Grazas por visitar Nature.com.A versión do navegador que estás a usar ten soporte CSS limitado.Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que utilices un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer).Mentres tanto, para garantir a asistencia continua, renderizaremos o sitio sen estilos e JavaScript.
Recentemente, desenvolveuse unha plataforma antimicrobiana sen produtos químicos baseada en nanotecnoloxía mediante nanoestruturas de auga artificial (EWNS).Os EWNS teñen unha alta carga superficial e están saturados con especies reactivas de osíxeno (ROS) que poden interactuar e inactivar varios microorganismos, incluídos os patóxenos transmitidos por alimentos.Aquí móstrase que as súas propiedades durante a síntese poden ser afinadas e optimizadas para mellorar aínda máis o seu potencial antibacteriano.A plataforma de laboratorio EWNS foi deseñada para afinar as propiedades de EWNS cambiando os parámetros de síntese.Caracterización das propiedades de EWNS (carga, tamaño e contido de ROS) mediante métodos analíticos modernos.Ademais, avaliáronse o seu potencial de inactivación microbiana contra microorganismos transmitidos por alimentos como Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum e Saccharomyces cerevisiae.Os resultados aquí presentados demostran que as propiedades de EWNS poden ser afinadas durante a síntese, o que resulta nun aumento exponencial da eficiencia de inactivación.En particular, a carga superficial aumentou nun factor catro e as especies reactivas do osíxeno aumentaron.A taxa de eliminación microbiana foi dependente dos microbios e variou de 1,0 a 3,8 log despois dunha exposición de 45 minutos a unha dose de aerosol de 40.000 #/cc EWNS.
A contaminación microbiana é a principal causa de enfermidades transmitidas por alimentos causadas pola inxestión de patóxenos ou as súas toxinas.Só nos Estados Unidos, as enfermidades transmitidas por alimentos causan uns 76 millóns de enfermidades, 325.000 ingresos hospitalarios e 5.000 mortes cada ano1.Ademais, o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) estima que o aumento do consumo de produtos frescos é responsable do 48% de todas as enfermidades transmitidas por alimentos denunciadas nos Estados Unidos2.O custo das enfermidades e mortes causadas por patóxenos transmitidos por alimentos nos Estados Unidos é moi elevado, estimado polos Centros para o Control e Prevención de Enfermidades (CDC) en máis de 15.600 millóns de dólares ao ano3.
Actualmente, as intervencións antimicrobianas químicas4, radiactivas5 e térmicas6 para garantir a seguridade alimentaria realízanse na súa maioría en puntos de control críticos (PCC) limitados ao longo da cadea de produción (xeralmente despois da colleita e/ou durante o envasado) en lugar de de forma continua.así, son propensos á contaminación cruzada.7. Un mellor control das enfermidades transmitidas por alimentos e do deterioro dos alimentos require intervencións antimicrobianas que se poidan aplicar no continuo da granxa á mesa, reducindo o impacto e os custos ambientais.
Recentemente, desenvolveuse unha plataforma antimicrobiana baseada en nanotecnoloxía sen produtos químicos que pode inactivar bacterias superficiais e aéreas utilizando nanoestruturas de auga artificial (EWNS).EWNS sintetizouse mediante dous procesos paralelos, electrospray e ionización de auga (Fig. 1a).Estudos anteriores demostraron que os EWNS teñen un conxunto único de propiedades físicas e biolóxicas8,9,10.Os EWNS teñen unha media de 10 electróns por estrutura e un tamaño medio a nanoescala de 25 nm (Fig. 1b,c)8,9,10.Ademais, a resonancia de espín electrónico (ESR) mostrou que o EWNS contén unha gran cantidade de especies reactivas do osíxeno (ROS), principalmente radicais hidroxilo (OH•) e superóxido (O2-) (Fig. 1c)8.EVNS está no aire durante moito tempo e pode chocar con microorganismos suspendidos no aire e presentes na superficie, entregando a súa carga útil de ROS e provocando a inactivación dos microorganismos (Fig. 1d).Estes primeiros estudos tamén mostraron que EWNS pode interactuar e inactivar varias bacterias gramnegativas e grampositivas, incluídas as micobacterias, nas superficies e no aire.A microscopía electrónica de transmisión mostrou que a inactivación foi causada pola ruptura da membrana celular.Ademais, estudos de inhalación aguda demostraron que altas doses de EWNS non causan dano pulmonar nin inflamación 8 .
(a) O electrospray ocorre cando se aplica unha alta tensión entre un tubo capilar que contén líquido e un contraelectrodo.(b) A aplicación de alta presión dá lugar a dous fenómenos diferentes: (i) electropulverización de auga e (ii) formación de especies reactivas de osíxeno (ións) atrapados no EWNS.(c) A estrutura única de EWNS.(d) Debido á súa natureza a nanoescala, os EWNS son moi móbiles e poden interactuar con patóxenos aerotransportados.
Tamén se demostrou recentemente a capacidade da plataforma antimicrobiana EWNS para inactivar microorganismos transmitidos por alimentos na superficie dos alimentos frescos.Tamén se demostrou que a carga superficial de EWNS en combinación cun campo eléctrico pode usarse para conseguir unha entrega dirixida.Ademais, os resultados preliminares para tomates orgánicos despois dunha exposición de 90 minutos a un EWNS duns 50.000 #/cm3 foron alentadores, con varios microorganismos transmitidos por alimentos como E. coli e Listeria 11 observados.Ademais, as probas organolépticas preliminares non mostraron efectos sensoriais en comparación cos tomates control.Aínda que estes resultados iniciais de inactivación son alentadores para aplicacións de seguridade alimentaria, mesmo a doses de EWNS moi baixas de 50.000#/cc.ve, está claro que un maior potencial de inactivación sería máis beneficioso para reducir aínda máis o risco de infección e deterioración.
Aquí, centraremos a nosa investigación no desenvolvemento dunha plataforma de xeración de EWNS que permita o axuste fino dos parámetros de síntese e a optimización das propiedades fisicoquímicas dos EWNS para mellorar o seu potencial antibacteriano.En particular, a optimización centrouse en aumentar a súa carga de superficie (para mellorar a entrega dirixida) e o contido ROS (para mellorar a eficiencia da inactivación).Caracterizar propiedades físico-químicas optimizadas (tamaño, carga e contido de ROS) mediante métodos analíticos modernos e utilizar microorganismos alimentarios comúns como E. .
EVNS sintetizouse mediante electropulverización e ionización simultáneas de auga de alta pureza (18 MΩ cm–1).O nebulizador eléctrico 12 úsase normalmente para a atomización de líquidos e a síntese de partículas de polímero e cerámica 13 e fibras 14 de tamaño controlado.
Como se detallou nas publicacións anteriores 8, 9, 10, 11, nun experimento típico, aplicouse unha alta tensión entre un capilar metálico e un contraelectrodo conectado a terra.Durante este proceso prodúcense dous fenómenos diferentes: i) electrospray e ii) ionización da auga.Un forte campo eléctrico entre os dous electrodos fai que se acumulen cargas negativas na superficie da auga condensada, o que orixina a formación de conos de Taylor.Como resultado, fórmanse pingas de auga moi cargadas, que seguen a romperse en partículas máis pequenas, como na teoría de Rayleigh16.Ao mesmo tempo, os campos eléctricos fortes fan que algunhas moléculas de auga se dividan e retiren os electróns (ionizan), o que leva á formación dunha gran cantidade de especies reactivas do osíxeno (ROS)17.ROS18 xerado simultáneamente foi encapsulado en EWNS (Fig. 1c).
Sobre a fig.A figura 2a mostra o sistema de xeración de EWNS desenvolvido e usado na síntese de EWNS neste estudo.A auga purificada almacenada nunha botella pechada alimentouse a través dun tubo de teflón (2 mm de diámetro interior) nunha agulla de aceiro inoxidable 30G (capilar metálico).O fluxo de auga está controlado pola presión do aire dentro da botella, como se mostra na Figura 2b.A agulla está montada nunha consola de teflón e pódese axustar manualmente a unha certa distancia do contraelectrodo.O contraelectrodo é un disco de aluminio pulido cun burato no centro para a toma de mostras.Debaixo do electrodo contador hai un funil de mostraxe de aluminio, que está conectado ao resto da configuración experimental a través dun porto de mostraxe (Fig. 2b).Para evitar a acumulación de carga que poida perturbar o funcionamento da mostradora, todos os compoñentes da mostra están conectados a terra eléctricamente.
(a) Sistema de xeración de nanoestruturas de auga de enxeñería (EWNS).(b) Sección transversal da toma de mostra e electrospray, mostrando os parámetros máis importantes.(c) Configuración experimental para a inactivación de bacterias.
O sistema de xeración de EWNS descrito anteriormente é capaz de cambiar os parámetros operativos clave para facilitar o axuste fino das propiedades de EWNS.Axuste a tensión aplicada (V), a distancia entre a agulla e o contraelectrodo (L) e o fluxo de auga (φ) a través do capilar para afinar as características EWNS.Símbolo utilizado para representar diferentes combinacións: [V (kV), L (cm)].Axuste o fluxo de auga para obter un cono de Taylor estable dun determinado conxunto [V, L].Para os efectos deste estudo, o diámetro da apertura do contraelectrodo (D) mantívose en 0,5 polgadas (1,29 cm).
Debido á limitada xeometría e asimetría, a intensidade do campo eléctrico non se pode calcular a partir dos primeiros principios.Pola contra, utilizouse o software QuickField™ (Svendborg, Dinamarca)19 para calcular o campo eléctrico.O campo eléctrico non é uniforme, polo que o valor do campo eléctrico na punta do capilar utilizouse como valor de referencia para varias configuracións.
Durante o estudo, avaliáronse varias combinacións de voltaxe e distancia entre a agulla e o contraelectrodo en termos de formación do cono de Taylor, estabilidade do cono de Taylor, estabilidade da produción de EWNS e reproducibilidade.Na táboa complementaria S1 móstranse varias combinacións.
A saída do sistema de xeración EWNS conectouse directamente a un analizador de tamaño de partículas de mobilidade de dixitalización (SMPS, Modelo 3936, TSI, Shoreview, MN) para a medición da concentración do número de partículas, así como a un electrómetro de Faraday en aerosol (TSI, Modelo 3068B, Shoreview, MN).) para as correntes de aerosois mediuse como se describe na nosa publicación anterior.Tanto o SMPS como o electrómetro de aerosol tomaron mostras a un caudal de 0,5 L/min (caudal total de mostra 1 L/min).A concentración do número de partículas e o fluxo de aerosol midéronse durante 120 segundos.A medición repítese 30 veces.En función das medicións actuais, calcúlase a carga total de aerosol e estímase a carga media de EWNS para un determinado número total de partículas de EWNS seleccionadas.O custo medio de EWNS pódese calcular mediante a ecuación (1):
onde IEl é a corrente medida, NSMPS é a concentración dixital medida co SMPS e φEl é o caudal por electrómetro.
Dado que a humidade relativa (RH) afecta a carga superficial, a temperatura e (RH) mantivéronse constantes durante o experimento a 21 °C e 45 %, respectivamente.
Utilizáronse microscopía de forza atómica (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) e a sonda AC260T (Olympus, Tokio, Xapón) para medir o tamaño e a vida útil do EWNS.A frecuencia de exploración AFM era de 1 Hz, a área de exploración era de 5 μm × 5 μm e 256 liñas de exploración.Todas as imaxes foron sometidas a un aliñamento de imaxes de primeira orde usando o software Asylum (rango de máscara 100 nm, limiar 100 pm).
Eliminouse o funil de proba e colocouse a superficie da mica a unha distancia de 2,0 cm do contraelectrodo durante un tempo medio de 120 s para evitar a aglomeración de partículas e a formación de gotas irregulares na superficie da mica.EWNS pulverizouse directamente sobre a superficie de mica recén cortada (Ted Pella, Redding, CA).Imaxe da superficie da mica inmediatamente despois da pulverización catódica con AFM.O ángulo de contacto da superficie da mica non modificada recén cortada é próximo a 0°, polo que EVNS distribúese na superficie da mica en forma de cúpula.O diámetro (a) e a altura (h) das gotículas difusoras medironse directamente desde a topografía AFM e utilizáronse para calcular o volume de difusión abovedada EWNS mediante o noso método validado previamente.Asumindo que os EWNS a bordo teñen o mesmo volume, o diámetro equivalente pódese calcular mediante a ecuación (2):
Baseándose no noso método previamente desenvolvido, utilizouse unha trampa de espín de resonancia electrónica de espín (ESR) para detectar a presenza de intermediarios radicais de curta duración en EWNS.Os aerosois foron burbullados a través dun burbullador Midget de 650 μm (Ace Glass, Vineland, NJ) que contiña unha solución de 235 mM de DEPMPO (5-(dietoxifosforil)-5-metil-1-pirrolina-N-óxido) (Oxis International Inc.).Portland, Oregón).Todas as medicións de ESR realizáronse mediante un espectrómetro Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, EUA) e unha célula de panel plano.Utilizouse o software Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, EUA) para recoller e analizar os datos.A determinación das características do ROS realizouse só para un conxunto de condicións de funcionamento [-6,5 kV, 4,0 cm].As concentracións de EWNS midéronse mediante o SMPS despois de contabilizar as perdas de EWNS no impactador.
Os niveis de ozono monitorizáronse mediante un monitor de ozono 205 Dual Beam™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Para todas as propiedades de EWNS, utilízase o valor medio como valor de medición e a desviación estándar como erro de medición.Realizáronse probas T para comparar os valores dos atributos EWNS optimizados cos valores correspondentes do EWNS base.
A figura 2c mostra un sistema de "tracción" de precipitación electrostática (EPES) desenvolvido e caracterizado previamente que se pode usar para a entrega específica de EWNS na superficie.EPES usa cargas EVNS que poden ser "guiadas" directamente á superficie do obxectivo baixo a influencia dun forte campo eléctrico.Os detalles do sistema EPES preséntanse nunha publicación recente de Pyrgiotakis et al.11 .Así, EPES consiste nunha cámara de PVC impresa en 3D con extremos cónicos e contén dúas placas metálicas paralelas de aceiro inoxidable (aceiro inoxidable 304, revestidas de espello) no centro separadas 15,24 cm.As placas estaban conectadas a unha fonte de alta tensión externa (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), a placa inferior sempre estaba conectada a tensión positiva e a placa superior sempre estaba conectada a terra (terra flotante).As paredes da cámara están cubertas con papel de aluminio, que está conectado a terra eléctrica para evitar a perda de partículas.A cámara ten unha porta de carga frontal selada que permite colocar as superficies de proba sobre soportes de plástico que as elevan por riba da placa metálica inferior para evitar interferencias de alta tensión.
A eficiencia da deposición de EWNS en EPES calculouse segundo un protocolo desenvolvido previamente e detallado na figura complementaria S111.
Como cámara de control, conectouse en serie unha segunda cámara de fluxo cilíndrica ao sistema EPES, no que se utilizou un filtro HEPA intermedio para eliminar EWNS.Como se mostra na Figura 2c, o aerosol EWNS foi bombeado a través de dúas cámaras integradas.O filtro entre a sala de control e o EPES elimina os EWNS restantes dando lugar á mesma temperatura (T), humidade relativa (RH) e niveis de ozono.
Atopáronse importantes microorganismos transmitidos por alimentos que contaminan alimentos frescos, como E. coli (ATCC #27325), indicador fecal, Salmonella enterica (ATCC #53647), patóxeno transmitido por alimentos, Listeria inofensiva (ATCC #33090), substituto de Listeria monocytogenes patóxena, derivado de ATCC90, Manassas (cerevisia) un substituto da levadura de deterioración e unha bacteria inactivada máis resistente, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Compre caixas aleatorias de tomates de uva orgánicos no seu mercado local e refrigere a 4 °C ata o seu uso (ata 3 días).Os tomates experimentais tiñan todos o mesmo tamaño, aproximadamente 1/2 polgada de diámetro.
Os protocolos de cultivo, inoculación, exposición e reconto de colonias están detallados na nosa publicación anterior e detallados nos Datos complementarios.A eficacia do EWNS avaliouse expoñendo os tomates inoculados a 40.000 #/cm3 durante 45 minutos.Brevemente, utilizáronse tres tomates para avaliar os microorganismos superviventes no tempo t = 0 min.Colocáronse tres tomates en EPES e expuxéronse a EWNS a 40.000 #/cc (tomates expostos EWNS) e os tres restantes colocáronse na cámara de control (tomates control).Non se realizou o procesamento adicional de tomates en ambos os grupos.Os tomates expostos ao EWNS e os tomates control foron eliminados despois de 45 minutos para avaliar o efecto do EWNS.
Cada experimento realizouse por triplicado.A análise de datos realizouse segundo o protocolo descrito en Datos complementarios.
Os mecanismos de inactivación avaliáronse mediante a sedimentación de mostras de EWNS expostas (45 min a unha concentración de aerosol de EWNS de 40.000 #/cm3) e mostras non irradiadas de bacterias inofensivas E. coli, Salmonella enterica e Lactobacillus.As partículas fixéronse en glutaraldehido ao 2,5%, paraformaldehido ao 1,25% e ácido pícrico ao 0,03% en tampón de cacodilato sódico 0,1 M (pH 7,4) durante 2 horas a temperatura ambiente.Despois do lavado, fixar posteriormente con tetróxido de osmio (OsO4)/1,5% ferrocianuro de potasio (KFeCN6) durante 2 horas, lavar 3 veces en auga e incubar en acetato de uranilo ao 1% durante 1 hora, despois lavar dúas veces en auga, despois deshidratar durante 10 minutos en alcohol ao 50%, 0%, 90%.Despois colocáronse as mostras en óxido de propileno durante 1 hora e impregnáronse cunha mestura 1:1 de óxido de propileno e TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).As mostras foron incorporadas en TAAB Epon e polimerizáronse a 60 °C durante 48 horas.A resina granular curada foi cortada e visualizada por TEM usando un microscopio electrónico de transmisión convencional JEOL 1200EX (JEOL, Tokio, Xapón) equipado cunha cámara CCD AMT 2k (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, EUA).
Todos os experimentos realizáronse por triplicado.Para cada punto temporal, sementáronse os lavados bacterianos por triplicado, obtendo un total de nove puntos de datos por punto, cuxa media se utilizou como concentración bacteriana para ese microorganismo en particular.Utilizouse a desviación estándar como erro de medición.Todos os puntos contan.
O logaritmo da diminución da concentración de bacterias en comparación con t = 0 min calculouse coa seguinte fórmula:
onde C0 é a concentración de bacterias na mostra de control no tempo 0 (é dicir, despois de secar a superficie pero antes de ser colocada na cámara) e Cn é a concentración de bacterias na superficie despois de n minutos de exposición.
Para ter en conta a degradación natural das bacterias durante a exposición de 45 minutos, a redución logarítmica en comparación co control despois de 45 minutos tamén se calculou do seguinte xeito:
onde Cn é a concentración de bacterias na mostra de control no tempo n e Cn-Control é a concentración de bacterias de control no tempo n.Os datos preséntanse como unha redución logarítmica en comparación co control (sen exposición a EWNS).
Durante o estudo, avaliáronse varias combinacións de voltaxe e distancia entre a agulla e o contraelectrodo en termos de formación do cono de Taylor, estabilidade do cono de Taylor, estabilidade da produción de EWNS e reproducibilidade.Na táboa complementaria S1 móstranse varias combinacións.Seleccionáronse dous casos que mostran propiedades estables e reproducibles (cono Taylor, xeración de EWNS e estabilidade no tempo) para un estudo exhaustivo.Sobre a fig.A figura 3 mostra os resultados para a carga, o tamaño e o contido de ROS en ambos os casos.Os resultados tamén se resumen na Táboa 1. Como referencia, tanto a Figura 3 como a Táboa 1 inclúen as propiedades do EWNS8, 9, 10, 11 non optimizado previamente sintetizado (EWNS de referencia).Os cálculos de significación estatística mediante unha proba t de dúas colas publícanse na táboa complementaria S2.Ademais, os datos adicionais inclúen estudos do efecto do diámetro do burato de mostraxe do contraelectrodo (D) e da distancia entre o electrodo de terra e a punta (L) (Figuras complementarias S2 e S3).
(ac) Distribución de tamaño medida por AFM.(df) Característica de carga superficial.(g) Caracterización ROS do EPR.
Tamén é importante ter en conta que para todas as condicións anteriores, a corrente de ionización medida estaba entre 2 e 6 μA e a tensión entre -3,8 e -6,5 kV, o que resulta nun consumo de enerxía inferior a 50 mW para este módulo de contacto único de xeración EWNS.Aínda que o EWNS foi sintetizado a alta presión, os niveis de ozono foron moi baixos, nunca superando os 60 ppb.
A figura complementaria S4 mostra os campos eléctricos simulados para os escenarios [-6,5 kV, 4,0 cm] e [-3,8 kV, 0,5 cm], respectivamente.Para os escenarios [-6,5 kV, 4,0 cm] e [-3,8 kV, 0,5 cm], os cálculos de campo son 2 × 105 V/m e 4,7 × 105 V/m, respectivamente.Isto espérase, xa que no segundo caso a relación voltaxe-distancia é moito maior.
Sobre a fig.3a,b mostra o diámetro EWNS medido co AFM8.Os diámetros EWNS medios calculados foron de 27 nm e 19 nm para os esquemas [-6,5 kV, 4,0 cm] e [-3,8 kV, 0,5 cm], respectivamente.Para os escenarios [-6,5 kV, 4,0 cm] e [-3,8 kV, 0,5 cm], as desviacións estándar xeométricas das distribucións son 1,41 e 1,45, respectivamente, o que indica unha distribución de tamaño estreita.Tanto o tamaño medio como a desviación estándar xeométrica están moi preto do EWNS de liña base, a 25 nm e 1,41, respectivamente.Sobre a fig.A figura 3c mostra a distribución de tamaño do EWNS base medido usando o mesmo método nas mesmas condicións.
Sobre a fig.3d,e mostra os resultados da caracterización de carga.Os datos son medidas medias de 30 medidas simultáneas de concentración (#/cm3) e corrente (I).A análise mostra que a carga media no EWNS é de 22 ± 6 e- e 44 ± 6 e- para [-6,5 kV, 4,0 cm] e [-3,8 kV, 0,5 cm], respectivamente.Teñen cargas de superficie significativamente máis altas en comparación co EWNS de referencia (10 ± 2 e-), dúas veces maior que o escenario [-6,5 kV, 4,0 cm] e catro veces maior que o [-3,8 kV, 0,5 cm].A figura 3f mostra a carga.datos para Baseline-EWNS.
A partir dos mapas de concentración do número EWNS (Figuras complementarias S5 e S6), pódese ver que o escenario [-6,5 kV, 4,0 cm] ten significativamente máis partículas que o escenario [-3,8 kV, 0,5 cm].Tamén vale a pena sinalar que a concentración do número EWNS foi monitorizada ata 4 horas (figuras complementarias S5 e S6), onde a estabilidade da xeración do EWNS mostrou os mesmos niveis de concentración do número de partículas en ambos os casos.
Sobre a fig.3g mostra o espectro EPR despois da subtracción do control EWNS optimizado (fondo) a [-6,5 kV, 4,0 cm].Os espectros ROS tamén se compararon co escenario Baseline-EWNS nun traballo publicado previamente.O número de EWNS que reaccionan con trampas de rotación calculouse en 7,5 × 104 EWNS/s, o que é similar ao Baseline-EWNS8 publicado anteriormente.Os espectros EPR mostraron claramente a presenza de dous tipos de ROS, sendo o O2- a especie predominante e o OH• menos abundante.Ademais, unha comparación directa das intensidades máximas mostrou que o EWNS optimizado tiña un contido de ROS significativamente maior en comparación co EWNS de referencia.
Sobre a fig.A figura 4 mostra a eficacia da deposición de EWNS en EPES.Os datos tamén se resumen na Táboa I e se comparan cos datos orixinais do EWNS.Para ambos os casos de EUNS, a deposición é próxima ao 100% incluso a unha baixa tensión de 3,0 kV.Normalmente, 3,0 kV son suficientes para a deposición do 100 %, independentemente do cambio de carga superficial.Nas mesmas condicións, a eficiencia de deposición de Baseline-EWNS foi só do 56% debido á súa menor carga (de media de 10 electróns por EWNS).
Sobre a fig.5 e na táboa.2 resume o valor de inactivación dos microorganismos inoculados na superficie dos tomates despois da exposición a uns 40.000 #/cm3 EWNS durante 45 minutos no modo óptimo [-6,5 kV, 4,0 cm].E. coli e Lactobacillus innocuous inoculados mostraron unha redución significativa de 3,8 rexistros durante a exposición de 45 minutos.Nas mesmas condicións, S. enterica tivo unha diminución de 2,2 logaritmos, mentres que S. cerevisiae e M. parafortutum tiveron unha diminución de 1,0 logaritmos.
As micrografías electrónicas (Figura 6) representan os cambios físicos inducidos polo EWNS en células inofensivas de Escherichia coli, Streptococcus e Lactobacillus que conducen á súa inactivación.As bacterias control tiñan membranas celulares intactas, mentres que as bacterias expostas tiñan danadas as membranas externas.
As imaxes microscópicas electrónicas das bacterias control e expostas revelaron danos na membrana.
Os datos sobre as propiedades fisicoquímicas do EWNS optimizado mostran colectivamente que as propiedades (carga superficial e contido de ROS) do EWNS melloraron significativamente en comparación cos datos de referencia EWNS publicados previamente8,9,10,11.Por outra banda, o seu tamaño mantívose no rango de nanómetros, moi semellante aos resultados previamente informados, permitíndolles permanecer no aire durante longos períodos de tempo.A polidispersidade observada pódese explicar por cambios de carga superficial que determinan o tamaño do EWNS, a aleatoriedade do efecto Rayleigh e a potencial coalescencia.Non obstante, como detallan Nielsen et al.22, a alta carga superficial reduce a evaporación aumentando efectivamente a enerxía/tensión superficial da gota de auga.Na nosa publicación anterior8 esta teoría foi confirmada experimentalmente para microgotas 22 e EWNS.A perda de carga durante as horas extras tamén pode afectar o tamaño e contribuír á distribución do tamaño observada.
Ademais, a carga por estrutura é duns 22-44 e-, dependendo da situación, que é significativamente maior en comparación co EWNS básico, que ten unha carga media de 10 ± 2 electróns por estrutura.Non obstante, hai que ter en conta que esta é a carga media de EWNS.Seto et al.Demostrouse que a carga é non homoxénea e segue unha distribución log-normal21.En comparación co noso traballo anterior, duplicar a carga superficial duplica a eficiencia da deposición no sistema EPES ata case o 100%11.