Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nerjemahake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Carousel nuduhake telung minger bebarengan.Gunakake tombol Sadurungé lan Sabanjure kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan, utawa nggunakake tombol panggeser ing mburi kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan.
Bubar, platform antimikroba bebas kimia adhedhasar nanoteknologi nggunakake struktur nano banyu gawean (EWNS) wis dikembangake.EWNS nduweni muatan permukaan sing dhuwur lan jenuh karo spesies oksigen reaktif (ROS) sing bisa sesambungan lan mateni sawetara mikroorganisme, kalebu patogen bawaan panganan.Ing kene dituduhake manawa sifate sajrone sintesis bisa disetel lan dioptimalake kanggo nambah potensial antibakteri.Platform laboratorium EWNS dirancang kanggo nyempurnakake sifat EWNS kanthi ngganti paramèter sintesis.Karakterisasi sifat EWNS (muatan, ukuran lan isi ROS) nggunakake metode analisis modern.Kajaba iku, padha dievaluasi potensial inaktivasi mikroba marang mikroorganisme bawaan panganan kayata Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum lan Saccharomyces cerevisiae.Asil sing ditampilake ing kene nuduhake manawa sifat EWNS bisa disetel kanthi apik sajrone sintesis, nyebabake efisiensi inaktivasi eksponensial.Utamane, muatan permukaan mundhak kanthi faktor papat lan spesies oksigen reaktif tambah.Tingkat penghapusan mikroba gumantung marang mikroba lan berkisar antara 1.0 nganti 3.8 log sawise paparan 45 menit kanggo dosis aerosol 40.000 #/cc EWNS.
Kontaminasi mikroba minangka panyebab utama penyakit bawaan panganan sing disebabake dening ingestion patogen utawa racun.Ing Amerika Serikat wae, penyakit sing ditularake saka panganan nyebabake 76 yuta penyakit, 325.000 rumah sakit, lan 5.000 tiwas saben taun1.Kajaba iku, Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) ngira yen tambah konsumsi produk seger tanggung jawab kanggo 48% saka kabeh penyakit bawaan panganan sing dilaporake ing Amerika Serikat2.Biaya penyakit lan pati sing disebabake dening patogen bawaan panganan ing Amerika Serikat dhuwur banget, kira-kira dening Centers for Disease Control and Prevention (CDC) luwih saka US$15.6 milyar saben taun3.
Saiki, intervensi antimikroba kimia4, radiasi5 lan termal6 kanggo mesthekake keamanan pangan biasane ditindakake ing titik kontrol kritis (CCP) winates ing sadawane rantai produksi (biasane sawise panen lan/utawa sajrone kemasan) tinimbang terus-terusan.mangkono, padha rawan kanggo kontaminasi salib.7. Kontrol sing luwih apik kanggo penyakit bawaan panganan lan rusak panganan mbutuhake intervensi antimikroba sing bisa ditrapake ing kontinum farm-to-table nalika nyuda dampak lan biaya lingkungan.
Bubar, platform antimikroba berbasis nanoteknologi bebas kimia wis dikembangake sing bisa mateni bakteri permukaan lan udhara nggunakake struktur nano banyu buatan (EWNS).EWNS disintesis nggunakake rong proses paralel, electrospray lan ionisasi banyu (Fig. 1a).Panaliten sadurunge wis nuduhake yen EWNS duwe sifat fisik lan biologi sing unik8,9,10.EWNS nduweni rata-rata 10 elektron saben struktur lan ukuran nano rata-rata 25 nm (Gambar 1b,c)8,9,10.Kajaba iku, electron spin resonance (ESR) nuduhake yen EWNS ngandhut akeh spesies oksigen reaktif (ROS), utamane radikal hidroksil (OH•) lan superoksida (O2-) (Gambar 1c)8.EVNS ana ing udhara kanggo dangu lan bisa tabrakan karo mikroorganisme dilereni soko tugas ing udhara lan saiki ing lumahing, ngirim payload ROS lan nyebabake inaktivasi mikroorganisme (Fig. 1d).Panaliten awal iki uga nuduhake yen EWNS bisa sesambungan lan mateni macem-macem bakteri gram-negatif lan gram-positif, kalebu mikobakteri, ing permukaan lan ing udara.Mikroskopi elektron transmisi nuduhake yen inaktivasi kasebut disebabake dening gangguan membran sel.Kajaba iku, studi inhalasi akut nuduhake yen dosis dhuwur EWNS ora nyebabake karusakan paru-paru utawa inflamasi 8 .
(a) Electrospray dumadi nalika voltase dhuwur ditrapake ing antarane tabung kapiler sing ngemot cairan lan elektroda kontra.(b) Aplikasi tekanan dhuwur nyebabake rong fenomena sing beda: (i) electrospraying banyu lan (ii) pembentukan spesies oksigen reaktif (ion) sing kepepet ing EWNS.(c) Struktur unik EWNS.(d) Amarga sifat skala nano, EWNS pancen mobile banget lan bisa sesambungan karo patogen sing ana ing udhara.
Kemampuan platform antimikroba EWNS kanggo mateni mikroorganisme bawaan panganan ing permukaan panganan seger uga wis ditampilake.Uga ditampilake manawa pangisian daya permukaan EWNS kanthi kombinasi medan listrik bisa digunakake kanggo entuk pangiriman sing ditargetake.Kajaba iku, asil pambuka kanggo tomat organik sawise paparan 90 menit ing EWNS udakara 50.000 #/cm3 nyemangati, kanthi macem-macem mikroorganisme bawaan panganan kayata E. coli lan Listeria 11 diamati.Kajaba iku, tes organoleptik awal ora nuduhake efek sensori dibandhingake tomat kontrol.Senajan asil inaktivasi awal iki nyemangati kanggo aplikasi safety pangan sanajan ing dosis EWNS banget kurang saka 50.000#/cc.ndeleng, iku cetha sing potensial inaktivasi luwih bakal luwih ono gunane kanggo luwih ngurangi risiko infèksi lan spoilage.
Ing kene, kita bakal fokus riset babagan pangembangan platform generasi EWNS supaya bisa nyetel parameter sintesis lan optimalisasi sifat fisikokimia EWNS kanggo nambah potensial antibakteri.Utamane, optimasi wis fokus kanggo nambah biaya permukaan (kanggo nambah pangiriman sing ditargetake) lan konten ROS (kanggo nambah efisiensi inaktivasi).Karakteristik fisik-kimia sing dioptimalake (ukuran, muatan lan isi ROS) nggunakake metode analitis modern lan nggunakake mikroorganisme pangan umum kayata E. .
EVNS disintesis kanthi electrospraying simultan lan ionisasi banyu kemurnian dhuwur (18 MΩ cm-1).Nebulizer listrik 12 biasane digunakake kanggo atomisasi cairan lan sintesis polimer lan partikel keramik 13 lan serat 14 ukuran sing dikontrol.
Minangka rinci ing publikasi sadurunge 8, 9, 10, 11, ing eksperimen khas, voltase dhuwur ditrapake ing antarane kapiler logam lan elektroda counter ground.Sajrone proses iki, rong fenomena beda kedadeyan: i) electrospray lan ii) ionisasi banyu.Medan listrik sing kuwat ing antarane rong elektrods nyebabake muatan negatif kanggo mbangun ing permukaan banyu sing dikondensasi, nyebabake pembentukan kerucut Taylor.Akibaté, tetesan banyu sing diisi daya banget dibentuk, sing terus pecah dadi partikel sing luwih cilik, kaya ing teori Rayleigh16.Ing wektu sing padha, medan listrik sing kuwat nyebabake sawetara molekul banyu pamisah lan ngilangi elektron (ionisasi), sing nyebabake pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS) sing akeh banget.ROS18 sing digawe bebarengan dibungkus ing EWNS (Fig. 1c).
Ing anjir.2a nuduhake sistem generasi EWNS sing dikembangake lan digunakake ing sintesis EWNS ing panliten iki.Banyu sing diresiki sing disimpen ing botol sing ditutup diisi liwat tabung Teflon (diameter njero 2 mm) menyang jarum stainless steel 30G (kapiler logam).Aliran banyu dikontrol dening tekanan udara ing jero botol, kaya sing dituduhake ing Gambar 2b.Jarum dipasang ing konsol Teflon lan bisa diatur kanthi manual menyang jarak tartamtu saka elektroda counter.Elektroda counter minangka disk aluminium polesan kanthi bolongan ing tengah kanggo sampling.Ngisor elektroda counter punika aluminium sampling corong, kang disambungake menyang liyane saka persiyapan eksperimen liwat port sampling (Fig. 2b).Kanggo ngindhari pangisi daya sing bisa ngganggu operasi sampler, kabeh komponen sampler digandhengake kanthi listrik.
(a) Engineered Water Nanostructure Generation System (EWNS).(b) Cross-bagean saka sampler lan electrospray, nuduhake paramèter paling penting.(c) Persiyapan eksperimen kanggo inaktivasi bakteri.
Sistem generasi EWNS sing diterangake ing ndhuwur bisa ngganti paramèter operasi tombol kanggo nggampangake fine tuning saka properti EWNS.Nyetel voltase sing ditrapake (V), jarak antarane jarum lan elektroda kontra (L), lan aliran banyu (φ) liwat kapiler kanggo nyetel karakteristik EWNS.Simbol sing digunakake kanggo makili kombinasi sing beda: [V (kV), L (cm)].Nyetel aliran banyu kanggo entuk kerucut Taylor stabil saka set tartamtu [V, L].Kanggo tujuan panliten iki, diameter bukaan saka elektroda kontra (D) dijaga ing 0,5 inci (1,29 cm).
Amarga geometri lan asimetri sing winates, kekuwatan medan listrik ora bisa diitung saka prinsip pisanan.Nanging, piranti lunak QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 digunakake kanggo ngetung medan listrik.Medan listrik ora seragam, mula nilai medan listrik ing pucuk kapiler digunakake minangka nilai referensi kanggo macem-macem konfigurasi.
Sajrone panliten kasebut, sawetara kombinasi voltase lan jarak antarane jarum lan elektroda kontra dievaluasi babagan pembentukan kerucut Taylor, stabilitas kerucut Taylor, stabilitas produksi EWNS, lan reproduktifitas.Macem-macem kombinasi ditampilake ing Tabel Tambahan S1.
Output saka sistem generasi EWNS disambungake langsung menyang Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) kanggo pangukuran konsentrasi nomer partikel, uga menyang Elektrometer Aerosol Faraday (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) kanggo arus aerosol diukur kaya sing diterangake ing publikasi sadurunge.Loro-lorone SMPS lan elektrometer aerosol sampel ing tingkat aliran 0,5 L / min (total aliran sampel 1 L / min).Konsentrasi jumlah partikel lan aliran aerosol diukur sajrone 120 detik.Pangukuran kasebut diulang kaping 30.Adhedhasar pangukuran saiki, total biaya aerosol diwilang lan rata-rata biaya EWNS dikira kanggo jumlah total partikel EWNS sing dipilih.Biaya rata-rata EWNS bisa diitung nganggo Persamaan (1):
ing ngendi IEl minangka arus sing diukur, NSMPS minangka konsentrasi digital sing diukur nganggo SMPS, lan φEl minangka laju aliran saben elektrometer.
Amarga asor relatif (RH) mengaruhi pangisian daya permukaan, suhu lan (RH) tetep konstan sajrone eksperimen ing 21 ° C lan 45%, masing-masing.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) lan probe AC260T (Olympus, Tokyo, Jepang) digunakake kanggo ngukur ukuran lan umur EWNS.Frekuensi pemindaian AFM yaiku 1 Hz, area pemindaian yaiku 5 μm × 5 μm, lan 256 garis pindai.Kabeh gambar kena alignment gambar urutan 1 nggunakake piranti lunak Asylum (mask range 100 nm, ambang 100 pm).
Corong test dibusak lan lumahing mika diselehake ing jarak 2,0 cm saka elektroda counter kanggo wektu rata-rata 120 s kanggo ngindhari aglomerasi partikel lan pembentukan tetesan sing ora duwe aturan ing permukaan mika.EWNS disemprot langsung menyang permukaan mika sing anyar dipotong (Ted Pella, Redding, CA).Gambar saka lumahing mika sanalika sawise AFM sputtering.Sudut kontak saka permukaan mika sing ora diowahi sing anyar dipotong cedhak karo 0 °, saéngga EVNS disebarake ing permukaan mika ing wangun kubah.Dhiameter (a) lan dhuwur (h) saka tetesan sing nyebar diukur langsung saka topografi AFM lan digunakake kanggo ngitung volume difusi kubah EWNS nggunakake metode sing wis divalidasi sadurunge.Yen EWNS onboard duwe volume sing padha, diameter sing padha bisa diitung nganggo Persamaan (2):
Adhedhasar metode sing wis dikembangake sadurunge, jebakan spin elektron spin resonance (ESR) digunakake kanggo ndeteksi anané perantara radikal sing umure cendhak ing EWNS.Aerosol padha gelembung liwat 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) ngemot solusi 235 mM DEPMPO (5- (diethoxyphosphoryl) -5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Kabeh pangukuran ESR ditindakake kanthi nggunakake spektrometer Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) lan sel panel datar.Piranti lunak Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) digunakake kanggo ngumpulake lan nganalisa data.Penentuan karakteristik ROS ditindakake mung kanggo sawetara kondisi operasi [-6,5 kV, 4,0 cm].Konsentrasi EWNS diukur nggunakake SMPS sawise ngitung kerugian EWNS ing impactor.
Tingkat ozon dipantau nggunakake 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Kanggo kabeh properti EWNS, nilai rata-rata digunakake minangka nilai pangukuran, lan simpangan standar digunakake minangka kesalahan pangukuran.Tes-T ditindakake kanggo mbandhingake nilai atribut EWNS sing dioptimalake karo nilai EWNS dhasar sing cocog.
Figure 2c nuduhake sadurunge dikembangaké lan ditondoi udan elektrostatik (EPES) "narik" sistem sing bisa digunakake kanggo pangiriman diangkah saka EWNS ing lumahing.EPES nggunakake biaya EVNS sing bisa "dipandu" langsung menyang permukaan target ing pangaruh medan listrik sing kuwat.Rincian sistem EPES ditampilake ing publikasi anyar dening Pyrgiotakis et al.11.Mangkono, EPES kasusun saka kamar PVC dicithak 3D karo tapered ends lan ngemot loro stainless steel podo (304 stainless steel, mirror ditutupi) piring logam ing tengah 15,24 cm loro.Papan disambungake menyang sumber voltase dhuwur external (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), piring ngisor tansah disambungake menyang voltase positif, lan piring ndhuwur tansah disambungake menyang lemah (floating ground).Tembok kamar ditutupi karo aluminium foil, sing didadekake listrik kanggo nyegah mundhut partikel.Kamar kasebut nduweni lawang loading ngarep sing disegel sing ngidini permukaan test diselehake ing papan plastik sing ngunggahake ing ndhuwur piring logam ngisor supaya ora ana gangguan voltase dhuwur.
Efisiensi deposisi EWNS ing EPES diwilang miturut protokol sing wis dikembangake sadurunge sing rinci ing Gambar Tambahan S111.
Minangka kamar kontrol, kamar aliran silinder kapindho disambungake ing seri menyang sistem EPES, kang Filter HEPA penengah digunakake kanggo mbusak EWNS.Minangka ditampilake ing Figure 2c, aerosol EWNS dipompa liwat rong kamar sing dibangun.Filter ing antarane kamar kontrol lan EPES mbusak sisa EWNS sing nyebabake suhu (T), kelembapan relatif (RH) lan tingkat ozon sing padha.
Mikroorganisme penting sing ditularake saka panganan wis ditemokake kanggo ngrusak panganan seger kayata E. coli (ATCC #27325), indikator feses, Salmonella enterica (ATCC #53647), patogen sing ditularake saka panganan, Listeria ora mbebayani (ATCC #33090), pengganti kanggo Listeria monocytogenes patogen, asale saka ATCC (Manaccess, 8 substitusi ATCC), sing asalé saka ATCC (9,8 substitusi ATCC) ragi spoilage, lan bakteri ora aktif sing luwih tahan, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Tuku kothak acak tomat anggur organik saka pasar lokal lan refrigerate ing 4 ° C nganti digunakake (nganti 3 dina).Tomat eksperimen kabeh padha ukuran, kira-kira 1/2 inci ing diameteripun.
Budaya, inokulasi, paparan, lan protokol count koloni rinci ing publikasi sadurunge lan rinci ing Data Tambahan.Efektivitas EWNS dievaluasi kanthi ngekspos tomat sing diinokulasi nganti 40.000 #/cm3 suwene 45 menit.Sedhela, telung tomat digunakake kanggo ngevaluasi mikroorganisme sing isih urip ing wektu t = 0 min.Telung tomat diselehake ing EPES lan kapapar EWNS ing 40.000 # / cc (EWNS kapapar tomat) lan telu sing isih ana ing kamar kontrol (tomat kontrol).Pangolahan tambahan tomat ing loro klompok kasebut ora ditindakake.Tomat sing kapapar EWNS lan tomat kontrol dibusak sawise 45 menit kanggo ngevaluasi efek saka EWNS.
Saben eksperimen ditindakake kanthi rapet.Analisis data ditindakake miturut protokol sing diterangake ing Data Tambahan.
Mekanisme inaktivasi ditaksir kanthi sedimentasi sampel EWNS sing kapapar (45 menit ing konsentrasi aerosol 40,000 # / cm3 EWNS) lan sampel non-irradiasi bakteri E. coli sing ora mbebayani, Salmonella enterica lan Lactobacillus.Partikel kasebut diencerake ing 2,5% glutaraldehyde, 1,25% paraformaldehyde lan 0,03% asam pikrat ing 0,1 M sodium cacodylate buffer (pH 7,4) suwene 2 jam ing suhu kamar.Sawise wisuh, post-fix karo 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1,5% kalium ferrocyanide (KFeCN6) kanggo 2 jam, wisuh kaping 3 ing banyu lan inkubasi ing 1% uranyl acetate kanggo 1 jam, banjur wisuh kaping pindho ing banyu, banjur dehidrasi ing 10 menit ing 0,1% ing 0,1%, 0,0% alkohol.Sampel kasebut banjur diselehake ing propylene oxide sajrone 1 jam lan diresapi karo campuran 1: 1 propylene oxide lan TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Sampel kasebut dilebokake ing TAAB Epon lan dipolimerisasi ing 60 ° C suwene 48 jam.Resin granular sing diobati dipotong lan digambarake dening TEM nggunakake mikroskop elektron transmisi konvensional JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Jepang) sing dilengkapi kamera AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA).
Kabeh eksperimen ditindakake kanthi rapet.Kanggo saben titik wektu, cucian bakteri diwutahake dadi rangkap rangkap, ngasilake total sangang titik data saben titik, rata-rata digunakake minangka konsentrasi bakteri kanggo mikroorganisme tartamtu kasebut.Standar deviasi digunakake minangka kesalahan pangukuran.Kabeh poin diitung.
Logaritma nyuda konsentrasi bakteri dibandhingake t = 0 min diwilang nggunakake rumus ing ngisor iki:
ing ngendi C0 yaiku konsentrasi bakteri ing sampel kontrol ing wektu 0 (yaiku sawise lumahing wis garing nanging sadurunge diselehake ing kamar) lan Cn minangka konsentrasi bakteri ing permukaan sawise n menit paparan.
Kanggo nyathet degradasi bakteri alami sajrone paparan 45 menit, pengurangan log dibandhingake kontrol sawise 45 menit uga diitung kaya ing ngisor iki:
ing ngendi Cn minangka konsentrasi bakteri ing sampel kontrol ing wektu n lan Cn-Control minangka konsentrasi bakteri kontrol ing wektu n.Data ditampilake minangka pengurangan log dibandhingake kontrol (ora ana eksposur EWNS).
Sajrone panliten kasebut, sawetara kombinasi voltase lan jarak antarane jarum lan elektroda kontra dievaluasi babagan pembentukan kerucut Taylor, stabilitas kerucut Taylor, stabilitas produksi EWNS, lan reproduktifitas.Macem-macem kombinasi ditampilake ing Tabel Tambahan S1.Rong kasus sing nuduhake sifat stabil lan bisa direproduksi (Taylor cone, generasi EWNS, lan stabilitas saka wektu) dipilih kanggo sinau lengkap.Ing anjir.Gambar 3 nuduhake asil kanggo pangisian daya, ukuran, lan isi ROS ing loro kasus kasebut.Asil uga ditampilake ing Tabel 1. Kanggo referensi, loro Figure 3 lan Tabel 1 kalebu sifat EWNS8, 9, 10, 11 (baseline-EWNS) sing durung dioptimalake sadurunge disintesis.Petungan pinunjul statistik nggunakake t-test loro-tailed diterbitake ing Tabel Tambahan S2.Kajaba iku, data tambahan kalebu pasinaon saka efek saka counter elektroda sampling diameteripun bolongan (D) lan jarak antarane elektroda lemah lan tip (L) (Tambahan Gambar S2 lan S3).
(ac) Distribusi ukuran sing diukur nganggo AFM.(df) Karakteristik muatan lumahing.(g) Karakterisasi ROS saka EPR.
Sampeyan uga penting kanggo dicathet yen kanggo kabeh kondisi ing ndhuwur, arus ionisasi sing diukur ana ing antarane 2 lan 6 μA lan voltase antarane -3,8 lan -6,5 kV, nyebabake konsumsi daya kurang saka 50 mW kanggo modul kontak generasi EWNS tunggal iki.Sanajan EWNS disintesis ing tekanan dhuwur, tingkat ozon sithik banget, ora ngluwihi 60 ppb.
Gambar Tambahan S4 nuduhake medan listrik simulasi kanggo skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] lan [-3,8 kV, 0,5 cm].Kanggo skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] lan [-3,8 kV, 0,5 cm], pitungan lapangan yaiku 2 × 105 V/m lan 4,7 × 105 V/m.Iki samesthine, amarga ing kasus kaloro rasio voltase-jarak luwih dhuwur.
Ing anjir.3a, b nuduhake diameter EWNS sing diukur nganggo AFM8.Dhiameter rata-rata EWNS sing diwilang yaiku 27 nm lan 19 nm kanggo skema [-6,5 kV, 4,0 cm] lan [-3,8 kV, 0,5 cm].Kanggo skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] lan [-3,8 kV, 0,5 cm], standar deviasi geometris saka distribusi kasebut yaiku 1,41 lan 1,45, nuduhake distribusi ukuran sing sempit.Ukuran rata-rata lan deviasi standar geometris cedhak banget karo garis dasar EWNS, ing 25 nm lan 1.41.Ing anjir.3c nuduhake distribusi ukuran EWNS dhasar sing diukur nggunakake cara sing padha ing kondisi sing padha.
Ing anjir.3d,e nuduhake asil karakterisasi muatan.Data minangka pangukuran rata-rata 30 pangukuran simultan konsentrasi (#/cm3) lan arus (I).Analisis nuduhake yen muatan rata-rata ing EWNS yaiku 22 ± 6 e- lan 44 ± 6 e- kanggo [-6,5 kV, 4,0 cm] lan [-3,8 kV, 0,5 cm].Padha duwe biaya permukaan sing luwih dhuwur dibandhingake karo EWNS baseline (10 ± 2 e-), kaping pindho luwih gedhe tinimbang skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] lan kaping papat luwih gedhe tinimbang [-3 ,8 kV, 0,5 cm].Gambar 3f nuduhake pangisian daya.data kanggo Baseline-EWNS.
Saka peta konsentrasi nomer EWNS (Tokoh Tambahan S5 lan S6), bisa dideleng yen skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] nduweni partikel luwih akeh tinimbang skenario [-3,8 kV, 0,5 cm].Wigati uga yen konsentrasi nomer EWNS dipantau nganti jam 4 (Tokoh Tambahan S5 lan S6), ing ngendi stabilitas generasi EWNS nuduhake tingkat konsentrasi nomer partikel sing padha ing loro kasus kasebut.
Ing anjir.3g nuduhake spektrum EPR sawise nyuda kontrol EWNS sing dioptimalake (latar mburi) ing [-6,5 kV, 4,0 cm].Spektrum ROS uga dibandhingake karo skenario Baseline-EWNS ing karya sing diterbitake sadurunge.Jumlah EWNS sing bereaksi karo spin traps diwilang dadi 7,5 × 104 EWNS / s, sing padha karo Baseline-EWNS8 sing diterbitake sadurunge.Spektrum EPR kanthi cetha nuduhake anane rong jinis ROS, kanthi O2- minangka spesies sing dominan lan OH• kurang akeh.Kajaba iku, perbandingan langsung saka intensitas puncak nuduhake yen EWNS sing dioptimalake nduweni konten ROS sing luwih dhuwur tinimbang EWNS baseline.
Ing anjir.4 nuduhake efisiensi deposisi EWNS ing EPES.Data kasebut uga dirangkum ing Tabel I lan dibandhingake karo data EWNS asli.Kanggo loro kasus EUNS, deposisi cedhak 100% sanajan ing voltase kurang saka 3.0 kV.Biasane, 3.0 kV cukup kanggo 100% deposisi, preduli saka owah-owahan daya lumahing.Ing kahanan sing padha, efisiensi deposisi Baseline-EWNS mung 56% amarga biaya sing luwih murah (rata-rata 10 elektron saben EWNS).
Ing anjir.5 lan ing meja.2 ngringkes nilai inaktivasi mikroorganisme sing diinokulasi ing permukaan tomat sawise kena pengaruh udakara 40.000 #/cm3 EWNS sajrone 45 menit ing mode paling optimal [-6,5 kV, 4,0 cm].Inoculated E. coli lan Lactobacillus innocuous nuduhake pangurangan sing signifikan saka 3,8 log sajrone paparan 45 menit.Ing kahanan sing padha, S. enterica ngalami penurunan 2.2-log, dene S. cerevisiae lan M. parafortutum ngalami penurunan 1.0-log.
Mikrograf elektron (Gambar 6) nggambarake owah-owahan fisik sing disebabake dening EWNS ing sel Escherichia coli, Streptococcus, lan Lactobacillus sing ora mbebayani sing nyebabake inaktivasi.Bakteri kontrol nduweni membran sel sing utuh, dene bakteri sing katon wis ngrusak membran njaba.
Pencitraan mikroskopik elektron kontrol lan bakteri sing kapapar nuduhake karusakan membran.
Data babagan sifat fisikokimia saka EWNS sing dioptimalake sacara bebarengan nuduhake yen sifat (muatan permukaan lan isi ROS) saka EWNS saya tambah apik dibandhingake karo data baseline EWNS sing diterbitake sadurunge8,9,10,11.Ing sisih liya, ukurane tetep ana ing kisaran nanometer, meh padha karo asil sing dilapurake sadurunge, saéngga bisa tetep ing udhara kanggo wektu sing suwe.Polydispersity sing diamati bisa diterangake kanthi owah-owahan muatan permukaan sing nemtokake ukuran EWNS, acak saka efek Rayleigh, lan potensial coalescence.Nanging, minangka rinci dening Nielsen et al.22, daya lumahing dhuwur nyuda penguapan dening èfèktif nambah energi lumahing / tension saka gulung banyu.Ing publikasi sadurunge8 teori iki dikonfirmasi kanthi eksperimen kanggo microdroplets 22 lan EWNS.Mundhut biaya sajrone lembur uga bisa mengaruhi ukuran lan nyumbang kanggo distribusi ukuran sing diamati.