Spas ji bo serdana Nature.com.Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgirîya CSS-ê sînordar e.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Di vê navberê de, ji bo misogerkirina piştgirîya domdar, em ê malperê bê şêwaz û JavaScript pêşkêş bikin.
Carouselek ku di heman demê de sê slaytan nîşan dide.Bişkokên Pêşî û Paşê bikar bînin da ku di yek carê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên sliderê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her carê de di sê slaytan de bigerin.
Di van demên dawî de, platformek antîmîkrobiîkî ya bê kîmyewî ya ku li ser nanoteknolojiyê bi karanîna nanostrukturên avê yên sûnî (EWNS) ve hatî çêkirin, hate pêşve xistin.EWNS xwedan barek rûkala bilind e û bi celebên oksîjenê yên reaktîf (ROS) têr in ku dikarin bi hejmarek mîkroorganîzmeyan re têkilî daynin û neçalak bikin, tevî pathogenên xwarinê.Li vir tê destnîşan kirin ku taybetmendiyên wan di dema sentezkirinê de dikarin baş werin guheztin û xweşbîn kirin da ku potansiyela xweya antîbakteriyal zêde bikin.Platforma laboratîfê ya EWNS hate sêwirandin ku bi guheztina pîvanên hevsengiyê ve taybetmendiyên EWNS-ê baş rast bike.Taybetmendiya taybetmendiyên EWNS (bar, mezinahî û naveroka ROS) bi karanîna rêbazên analîtîk ên nûjen.Wekî din, ew ji bo potansiyela neçalakkirina mîkrobîkî ya li hember mîkroorganîzmayên xwarinê yên wekî Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum û Saccharomyces cerevisiae hatin nirxandin.Encamên ku li vir têne pêşkêş kirin destnîşan dikin ku taybetmendiyên EWNS dikarin di dema sentezkirinê de baş werin guheztin, ku di encamê de zêdebûnek berbiçav a karbidestiya neçalakbûnê çêdike.Bi taybetî, barkirina rûvî bi çarçoveyek zêde bû û celebên oksîjenê yên reaktîf zêde bûn.Rêjeya rakirina mîkrobial bi mîkrobialî ve girêdayî bû û ji 1.0 heta 3.8 log piştî 45 hûrdeman rûdanek bi dozek aerosolê ya 40,000 #/cc EWNS ve girêdayî bû.
Germbûna mîkrobial sedema sereke ya nexweşiya xwarinê ye ku ji ber ketina pathogen an toksînên wan çêdibe.Tenê li Dewletên Yekbûyî, nexweşiyên xwarinê her sal dibe sedema nêzîkê 76 mîlyon nexweşiyan, 325,000 razandinên nexweşxaneyê, û 5,000 mirinan1.Wekî din, Wezareta Çandiniyê ya Dewletên Yekbûyî (USDA) texmîn dike ku zêde vexwarina hilberên nû ji% 48-ê hemî nexweşiyên ku ji xwarinê têne ragihandin li Dewletên Yekbûyî berpirsiyar e2.Mesrefa nexweşî û mirina ku ji hêla patojenên xwarinê ve têne çêkirin li Dewletên Yekbûyî pir zêde ye, ji hêla Navendên Kontrolkirin û Pêşîlêgirtina Nexweşan (CDC) ve salê zêdetirî 15.6 mîlyar dolarê Amerîkî tê texmîn kirin3.
Heya nuha, destwerdanên antîmîkrobîkî yên kîmyewî4, radyasyon5 û termal6 ji bo dabînkirina ewlehiya xwarinê bi piranî li ser xalên kontrolê yên krîtîk (CCP) yên li ser zincîra hilberînê (bi gelemperî piştî dirûnê û / an di dema pakkirinê de) li şûna domdar têne kirin.bi vî awayî, ew ji bo cross-tevlîhevbûnê ne.7. Kontrolkirina çêtir a nexweşiyên ku ji xwarinê çêdibin û xerabûna xwarinê pêdivî bi destwerdanên antîmîkrobial ên ku bi potansiyel dikarin li seranserê berdewamiya cot-to-sifrê werin sepandin di heman demê de bandora jîngehê û lêçûn kêm bikin.
Di van demên dawî de, platformek antîmîkrobial a bê kîmyewî, li ser nanoteknolojiyê hate pêşve xistin ku dikare bi karanîna nanostrukturên ava sûnî (EWNS) bakteriyên rûkal û hewayê neçalak bike.EWNS bi karanîna du pêvajoyên paralel, elektrospray û ionîzasyona avê hate sentez kirin (Hêjîrêk 1a).Lêkolînên berê destnîşan kirin ku EWNS xwedan komek taybetî ya taybetmendiyên laşî û biyolojîkî ye8,9,10.EWNS xwedan navgînek 10 elektron ji her avahiyekê û mezinahiya nanopîvana navînî 25 nm (Hêjîrê. 1b,c) 8,9,10 e.Wekî din, rezonansa spinê ya elektronê (ESR) nîşan da ku EWNS hejmareke mezin ji cureyên oksîjenê yên reaktîf (ROS), bi giranî radîkalên hîdroksîl (OH•) û superoksît (O2-) vedihewîne (Fig. 1c)8.EVNS demeke dirêj di hewayê de ye û dikare bi mîkroorganîzmayên ku li hewayê sekinîne û li ser rûyê erdê hene, li hev bike, barê ROS-a xwe radest bike û bibe sedema bêaktîvkirina mîkroorganîzmeyan (Hêjî. 1d).Van lêkolînên destpêkê jî destnîşan kirin ku EWNS dikare bi bakteriyên cihêreng ên gram-neyînî û gram-erênî, tevî mycobacteria, li ser rûdan û hewayê re têkilî daynin û neçalak bikin.Mîkroskopiya elektronê ya veguheztinê nîşan da ku neçalakbûn ji ber têkdana parzûna şaneyê çêbûye.Wekî din, lêkolînên înhalasyonê yên akût destnîşan kirin ku dozên bilind ên EWNS nabin sedema zirara pişikê an iltîhaba 8 .
(a) Elektrospray dema ku voltaja bilind di navbera lûleya kapîlar a ku şilek û elektrodek dijber tê de tê sepandin pêk tê.(b) Serîlêdana tansiyona bilind di du fenomenên cihêreng de encam dide: (i) elektrosperkirina avê û (ii) pêkhatina celebên oksîjenê yên reaktîf (îyon) yên ku di EWNS de hatine girtin.(c) Struktura yekta ya EWNS.(d) Ji ber xwezaya xwe ya nanopîvan, EWNS pir mobîl in û dikarin bi pathogenên hewayê re têkilî daynin.
Kapasîteya platforma antîmîkrobî ya EWNS ji bo neçalakkirina mîkroorganîzmayên xwarinê yên li ser rûyê xwarinên teze jî di van demên dawî de hate destnîşan kirin.Di heman demê de hate destnîşan kirin ku barkirina rûvî ya EWNS bi tevlêbûna zeviyek elektrîkê dikare were bikar anîn da ku bigihîje radestkirina armanc.Wekî din, encamên pêşîn ên ji bo tomatoyên organîk piştî rûdanek 90 hûrdemî li EWNS ya bi qasî 50,000 #/cm3 teşwîq bûn, digel ku mîkroorganîzmayên cûda yên xwarinê yên wekî E. coli û Listeria 11 hatin dîtin.Wekî din, ceribandinên organoleptîk ên pêşîn li gorî tomatoyên kontrolê ti bandorên hestî nîşan nedan.Her çend ev encamên neçalakkirinê yên destpêkê ji bo serîlêdanên ewlehiya xwarinê teşwîq dikin tewra di dozên EWNS yên pir kêm ên 50,000#/cc de jî.Binêrin, diyar e ku potansiyelek neçalakbûnê ya bilind dê sûdmendtir be da ku xetera enfeksiyonê û xerabûnê bêtir kêm bike.
Li vir, em ê bala xwe bidin lêkolîna xwe li ser pêşkeftina platformek nifşê EWNS da ku meriv birêkûpêkkirina pîvanên sentezê û xweşbînkirina taybetmendiyên fizîkî-kîmyayî yên EWNS-ê çalak bike da ku potansiyela wan a antîbakteryal zêde bike.Bi taybetî, xweşbîniyê balê dikşîne ser zêdekirina lêçûna rûyê wan (ji bo baştirkirina radestkirina armanckirî) û naveroka ROS (ji bo baştirkirina kargêriya neçalakkirinê).Taybetmendiyên fizîkî-kîmyayî yên xweşbînkirî (mezin, bar û naveroka ROS) bi karanîna rêbazên analîtîk ên nûjen destnîşan bikin û mîkroorganîzmayên xwarinê yên hevpar ên wekî E. .
EVNS bi elektrospraykirina hevdem û ionîzasyona ava paqijiya bilind (18 MΩ cm-1) hate sentez kirin.Nebulîzatora elektrîkê 12 bi gelemperî ji bo atomkirina şikilan û senteza polîmer û perçeyên seramîk 13 û fîberên 14 yên bi pîvana kontrolkirî tê bikar anîn.
Wekî ku di weşanên berê 8, 9, 10, 11 de hate berfireh kirin, di ceribandinek tîpîk de, voltaja bilind di navbera kapîlarek metal û elektrodek dijber a zevî de hate sepandin.Di vê pêvajoyê de du diyardeyên cuda çêdibin: i) elektrospray û ii) iyonîzasyona avê.Zeviyek elektrîkî ya bihêz di navbera her du elektrodê de dibe sedem ku barên neyînî li ser rûyê ava kondenskirî çêbibin û di encamê de konên Taylor çêbibin.Di encamê de, dilopên avê yên pir barkirî çêdibin, yên ku berdewam dikin perçeyên piçûktir, mîna teoriya Rayleigh16.Di heman demê de, zeviyên elektrîkê yên bihêz dibin sedem ku hin molekulên avê ji hev veqetin û elektronan jê qut bikin (ionize), ku dibe sedema çêbûna hejmareke mezin ji cureyên oksîjenê yên reaktîf (ROS)17.Di heman demê de ROS18-ê hatî hilberandin di EWNS de hate girtin (Wêne. 1c).
Li ser hêjîrê.2a pergala hilberîna EWNS-ê di vê lêkolînê de di senteza EWNS de hatî pêşve xistin û bikar anîn destnîşan dike.Ava paqijkirî ya ku di şûşeyek girtî de hatî hilanîn, bi lûleyek Teflon (2 mm dirêjahiya hundurîn) ve di nav derziyek pola zengarnegir a 30G (kapîlara metal) de hate xwarin.Herikîna avê ji hêla zexta hewayê ya hundurê şûşeyê ve tê kontrol kirin, wekî ku di jimar 2b de tê xuyang kirin.Derzî li ser konsolek Teflon tête danîn û dikare bi destan li dûrek diyarkirî ji elektrodê dijber were sererast kirin.Elektroda kontra dîskek aluminiumê ya paqijkirî ye ku di navendê de qulikek ji bo nimûneyê heye.Li binê elektrodê jimarvan fîşekek nimûneyê ya aluminiumê heye, ku bi riya benderek nimûneyê bi cîhana ceribandinê ya mayî ve girêdayî ye (Hêjîrêl 2b).Ji bo ku ji berhevkirina bargiraniyê dûr nekevin ku dikare xebata nimûnerê asteng bike, hemî pêkhateyên nimûnerê bi elektrîkê têne zexm kirin.
(a) Pergala Hilberîna Nanostruktura Avê ya Endezyarkirî (EWNS).(b) Xaçaxa nimûneker û elektrospray, ku pîvanên herî girîng nîşan dide.(c) Sazkirina ezmûnî ji bo neçalakkirina bakteriyan.
Pergala hilberîna EWNS-ê ya ku li jor hatî destnîşan kirin dikare pîvanên xebitandinê yên sereke biguhezîne da ku birêkûpêkkirina taybetmendiyên EWNS hêsantir bike.Voltaja hatî sepandin (V), dûrahiya di navbera derzî û elektroda dijber (L), û herikîna avê (φ) di nav kapilarê de eyar bikin da ku taybetmendiyên EWNS-ê baş rast bikin.Sembola ji bo temsîlkirina hevbendiyên cihê tê bikaranîn: [V (kV), L (cm)].Herikîna avê eyar bikin da ku konek Taylor a domdar a komek diyar [V, L] bistînin.Ji bo mebestên vê lêkolînê, pîvana aperture ya elektrodê dijber (D) li 0,5 înç (1,29 cm) hate girtin.
Ji ber geometrî û asimetrîya tixûbdar, hêza qada elektrîkê ji prensîbên yekem nayê hesibandin.Di şûna wê de, nermalava QuickField™ (Svendborg, Danîmarka)19 ji bo hesabkirina qada elektrîkê hate bikar anîn.Qada elektrîkê ne yekreng e, ji ber vê yekê nirxa qada elektrîkê ya li serê kapilarê wekî nirxek referansê ji bo veavakirinên cihêreng hate bikar anîn.
Di dema lêkolînê de, çend berhevokên voltajê û dûrbûna di navbera derzî û elektroda dijber de di warê damezrandina konê Taylor, aramiya konê Taylor, aramiya hilberîna EWNS, û dubarebûnê de hatin nirxandin.Di Tabloya Pêvek S1 de hevbendên cihêreng têne destnîşan kirin.
Derketina pergala hilberîna EWNS rasterast bi Analîzatorek Mezinahiya Parçeyên Mobility Scanning (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) ve ji bo pîvandina jimareya pirtikê, û her weha bi Elektrometreyek Faraday a Aerosol (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN) ve hate girêdan.) ji bo herikên aerosolê wekî ku di weşana meya berê de hatî destnîşan kirin hate pîvandin.Hem SMPS û hem jî elektrometra aerosolê bi rêjeya herikîna 0,5 L/min (herikîna nimûneya tevayî 1 L/min) nimûne kirin.Hêjmara hûrgelê û herikîna aerosolê ji bo 120 çirkeyan hate pîvandin.Pîvandin 30 caran tê dubare kirin.Li ser bingeha pîvandinên heyî, bareya aerosolê ya giştî tê hesibandin û lêçûna navînî ya EWNS ji bo hejmareke giştî ya diyarkirî ya perçeyên EWNS yên hilbijartî tê texmîn kirin.Mesrefa navînî ya EWNS dikare bi karanîna Wekhevî (1) were hesibandin:
li cihê ku IEl herikîna pîvandinê ye, NSMPS kombûna dîjîtal e ku bi SMPS-ê tê pîvandin, û φEl rêjeya herikîna her elektrometerê ye.
Ji ber ku nemahiya nisbî (RH) bandorê li barkirina rûxê dike, germahî û (RH) di dema ceribandinê de bi rêzê li %21 û %45 sabît hatin hiştin.
Mîkroskopa hêza atomî (AFM), Asylum MFP-3D (Lêkolîna Penaberiyê, Santa Barbara, CA) û sondaya AC260T (Olympus, Tokyo, Japonya) ji bo pîvandina mezinahî û temenê EWNS hatin bikar anîn.Frekansa şopandina AFM 1 Hz bû, qada şopandinê 5 μm × 5 μm, û 256 xetên şopandinê bû.Hemî wêne bi karanîna nermalava Penaberiyê (navbera maskê 100 nm, bendava 100 êvarê) ketin ber rêzkirina wêneya rêza 1emîn.
Qaça ceribandinê hate rakirin û rûbera mîkayê li dûrahiya 2.0 cm ji elektroda dijber ji bo demek navînî 120 s hate danîn da ku ji berhevbûna parçikan û avakirina dilopên nerêkûpêk li ser rûyê mîkayê dûr nekevin.EWNS rasterast li ser rûyê mîkaya ku nû hatî birîn (Ted Pella, Redding, CA) hate rijandin.Wêneya rûbera mîka yekser piştî şilkirina AFM.Goşeya pêwendiya rûbera mîkaya neguhêrbar a nû jêkirî nêzî 0° ye, ji ber vê yekê EVNS li ser rûyê mîkayê di forma qubeyê de tê belav kirin.Pîvana (a) û bilindahiya (h) ya dilopên belavker rasterast ji topografya AFM hate pîvandin û ji bo hesabkirina qebareya belavbûna qubeya EWNS bi karanîna rêbaza meya berê pejirandî hate bikar anîn.Bihesibînin ku EWNS-ya serhêl xwedî heman cildê ye, pîvana hevwate dikare bi karanîna Hevkêşana (2) were hesibandin:
Li ser bingeha rêbaza meya berê ya pêşkeftî, xefikek spinê ya resonansê ya elektronîkî (ESR) hate bikar anîn da ku hebûna navbeynkarên radîkal ên demkurt di EWNS de kifş bike.Aerosol bi navgînek 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) ku tê de çareseriyek 235 mM ya DEPMPO (5-(diethoksyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) vedihewîne (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Hemî pîvandinên ESR-ê bi karanîna spektrometerek Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) û şaneyek panelê ya daîre hatin kirin.Ji bo berhevkirin û analîzkirina daneyan nermalava Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) hate bikar anîn.Diyarkirina taybetmendiyên ROS tenê ji bo komek şert û mercên xebitandinê [-6,5 kV, 4,0 cm] hate kirin.Pîvana EWNS bi karanîna SMPS-ê piştî hesabkirina windahiyên EWNS di bandorker de hate pîvandin.
Asta Ozonê bi karanîna 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co) 8,9,10 hate şopandin.
Ji bo hemî taybetmendiyên EWNS, nirxa navîn wekî nirxa pîvanê tê bikar anîn, û veguheztina standard wekî xeletiya pîvandinê tê bikar anîn.Testên T-ê hatin kirin da ku nirxên taybetmendiyên EWNS yên xweşbînkirî bi nirxên têkildar ên bingehîn EWNS re bidin hev.
Figure 2c pergalek barîna elektrostatîk (EPES) ya ku berê hatî pêşkeftin û karakterîzekirî nîşan dide ku dikare ji bo radestkirina armanckirî ya EWNS li ser rûyê erdê were bikar anîn.EPES barên EVNS bikar tîne ku di bin bandora zeviyek elektrîkî ya bihêz de rasterast berbi rûyê armancê ve têne "rêber kirin".Hûrguliyên pergala EPES di weşanek vê dawiyê de ji hêla Pyrgiotakis et al.11 .Bi vî rengî, EPES ji jûreyek PVC-ya çapkirî ya 3D ya bi lûtkeyên hûrkirî pêk tê û du pola zengarnegir a paralel (304 pola zengarnegir, bi neynikê pêçandî) li navendê 15,24 cm ji hev dûr in.Tablo bi çavkaniyek voltaja bilind a derveyî ve (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY) ve hatin girêdan, plakaya jêrîn her gav bi voltaja erênî ve girêdayî bû, û plakaya jorîn her gav bi erdê ve (erdê herikîn) ve girêdayî bû.Dîwarên odeyê bi pelê aluminiumê ve hatine nixumandin, ku bi elektrîkê ve girêdayî ye ku pêşî li windabûna perçeyan bigire.Odeyê xwedan deriyek barkirinê ya pêşîn e ku dihêle ku rûvên ceribandinê li ser stûnên plastîk ên ku wan li jor plakaya metalî ya jêrîn bilind dikin werin danîn da ku ji destwerdana voltaja bilind dûr nekevin.
Karbidestiya depokirina EWNS di EPES de li gorî protokolek berê ya pêşkeftî ya ku di Figure Pêvek S111 de hatî destnîşan kirin hate hesibandin.
Wekî jûreyek kontrolê, jûreyek herikîna silindirîkî ya duyemîn bi rêzê bi pergala EPES ve hate girêdan, ku tê de parzûnek HEPA ya navîn hate bikar anîn da ku EWNS jê bibe.Wekî ku di Figure 2c de tê xuyang kirin, aerosol EWNS di nav du odeyên çêkirî de hate pomp kirin.Parzûna di navbera jûreya kontrolê û EPES de her EWNS ya mayî ji holê radike û di encamê de heman germahî (T), nemahiya têkildar (RH) û asta ozonê çêdibe.
Hatiye dîtin ku mîkroorganîzmayên girîng ên xwarinê xwarinên teze wek E. coli (ATCC #27325), nîşana fekalê, Salmonella enterica (ATCC #53647), pathogenê xwarinê, Listeria bê zirar (ATCC #33090), cîgir ji bo Listeria ya pathogenîk (cemocytogenes ATCC,ManassaomycATces, ji ceyraneya patogenîk a ku ji ceyranê (cemocytogenesATCC,ManassaomycATces,ManassaomycATces, ceribandî) tê girtin) pîs dike. CC #4098), cîgirek hevîrtirşkê xerabûyî, û bakteriyek neçalakkirî ya berxwedêrtir, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Ji sûka xweya herêmî qutiyên birêkûpêk ên tiriyê organîk bikirin û heya ku bikar bînin (heta 3 rojan) di 4°C de bihêlin.Tomatoyên ceribandinê hemî heman mezinahî bûn, bi qasê 1/2 înç.
Protokolên çand, derzîlêdan, xuyangkirin, û hejmartina koloniyê di weşana meya berê de bi hûrgulî û di Daneyên Pêvek de hatine hûrgulî kirin.Bandoriya EWNS bi danasîna tomatoyên derzîlêdanê li 40,000 #/cm3 ji bo 45 hûrdeman hate nirxandin.Bi kurtasî, sê tomato ji bo nirxandina mîkroorganîzmayên zindî di dema t = 0 min de hatin bikar anîn.Sê tomato di EPES-ê de hatin danîn û bi 40,000 #/cc (EWNS tomatoyên eşkerekirî) ji EWNS re hatin danîn û sêyên mayî jî di odeya kontrolê de hatin danîn (tomatoyên kontrolê).Pêvajoya zêde ya tomato di her du koman de nehat kirin.Tomatoyên bi EWNS-ê û tomatoyên kontrolê piştî 45 hûrdeman hatin rakirin da ku bandora EWNS binirxînin.
Her ceribandinek sê caran hate kirin.Analîzkirina daneyan li gorî protokola ku di Daneyên Pêvek de hatî destnîşan kirin hate kirin.
Mekanîzmayên neçalakkirinê bi rijandina nimûneyên EWNS yên vekirî (45 hûrdem li 40,000 #/cm3 EWNS kombûna aerosolê) û nimûneyên ne-tîrajkirî yên bakteriyên bêzerar E. coli, Salmonella enterica û Lactobacillus hatin nirxandin.Parçeyên di 2,5% glutaraldehyde, 1,25% paraformaldehyde û 0,03% picric acid di tampon 0,1 M sodyum cacodylate (pH 7,4) de 2 demjimêran li germahiya odeyê hatine sabît kirin.Piştî şuştinê, 2 saetan bi 1% osmium tetroksîd (OsO4)/1,5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) 2 saetan bişon, 3 caran di nav avê de bişon û 1 saetê di nav 1% uranyl acetate de bişon, dûv re du caran di avê de bişon, dûv re 50%, 07% alkolê 10% dehydrate bike.Dûv re nimûn 1 saetê di nav oksîdê propîlenê de hatin danîn û bi tevliheviyek 1:1 ya oksîdê propylene û TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) hatin rijandin.Nimûne di TAAB Eponê de hatin bicihkirin û 48 saetan di 60°C de polîmerîze kirin.Rezîna granular a saxkirî ji hêla TEM-ê ve bi karanîna mîkroskopa elektronîkî ya veguheztinê ya kevneşopî JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japonya) hate qut kirin û xuyang kirin ku bi kamerayek AMT 2k CCD (Teknîkên Mîkroskopiya Pêşkeftî, Corp., Woburn, Massachusetts, USA) ve hatî çêkirin.
Hemî ceribandin sê caran hatin kirin.Ji bo her xala demê, şuştinên bakterî sê caran hatin çandin, di encamê de bi tevahî neh xalên daneyê ji her xalê re, navînî ya ku ji bo wê mîkroorganîzma taybetî wekî berhevoka bakterî hate bikar anîn.Veguheztina standard wekî xeletiya pîvandinê hate bikar anîn.Hemî xal têne hesibandin.
Logarîtma kêmbûna giraniya bakteriyan li gorî t = 0 min bi formula jêrîn hate hesibandin:
ku C0 kombûna bakteriyan di nimûneya kontrolê de di dema 0 de ye (ango piştî zuwabûna rûberê lê berî ku di odeyê de were danîn) û Cn kombûna bakteriyan li ser rûxê piştî n hûrdeman xuyangê ye.
Ji bo hesabkirina hilweşîna xwezayî ya bakteriyan di dema rûdana 45 hûrdemî de, kêmbûna têketinê li gorî kontrolê piştî 45 hûrdeman jî wiha hate hesibandin:
ku Cn kombûna bakteriyan di nimûneya kontrolê de di dema n de ye û Cn-Control di dema n de giraniya bakteriyên kontrolê ye.Daneyên li gorî kontrolê wekî kêmkirina têketinê têne pêşkêş kirin (ne xuyangkirina EWNS).
Di dema lêkolînê de, çend berhevokên voltajê û dûrbûna di navbera derzî û elektroda dijber de di warê damezrandina konê Taylor, aramiya konê Taylor, aramiya hilberîna EWNS, û dubarebûnê de hatin nirxandin.Di Tabloya Pêvek S1 de hevbendên cihêreng têne destnîşan kirin.Du dozên ku taybetmendiyên îstîqrar û ji nû ve têne hilberandin (Taylor cone, nifşê EWNS, û aramî bi demê re) ji bo lêkolînek berfireh hatin hilbijartin.Li ser hêjîrê.Xiflteya 3 di her du rewşan de encamên ji bo barkirin, mezinahî û naveroka ROS-ê nîşan dide.Encam di Tablo 1-ê de jî têne xuyang kirin. Ji bo referansê, hem jimar 3 û hem jî tablo 1 taybetmendiyên EWNS8, 9, 10, 11 yên ne-optîmîzekirî yên berê hatine sentezkirin (xebata bingehîn-EWNS) dihewîne.Hesabên girîngiya îstatîstîkî bi karanîna t-testek du-alî di Tabloya Pêvek S2 de ji nû ve têne weşandin.Wekî din, daneyên pêvek vekolînên li ser bandora pîvana qulika nimûneya elektrodê ya dijber (D) û dûrahiya di navbera elektroda zevî û tîpa (L) de hene (Wêneyên Pêvek S2 û S3).
(ac) Dabeşkirina mezinahiyê ji hêla AFM ve hatî pîvandin.(df) Taybetmendiya barkirina rûvî.(g) Taybetmendiya ROS ya EPR.
Di heman demê de girîng e ku were zanîn ku ji bo hemî şert û mercên jorîn, herika ionîzasyonê ya pîvandî di navbera 2 û 6 μA û voltaja di navbera -3.8 û -6.5 kV de bû, di encamê de ji bo vê modula pêwendiya hilberîna EWNS ya yekane xerckirina hêzê ji 50 mW kêmtir bû.Her çend EWNS di bin zexta bilind de hate sentez kirin jî, asta ozonê pir kêm bû, qet ji 60 ppb derbas nedikir.
Zêde jimar S4 zeviyên elektrîkê yên simulkirî ji bo senaryoyên [-6,5 kV, 4,0 cm] û [-3,8 kV, 0,5 cm] nîşan dide.Ji bo senaryoyên [-6,5 kV, 4,0 cm] û [-3,8 kV, 0,5 cm], hesabên zeviyê bi rêzdarî 2 × 105 V/m û 4,7 × 105 V/m in.Ev tê payîn, ji ber ku di rewşa duyemîn de rêjeya voltaja-dûrbûnê pir zêde ye.
Li ser hêjîrê.3a,b pîvana EWNS-ê ku bi AFM8-ê hatî pîvandin nîşan dide.Rêjeyên navînî yên EWNS-ê yên hesabkirî ji bo nexşeyên [-6,5 kV, 4,0 cm] û [-3,8 kV, 0,5 cm], bi rêzê 27 nm û 19 nm bûn.Ji bo senaryoyên [-6,5 kV, 4,0 cm] û [-3,8 kV, 0,5 cm], veguheztinên standard ên geometrîkî yên belavbûnê bi rêzê ve 1,41 û 1,45 in, ku dabeşek mezinahiya teng nîşan dide.Hem mezinahiya navîn û hem jî veguheztina standarda geometrîkî bi rêzdarî 25 nm û 1.41, bi rêza EWNS-a bingehîn pir nêzik in.Li ser hêjîrê.3c belavkirina mezinahiya bingeha EWNS-ê ya ku bi heman rêbazê di bin heman şertan de tê pîvandin nîşan dide.
Li ser hêjîrê.3d, e encamên taybetmendiya barkirinê nîşan dide.Daneyên pîvandinên navînî yên 30 pîvandinên hevdem ên konsantasyonê (#/cm3) û niha (I) ne.Analîz nîşan dide ku lêçûna navînî li ser EWNS 22 ± 6 e- û 44 ± 6 e- bi rêzê ve ji bo [-6,5 kV, 4,0 cm] û [-3,8 kV, 0,5 cm] ye.Ew li gorî EWNS-ya bingehîn (10 ± 2 e-) bi giranî barên rûkalê bilindtir in, du carî ji senaryoya [-6.5 kV, 4.0 cm] û çar caran ji [-3 .8 kV, 0.5 cm] mezintir in.Xiflteya 3f barkirinê nîşan dide.daneyên ji bo Baseline-EWNS.
Ji nexşeyên berhevkirinê yên jimara EWNS (Wêneyên Pêvek S5 û S6), tê dîtin ku senaryoya [-6,5 kV, 4,0 cm] ji senaryoya [-3,8 kV, 0,5 cm] pirtir pirtir e.Di heman demê de hêjayî gotinê ye ku giraniya hejmara EWNS heya 4 demjimêran hate şopandin (Wêneyên Pêvek S5 û S6), ku îstîqrara nifşê EWNS di her du rewşan de heman astên giraniya hejmara parçikan nîşan da.
Li ser hêjîrê.3g piştî derxistina kontrola EWNS ya optimîzekirî (paşxane) li [-6,5 kV, 4,0 cm] spektruma EPR nîşan dide.Di xebatek ku berê hatî weşandin de spektrên ROS jî bi senaryoya Baseline-EWNS re hatin berhev kirin.Hejmara EWNS-ên ku bi xefikên spin re reaksiyon dikin wekî 7,5 × 104 EWNS/s hate hesibandin, ku dişibihe Baseline-EWNS8-a berê hatî weşandin.Spektrên EPR bi zelalî hebûna du cûreyên ROS-ê nîşan da, ku O2- cureyê serdest e û OH• kêm zêde ye.Wekî din, danberhevek rasterast a tundûtûjên lûtkeyê destnîşan kir ku EWNS-ya xweşbînkirî li gorî EWNS-ya bingehîn xwedî naverokek ROS-a girîngtir bû.
Li ser hêjîrê.4 di EPES de karbidestiya depokirina EWNS nîşan dide.Daneyên di tabloya I de jî têne kurt kirin û bi daneya EWNS ya orîjînal re têne berhev kirin.Ji bo her du rewşên EUNS, depokirin di voltaja kêm a 3.0 kV de jî nêzî %100 e.Bi gelemperî, 3.0 kV ji bo 100% hilweşandinê bes e, bêyî ku guheztina barkirina rûkalê hebe.Di bin heman şert û mercan de, karbidestiya hilweşandinê ya Baseline-EWNS ji ber barê wan kêmtir (navînî 10 elektron li ser EWNS) tenê% 56 bû.
Li ser hêjîrê.5 û di tabloyê de.2 nirxa neçalakbûnê ya mîkroorganîzmayên ku li ser rûbera tomatoyan hatine neqişandin piştî ku bi qasî 40,000 #/cm3 EWNS ji bo 45 hûrdeman di moda optimum [-6,5 kV, 4,0 cm] de hatine vedan kurte dike.E. coli û Lactobacillus innocuous yên înokûlasyonî di dema 45 hûrdeman de kêmbûnek girîng 3,8 log nîşan dan.Di bin heman şertan de, S. enterica 2,2-log kêm bû, lê S. cerevisiae û M. parafortutum 1,0-log kêm bûn.
Mîkrografên elektronîkî (Wêne 6) guheztinên laşî yên ku ji hêla EWNS ve li ser şaneyên Escherichia coli, Streptococcus û Lactobacillus ên bêzerar çêdibin destnîşan dikin ku dibin sedema neçalakkirina wan.Bakteriya kontrolê parzûnên hucreyê yên saxlem hebûn, dema ku bakteriyên xuyakirî zirarê dabûn membranên derve.
Wêneya mîkroskopî ya elektron a kontrolê û bakteriyên vekirî zirara membranê eşkere kir.
Daneyên li ser taybetmendiyên fizîkî-kîmyayî yên EWNS-ya xweşbînkirî bi hev re destnîşan dikin ku taybetmendiyên (barê rûberê û naveroka ROS) ya EWNS-ê li gorî daneyên bingehîn ên EWNS-ê yên berê hatine weşandin8,9,10,11 bi girîngî çêtir bûne.Ji hêla din ve, mezinahiya wan di nav rêza nanometer de ma, pir dişibihe encamên ku berê hatine ragihandin, hişt ku ew ji bo demên dirêj li hewa bimînin.Polydispersity-ya dîtbar dikare bi guherînên barkirina rûkalê yên ku mezinahiya EWNS, rasthatîbûna bandora Rayleigh, û hevgirtina potansiyel diyar dikin ve were rave kirin.Lêbelê, wekî ku ji hêla Nielsen et al.22, barkirina rûkala bilind bi zêdekirina bi bandor enerjiya rûkal / tansiyona dilopa avê evaporasyonê kêm dike.Di weşana meya berê8 de ev teorî bi ceribandinê ji bo mîkrodropên 22 û EWNS hate pejirandin.Wendakirina lêçûnê di dema zêde de jî dikare bandorê li mezinahiyê bike û beşdarî dabeşkirina mezinahiya dîtbar bibe.