghalair (CDC) ag níos mó ná US$15.6 billiún in aghaidh na bliana3.
Faoi láthair, déantar idirghabhálacha frithmhiocróbacha ceimiceacha4, radaíocht5 agus teirmeach6 chun sábháilteacht bia a chinntiú ag pointí rialaithe criticiúla teoranta (CCPanna) feadh an tslabhra táirgthe (go hiondúil tar éis an bhuainte agus/nó le linn pacáistithe) seachas go leanúnach.dá bhrí sin, tá seans maith acu tras-éilliú.7. Tá gá le hidirghabhálacha frithmhiocróbacha a d'fhéadfaí a chur i bhfeidhm ar fud an chontanam feirme-go-tábla chun tinnis bia-iompartha agus milleadh bia a rialú níos fearr agus tionchar agus costais chomhshaoil ​​á laghdú ag an am céanna.
Le déanaí, forbraíodh ardán frithmhiocróbach saor ó cheimiceáin, atá bunaithe ar nanaitheicneolaíocht, ar féidir leis baictéir dromchla agus aeriompartha a dhíghníomhachtú trí úsáid a bhaint as nanastruchtúir uisce saorga (EWNS).Rinneadh EWNS a shintéisiú ag baint úsáide as dhá phróiseas comhthreomhar, electrospray agus ianú uisce (Fíor 1a).Léirigh staidéir roimhe seo go bhfuil sraith uathúil airíonna fisiceacha agus bitheolaíocha ag EWNS8,9,10.Tá meánmhéid 10 leictreon in aghaidh an struchtúir ag EWNS agus meánmhéid nanascála de 25 nm (Fíor 1b,c)8,9,10.Ina theannta sin, léirigh athshondas casadh leictreon (ESR) go bhfuil líon mór speiceas ocsaigin imoibríoch (ROS), go príomha hiodrocsaile (OH•) agus sárocsaíd (O2-) radacach (Fíor 1c)8 i EWNS.Tá EVNS san aer ar feadh i bhfad agus féadann sé imbhualadh le miocrorgánaigh ar fionraí san aer agus i láthair ar an dromchla, ag seachadadh a bpálasta ROS agus is cúis le díghníomhú microorganisms (Fíor 1d).Léirigh na staidéir luatha seo freisin gur féidir le EWNS idirghníomhú le agus díghníomhú baictéir gram-diúltacha éagsúla agus gram-dearfach, lena n-áirítear mycobacteria, ar dhromchlaí agus san aer.Léirigh micreascópacht leictreoin tarchuir gur briseadh ar an membrane cille ba chúis leis an díghníomhú.Ina theannta sin, léirigh staidéir ghéar-ionanálaithe nach ndéanann dáileoga arda EWNS damáiste don scamhóg nó athlasadh 8 .
(a) Tarlaíonn leictreaspré nuair a fheidhmítear ardvoltas idir feadán ribeach a bhfuil leacht ann agus leictreoid chuntar.(b) Is é an toradh a bhíonn ar fheidhmiú ardbhrú ná dhá fheiniméin éagsúla: (i) leictreaspreagadh uisce agus (ii) speiceas (ian) ocsaigine imoibríocha atá gafa san EWNS.(c) Struchtúr uathúil EWNS.(d) De bharr a nádúir nanascála, tá EWNS an-soghluaiste agus is féidir leo idirghníomhú le pataiginí aerbheirthe.
Léiríodh le déanaí freisin cumas ardán frithmhiocróbach EWNS miocrorgánaigh bhia-iompartha a dhíghníomhú ar dhromchla bia úr.Tá sé léirithe freisin gur féidir muirear dromchla EWNS i gcomhar le réimse leictreach a úsáid chun seachadadh spriocdhírithe a bhaint amach.Ina theannta sin, bhí na réamhthorthaí do thrátaí orgánacha tar éis nochtadh 90 nóiméad ag EWNS de thart ar 50,000 #/cm3 spreagúil, agus breathnaíodh miocrorgánaigh bia-iompartha éagsúla mar E. coli agus Listeria 11.Ina theannta sin, níor léirigh réamhthástálacha orgánaileipteacha aon éifeachtaí céadfacha i gcomparáid le trátaí rialaithe.Cé go bhfuil na torthaí díghníomhaithe tosaigh seo spreagúil d’fheidhmchláir sábháilteachta bia fiú ag dáileoga an-íseal EWNS de 50,000 #/cc.féach, is léir go mbeadh sé níos tairbhí d’acmhainneacht díghníomhaithe níos airde chun an baol ionfhabhtaithe agus millte a laghdú tuilleadh.
Anseo, díreoimid ár dtaighde ar fhorbairt ardán giniúna EWNS chun mionchoigeartú paraiméadair sintéise a chumasú agus leas iomlán a bhaint as airíonna fisiciceimiceacha EWNS chun a gcumas antibacterial a fheabhsú.Go háirithe, dhírigh an leas iomlán a bhaint as a gcuid muirear dromchla a mhéadú (chun seachadadh spriocdhírithe a fheabhsú) agus ábhar ROS (chun éifeachtúlacht díghníomhaithe a fheabhsú).Tréithriú a dhéanamh ar airíonna fisiciceimiceacha optamaithe (méid, muirear agus ábhar ROS) ag baint úsáide as modhanna anailíse nua-aimseartha agus bain úsáid as miocrorgánaigh choiteanna bia mar E. .
Rinneadh EVNS a shintéisiú trí leicspréachadh comhuaineach agus trí ianú uisce ardíonachta (18 MΩ cm–1).Úsáidtear an nebulizer leictreacha 12 de ghnáth le haghaidh atomization leachtanna agus sintéis cáithníní polaiméire agus ceirmeacha 13 agus snáithíní 14 de mhéid rialaithe.
Mar a sonraíodh i bhfoilseacháin roimhe seo 8, 9, 10, 11, i dturgnamh tipiciúil, cuireadh ardvoltas i bhfeidhm idir ribeach miotail agus leictreoid cuntar bunaithe.Le linn an phróisis seo, tarlaíonn dhá fheiniméin éagsúla: i) electrospray agus ii) ianú uisce.Cruthaíonn réimse láidir leictreach idir an dá leictreoid muirir dhiúltacha ar dhromchla an uisce comhdhlúite, agus cruthaítear cóin Taylor dá bharr.Mar thoradh air sin, cruthaítear braoiníní uisce ardluchtaithe, a bhriseann i gcáithníní níos lú fós, mar atá i dteoiric Rayleigh16.Ag an am céanna, cuireann réimsí láidre leictreacha faoi deara roinnt móilíní uisce a scoilt agus a bhaint de leictreoin (ianaithe), rud a fhágann go gcruthaítear líon mór speiceas ocsaigin imoibríoch (ROS)17.Cuimsíodh ROS18 a gineadh ag an am céanna in EWNS (Fíor 1c).
Ar fig.Léiríonn 2a an córas giniúna EWNS a forbraíodh agus a úsáideadh i sintéis EWNS sa staidéar seo.Cothaíodh uisce íonaithe a stóráiltear i mbotella dúnta trí fheadán Teflon (trastomhas istigh 2 mm) isteach i snáthaid cruach dhosmálta 30G (ribeach miotail).Tá sreabhadh an uisce á rialú ag an brú aeir taobh istigh den bhuidéal, mar a thaispeántar i bhFíor 2b.Tá an tsnáthaid suite ar chonsól Teflon agus is féidir é a choigeartú de láimh go dtí achar áirithe ón gcuntar leictreoid.Is diosca alúmanam snasta é an leictreoid gcuntar le poll sa lár le haghaidh samplála.Faoi bhun an chuntair tá tonnadóir samplála alúmanaim, atá ceangailte leis an gcuid eile den leagan trialach trí phort samplála (Fíor 2b).Chun tiomnú luchta a sheachaint a d'fhéadfadh cur isteach ar oibriú samplóra, tá gach comhpháirt samplóra talmhaithe go leictreach.
(a) Córas um Ghiniúint Nanastruchtúir Uisce Innealtóireachta (EWNS).(b) Trasghearradh den samplóir agus den leictreaspré, ag taispeáint na bparaiméadar is tábhachtaí.(c) Socrú turgnamhach do dhíghníomhú baictéir.
Tá an córas giniúna EWNS a bhfuil cur síos air thuas in ann príomhpharaiméadair oibriúcháin a athrú chun mionchoigeartú a dhéanamh ar airíonna EWNS.Coigeartaigh an voltas feidhmithe (V), an fad idir an tsnáthaid agus an cuntar leictreoid (L), agus an sreabhadh uisce (φ) tríd an ribeach chun na saintréithe EWNS a mhionchoigeartú.Siombail a úsáidtear chun teaglaim éagsúla a léiriú: [V (kV), L (cm)].Coigeartaigh an sreabhadh uisce chun cón Taylor cobhsaí de thacar áirithe [V, L] a fháil.Chun críocha an staidéir seo, coinníodh trastomhas Cró an leictreoid chuntar (D) ag 0.5 orlach (1.29 cm).
De bharr na geoiméadrachta agus na neamhshiméadrachta teoranta, ní féidir neart an réimse leictrigh a ríomh ó na chéad phrionsabail.Ina áit sin, baineadh úsáid as bogearraí QuickField™ (Svendborg, an Danmhairg)19 chun an réimse leictrigh a ríomh.Níl an réimse leictreach aonfhoirmeach, mar sin baineadh úsáid as luach an réimse leictrigh ag barr an ribeach mar luach tagartha le haghaidh cumraíochtaí éagsúla.
Le linn an staidéir, rinneadh measúnú ar roinnt teaglaim de voltas agus fad idir an tsnáthaid agus an leictreoid chuntar i dtéarmaí foirmiú cón Taylor, cobhsaíocht cón Taylor, cobhsaíocht táirgthe EWNS, agus in-atáirgtheacht.Taispeántar teaglaim éagsúla i dTábla Forlíontach S1.
Bhí aschur chóras giniúna EWNS ceangailte go díreach le Anailíseoir Méid na gCáithníní Soghluaisteachta Scanta (SMPS, Samhail 3936, TSI, Shoreview, MN) le haghaidh tomhais tiúchana líon na gcáithníní, chomh maith le Leictrimhéadar Aerasóil Faraday (TSI, Samhail 3068B, Shoreview, MN).) maidir le sruthanna aerasóil a thomhas mar a thuairiscítear inár bhfoilseachán roimhe seo.Sampláladh an SMPS agus an leictreaiméadar aerasóil ag ráta sreafa 0.5 L/nóim (sreabhadh iomlán an tsampla 1 L/nóim).Rinneadh líon tiúchan na gcáithníní agus an sreabhadh aerasóil a thomhas ar feadh 120 soicind.Déantar an tomhas arís agus arís eile 30 uair.Bunaithe ar thomhais reatha, ríomhtar an muirear iomlán aerasóil agus meastar an meánmhuirear EWNS do líon iomlán áirithe cáithníní EWNS roghnaithe.Is féidir meánchostas EWNS a ríomh le Cothromóid (1):
nuair is é IEL an sruth tomhaiste, is é NSMPS an tiúchan digiteach a thomhaistear leis an SMPS, agus is é φEl an ráta sreafa in aghaidh an leictreamaiméadair.
Toisc go mbíonn tionchar ag taise coibhneasta (RH) ar mhuirear dromchla, coinníodh teocht agus (RH) seasmhach le linn an turgnaimh ag 21 ° C agus 45%, faoi seach.
Baineadh úsáid as micreascópacht fórsa adamhach (AFM), Tearmann MFP-3D (Taighde Tearmainn, Santa Barbara, CA) agus taiscéalaí AC260T (Olympus, Tóiceo, an tSeapáin) chun méid agus saolré an EWNS a thomhas.Ba é an minicíocht scanadh AFM ná 1 Hz, ba é an limistéar scanadh 5 μm × 5 μm, agus 256 línte scanadh.Rinneadh na híomhánna go léir a ailíniú le híomhá 1ú ordú ag baint úsáide as bogearraí Tearmainn (raon masc 100 nm, tairseach 100 pm).
Baineadh an tonnadóir tástála agus cuireadh an dromchla mica fad 2.0 cm ón gcuntar leictreoid ar feadh meán-ama de 120 s chun ceirtleán na gcáithníní agus foirmiú braoiníní neamhrialta ar an dromchla mica a sheachaint.Rinneadh EWNS a spraeáil go díreach ar dhromchla mica úrghearrtha (Ted Pella, Redding, CA).Íomhá an dromchla mica díreach tar éis sputtering AFM.Tá uillinn teagmhála dhromchla mica úrghearrtha neamhathraithe gar do 0 °, agus mar sin déantar EVNS a dháileadh ar an dromchla mica i bhfoirm cruinneachán.Tomhaiseadh trastomhas (a) agus airde (h) na braoiníní idirleata go díreach ó thopagrafaíocht AFM agus úsáideadh iad chun toirt idirleata cruinneachán EWNS a ríomh ag baint úsáide as ár modh bailíochtaithe roimhe seo.Ag glacadh leis go bhfuil an toirt chéanna ag an EWNS ar bord, is féidir an trastomhas coibhéiseach a ríomh trí úsáid a bhaint as Cothromóid (2):
Bunaithe ar ár modh a forbraíodh roimhe seo, baineadh úsáid as gaiste casadh athshondais leictreon (ESR) chun láithreacht idirmheánacha radacacha gearrshaolacha a bhrath in EWNS.Bhí mboilgeog aerasóil trí sparger Midget 650 μm (Ace Glass, Vineland, NJ) ina raibh tuaslagán 235 mM de DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Rinneadh gach tomhas ESR ag baint úsáide as speictriméadar Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, SAM) agus cill painéil chomhréidh.Baineadh úsáid as na bogearraí Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, SAM) chun na sonraí a bhailiú agus a anailísiú.Ní dhearnadh cinneadh ar shaintréithe an ROS ach amháin le haghaidh sraith coinníollacha oibriúcháin [-6.5 kV, 4.0 cm].Rinneadh tiúchan EWNS a thomhas ag baint úsáide as an SMPS tar éis caillteanais EWNS sa imbhuailteoir a áireamh.
Rinneadh monatóireacht ar leibhéil ózóin ag baint úsáide as Monatóir Ózóin Dé-Líoma™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
I gcás gach maoine EWNS, úsáidtear an meánluach mar an luach tomhais, agus úsáidtear an diall caighdeánach mar an earráid tomhais.Rinneadh T-tástálacha chun luachanna na dtréithe EWNS optamaithe a chur i gcomparáid le luachanna comhfhreagracha an EWNS bonn.
Taispeánann Figiúr 2c córas “tarraingt” deascadh leictreastatach (EPES) a forbraíodh agus a shainaithnítear roimhe seo ar féidir a úsáid chun EWNS a sheachadadh ar an dromchla.Úsáideann EPES luchtanna EVNS is féidir a “threorú” díreach chuig dromchla an sprice faoi thionchar réimse láidir leictrigh.Cuirtear sonraí an chórais EPES i láthair i bhfoilseachán le déanaí le Pyrgiotakis et al.11 .Mar sin, is éard atá i EPES ná seomra PVC clóite 3D le foircinn barrchaolaithe agus tá dhá phláta miotail cruach dhosmálta comhthreomhar (304 cruach dhosmálta, brataithe le scáthán) ag an lár 15.24 cm óna chéile.Bhí na boird ceangailte le foinse seachtrach ardvoltais (Betran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), bhí an pláta bun ceangailte i gcónaí le voltas dearfach, agus bhí an pláta barr ceangailte i gcónaí le talamh (talamh snámh).Tá ballaí an tseomra clúdaithe le scragall alúmanaim, atá bunaithe go leictreach chun caillteanas cáithníní a chosc.Tá doras luchtaithe tosaigh séalaithe ag an seomra a ligeann do dhromchlaí tástála a chur ar sheastáin phlaisteacha a ardaíonn iad os cionn an phláta miotail bun chun trasnaíocht ardvoltais a sheachaint.
Ríomhadh éifeachtúlacht sil-leagan EWNS in EPES de réir prótacail a forbraíodh roimhe seo atá sonraithe i bhFíor Forlíontach S111.
Mar sheomra rialaithe, ceanglaíodh an dara seomra sreafa sorcóireach i sraith le córas EPES, inar úsáideadh scagaire HEPA idirmheánach chun EWNS a bhaint.Mar a léirítear i bhFíor 2c, rinneadh aerasól EWNS a phumpáil trí dhá sheomra ionsuite.Baineann an scagaire idir an seomra rialaithe agus EPES aon EWNS atá fágtha as a dtagann na leibhéil chéanna teochta (T), taiseachas coibhneasta (RH) agus ózóin.
Fuarthas amach go n-éilíonn miocrorgánaigh thábhachtacha bia-iompartha bianna úra ar nós E. coli (ATCC #27325), táscaire fecal, Salmonella enterica (ATCC #53647), pataigin bia-iompartha, Listeria neamhdhíobhálach (ATCC #33090), ionaid do Listeria monocytogenes pataigineach, a dhíorthaítear ó ATCC (Manassasasomy, VAAT49) ionadach in ionad SacC. , agus baictéar neamhghníomhaithe níos resistant, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Ceannaigh boscaí randamacha de thrátaí fíonchaor orgánacha ó do mhargadh áitiúil agus cuisnigh iad ag 4°C go dtí go n-úsáidfear iad (suas le 3 lá).Bhí na trátaí turgnamhacha ar fad ar an méid céanna, thart ar 1/2 orlach ar trastomhas.
Tá na prótacail cultúir, ionaclaithe, nochta, agus comhaireamh coilíneachta sonraithe inár bhfoilseachán roimhe seo agus sonraítear iad sna Sonraí Forlíontacha.Rinneadh éifeachtúlacht EWNS a mheas trí thrátaí ionaclaithe a nochtadh go 40,000 #/cm3 ar feadh 45 nóiméad.Go hachomair, baineadh úsáid as trí thrátaí chun na miocrorgánaigh marthanacha a mheas ag am t = 0 min.Cuireadh trí thrátaí in EPES agus cuireadh faoi lé EWNS iad ag 40,000 #/cc (trátaí nochta EWNS) agus cuireadh na trí cinn eile sa seomra rialaithe (trátaí rialaithe).Níor rinneadh próiseáil bhreise ar thrátaí sa dá ghrúpa.Baineadh trátaí nochta EWNS agus trátaí rialaithe tar éis 45 nóiméad chun éifeacht EWNS a mheas.
Rinneadh gach turgnamh faoi thrí.Rinneadh anailís sonraí de réir an phrótacail a bhfuil cur síos déanta air i Sonraí Forlíontacha.
Rinneadh measúnú ar mheicníochtaí díghníomhaithe trí dhríodrú samplaí EWNS nochta (45 nóiméad ag tiúchan aerasóil 40,000 #/cm3 EWNS) agus samplaí neamh-ionradaithe de bhaictéir neamhdhíobhálach E. coli, Salmonella enterica agus Lactobacillus.Socraíodh na cáithníní i 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde agus 0.03% aigéad picric i 0.1 M maolán cacodylate sóidiam (pH 7.4) ar feadh 2 uair ag teocht an tseomra.Tar éis níocháin, iar-shocrú le 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1.5% potaisiam ferrocyanide (KFeCN6) ar feadh 2 uair, nigh 3 huaire in uisce agus gor i 1% aicéatáit úráinil ar feadh 1 uair, ansin nigh faoi dhó in uisce, ansin díhiodráitíodh i 10 nóiméad i 50%, 9% alcól.Cuireadh na samplaí ansin in ocsaíd próipiléine ar feadh 1 uair an chloig agus líonta le meascán 1:1 d'ocsaíd próipiléine agus TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Leabaíodh na samplaí in TAAB Epon agus polaiméiríodh iad ag 60°C ar feadh 48 uair.Rinne TEM an roisín gráinneach leasaithe a ghearradh agus a léirshamhlú ag baint úsáide as micreascóp leictreon tarchurtha traidisiúnta JEOL 1200EX (JEOL, Tóiceo, an tSeapáin) atá feistithe le ceamara AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp, Woburn, Massachusetts, USA).
Rinneadh gach turgnamh faoi thrí.I gcás gach pointe ama, síolaíodh niteanna baictéaracha i dtrí chóip, rud a d'fhág go raibh naoi bpointe sonraí in aghaidh an phointe san iomlán, agus úsáideadh an meán mar an tiúchan baictéarach don mhiocrorgánach áirithe sin.Baineadh úsáid as an diall caighdeánach mar an earráid tomhais.Tá gach pointe san áireamh.
Ríomhadh logarithm an laghdaithe ar thiúchan na mbaictéar i gcomparáid le t = 0 min ag baint úsáide as an bhfoirmle seo a leanas:
áit arb é C0 an tiúchan baictéar sa sampla rialaithe ag am 0 (.i. tar éis don dromchla triomú ach sula gcuirtear sa chuasán é) agus is é Cn an tiúchan baictéar ar an dromchla tar éis n nóiméad nochta.
Chun díghrádú nádúrtha na mbaictéar a áireamh le linn an nochta 45 nóiméad, ríomhadh an laghdú log i gcomparáid leis an rialú tar éis 45 nóiméad mar seo a leanas freisin:
áit arb é Cn an tiúchan baictéar sa sampla rialaithe ag am n agus is é Cn-Control tiúchan na mbaictéar rialaithe ag am n.Cuirtear sonraí i láthair mar laghdú loga i gcomparáid le rialú (gan aon nochtadh EWNS).
Le linn an staidéir, rinneadh measúnú ar roinnt teaglaim de voltas agus fad idir an tsnáthaid agus an leictreoid chuntar i dtéarmaí foirmiú cón Taylor, cobhsaíocht cón Taylor, cobhsaíocht táirgthe EWNS, agus in-atáirgtheacht.Taispeántar teaglaim éagsúla i dTábla Forlíontach S1.Roghnaíodh dhá chás a léirigh airíonna cobhsaí agus in-atáirgthe (cón Taylor, giniúint EWNS, agus cobhsaíocht le himeacht ama) le haghaidh staidéar cuimsitheach.Ar fig.Léiríonn Fíor 3 na torthaí maidir le muirear, méid agus ábhar ROS sa dá chás.Taispeántar na torthaí freisin i dTábla 1. Le haghaidh tagartha, áirítear i bhFíor 3 agus i dTábla 1 araon airíonna an EWNS8, 9, 10, 11 (bunlíne-EWNS) neamh-optamaithe sintéisithe roimhe seo.Athfhoilsítear i dTábla Forlíontach S2 ríomhanna tábhachta staidrimh ag baint úsáide as t-tástáil dhá earball.Ina theannta sin, cuimsíonn sonraí breise staidéir ar éifeacht thrastomhas poll samplála an chuntair leictreoid (D) agus an fad idir leictreoid talún agus barr (L) (Figiúirí Forlíontacha S2 agus S3).
(ac) Dáileadh méide arna thomhas ag AFM.(df) Tréith muirear dromchla.(g) Tréithriú ROS ar an EPR.
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara freisin, do na coinníollacha go léir thuas, go raibh an sruth ianúcháin tomhaiste idir 2 agus 6 μA agus voltas idir -3.8 agus -6.5 kV, rud a d'eascair tomhaltas cumhachta níos lú ná 50 mW don mhodúl teagmhála giniúna EWNS aonair seo.Cé go ndearnadh EWNS a shintéisiú faoi bhrú ard, bhí na leibhéil ózóin an-íseal, gan dul thar 60 ppb riamh.
Taispeánann Fíor Forlíontach S4 na réimsí leictreacha insamhladh do na cásanna [-6.5 kV, 4.0 cm] agus [-3.8 kV, 0.5 cm], faoi seach.Maidir leis na cásanna [-6.5 kV, 4.0 cm] agus [-3.8 kV, 0.5 cm], is iad na ríomhanna réimse 2 × 105 V/m agus 4.7 × 105 V/m, faoi seach.Táthar ag súil leis seo, ós rud é go bhfuil an cóimheas idir an voltas-achar i bhfad níos airde sa dara cás.
Ar fig.Taispeánann 3a,b an trastomhas EWNS arna thomhas leis an AFM8.Ba iad na trastomhais EWNS meán ríofa ná 27 nm agus 19 nm do na scéimeanna [-6.5 kV, 4.0 cm] agus [-3.8 kV, 0.5 cm], faoi seach.Maidir leis na cásanna [-6.5 kV, 4.0 cm] agus [-3.8 kV, 0.5 cm], is iad diallais chaighdeánacha geoiméadracha na dáileacháin ná 1.41 agus 1.45, faoi seach, rud a léiríonn dáileadh caol méid.Tá an meánmhéid agus an diall caighdeánach geoiméadrach araon an-ghar don EWNS bunlíne, ag 25 nm agus 1.41, faoi seach.Ar fig.Taispeánann 3c dáileadh méid an bonn EWNS arna thomhas ag baint úsáide as an modh céanna faoi na coinníollacha céanna.
Ar fig.3d, taispeánann e torthaí tréithriú muirir.Is éard atá i sonraí ná meántomhais 30 tomhas comhuaineach tiúchana (#/cm3) agus sruth (I).Léiríonn an anailís gurb é an meánmhuirear ar an EWNS ná 22 ± 6 e- agus 44 ± 6 e- le haghaidh [-6.5 kV, 4.0 cm] agus [-3.8 kV, 0.5 cm], faoi seach.Tá muirir dromchla i bhfad níos airde acu i gcomparáid le bunlíne EWNS (10 ± 2 e-), dhá uair níos mó ná an cás [-6.5 kV, 4.0 cm] agus ceithre huaire níos mó ná an [-3 .8 kV, 0.5 cm].Léiríonn Fíor 3f an muirear.sonraí le haghaidh Bunlíne-EWNS.
Ó léarscáileanna tiúchana na huimhreach EWNS (Fíoracha Forlíontacha S5 agus S6), is féidir a fheiceáil go bhfuil i bhfad níos mó cáithníní sa chás [-6.5 kV, 4.0 cm] ná an cás [-3.8 kV, 0.5 cm].Is fiú a thabhairt faoi deara freisin go ndearnadh monatóireacht ar thiúchan uimhreacha EWNS suas le 4 uair an chloig (Figiúirí Forlíontacha S5 agus S6), áit ar léirigh cobhsaíocht giniúna EWNS na leibhéil chéanna tiúchana líon na gcáithníní sa dá chás.
Ar fig.Taispeánann 3g an speictream EPR tar éis an rialú EWNS optamaithe (cúlra) a dhealú ag [-6.5 kV, 4.0 cm].Rinneadh comparáid freisin idir an speictream ROS agus an cás Bunlíne-EWNS i saothar a foilsíodh roimhe seo.Ríomhadh gurb é 7.5 × 104 EWNS/s líon na EWNS a d’imoibrigh le casadh-ghaistí, atá cosúil leis an mBunlíne-EWNS8 a foilsíodh roimhe seo.Léirigh an speictream EPR go soiléir láithreacht dhá chineál ROS, le O2- an príomhspeicis agus OH• níos lú flúirseach.Ina theannta sin, léirigh comparáid dhíreach idir na buaic-déine go raibh ábhar ROS i bhfad níos airde ag an EWNS optamaithe i gcomparáid leis an EWNS bonnlíne.
Ar fig.Léiríonn 4 éifeachtacht sil-leagan EWNS in EPES.Déantar achoimre ar na sonraí freisin i dTábla I agus cuirtear i gcomparáid iad le sonraí bunaidh an EWNS.Don dá chás de EUNS, tá an sil-leagan gar do 100% fiú ag voltas íseal 3.0 kV.De ghnáth, is leor 3.0 kV do thaisceadh 100%, beag beann ar athrú muirear dromchla.Faoi na coinníollacha céanna, ní raibh éifeachtacht sil-leagan Bunlíne-EWNS ach 56% mar gheall ar a muirear níos ísle (10 leictreon ar an meán in aghaidh an EWNS).
Ar fig.5 agus sa tábla.2 achoimre ar luach díghníomhaithe na miocrorgánaigh ionaclaithe ar dhromchla na trátaí tar éis nochtadh do thart ar 40,000 #/cm3 EWNS ar feadh 45 nóiméad ag an modh is fearr [-6.5 kV, 4.0 cm].Léirigh E. coli ionaclaithe agus Lactobacillus innocuous laghdú suntasach de 3.8 log le linn an nochta 45 nóiméad.Faoi na coinníollacha céanna, bhí laghdú 2.2-log ag S. enterica, agus bhí laghdú 1.0-log ag S. cerevisiae agus M. parafortutum.
Léiríonn na leictreoin-mhicreagraif (Fíor 6) na hathruithe fisiceacha a tharlódh EWNS ar chealla neamhdhíobhálach Escherichia coli, Streptococcus, agus Lactobacillus as a dtagann a ndíghníomhaithe.Bhí seicní cille slán ag na baictéir rialaithe, agus rinne na baictéir nochta damáiste do sheicní seachtracha.
Léirigh íomháú micreascópach leictreon de bhaictéir rialaithe agus nochta damáiste membrane.
Léiríonn na sonraí ar airíonna fisiciceimiceacha an EWNS optamaithe le chéile go raibh feabhas suntasach tagtha ar airíonna (muirear dromchla agus ábhar ROS) an EWNS i gcomparáid le sonraí bonnlíne EWNS a foilsíodh roimhe seo8,9,10,11.Ar an láimh eile, d'fhan a méid sa raon nanaiméadar, an-chosúil leis na torthaí a tuairiscíodh roimhe seo, rud a ligeann dóibh fanacht san aer ar feadh tréimhsí fada ama.Is féidir an ildispersity breathnaithe a mhíniú trí athruithe muirear dromchla a chinneann méid EWNS, randamacht éifeacht Rayleigh, agus comhtháthú féideartha.Mar sin féin, mar atá sonraithe ag Nielsen et al.22, laghdaíonn muirear dromchla ard galú trí fhuinneamh dromchla / teannas an titim uisce a mhéadú go héifeachtach.Inár bhfoilseachán roimhe seo8 deimhníodh go turgnamhach an teoiric seo do mhicrea-bhróipéid 22 agus EWNS.Is féidir le cailliúint muirir le linn ragoibre tionchar a bheith aige freisin ar an méid agus cur leis an dáileadh méide a breathnaíodh.