ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ທ່ານກຳລັງໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບລຸ້ນທີ່ມີການຮອງຮັບ CSS ທີ່ຈຳກັດ. ເພື່ອປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼືປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ນອກຈາກນັ້ນ, ເພື່ອຮັບປະກັນການຮອງຮັບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາສະແດງເວັບໄຊທ໌ໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ແລະ JavaScript.
ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ແພລດຟອມຕ້ານເຊື້ອຈຸລິນຊີທີ່ບໍ່ມີສານເຄມີໂດຍອີງໃສ່ເທັກໂນໂລຢີນາໂນໂດຍໃຊ້ໂຄງສ້າງນາໂນນ້ຳທຽມ (EWNS) ໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນ. EWNS ມີປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນສູງ ແລະ ອຸດົມໄປດ້ວຍຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ROS) ທີ່ສາມາດພົວພັນກັບ ແລະ ເຮັດໃຫ້ຈຸລິນຊີຈຳນວນໜຶ່ງບໍ່ເຄື່ອນໄຫວ, ລວມທັງເຊື້ອພະຍາດທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານ. ໃນທີ່ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄຸນສົມບັດຂອງມັນໃນລະຫວ່າງການສັງເຄາະສາມາດຖືກປັບແຕ່ງ ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບເພື່ອເພີ່ມທ່າແຮງຕ້ານເຊື້ອແບັກທີເຣຍຂອງພວກມັນຕື່ມອີກ. ແພລດຟອມຫ້ອງທົດລອງ EWNS ໄດ້ຖືກອອກແບບມາເພື່ອປັບປຸງຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS ໂດຍການປ່ຽນແປງພາລາມິເຕີການສັງເຄາະ. ການວິເຄາະລັກສະນະຂອງຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS (ປະຈຸໄຟຟ້າ, ຂະໜາດ, ແລະ ປະລິມານ ROS) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ວິທີການວິເຄາະທີ່ທັນສະໄໝ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຈຸລິນຊີອາຫານເຊັ່ນ Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocua, Mycobacterium para fortitum, ແລະ Saccharomyces cerevisiae ໄດ້ຖືກສັກໃສ່ໜ້າດິນຂອງໝາກເລັ່ນອໍແກນິກເພື່ອປະເມີນທ່າແຮງການເຮັດໃຫ້ຈຸລິນຊີບໍ່ເຄື່ອນໄຫວ. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ນຳສະເໜີຢູ່ທີ່ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS ສາມາດຖືກປັບແຕ່ງໃນລະຫວ່າງການສັງເຄາະ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການເຮັດໃຫ້ບໍ່ເຄື່ອນໄຫວເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາ. ໂດຍສະເພາະ, ປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນເພີ່ມຂຶ້ນສີ່ເທົ່າ, ແລະ ປະລິມານ ROS ເພີ່ມຂຶ້ນ. ອັດຕາການກຳຈັດຈຸລິນຊີແມ່ນຂຶ້ນກັບຈຸລິນຊີ ແລະ ມີຕັ້ງແຕ່ 1.0 ຫາ 3.8 log ຫຼັງຈາກ 45 ນາທີ ຂອງການສຳຜັດກັບປະລິມານສະເປຣ 40,000 #/cm3 EWNS.
ການປົນເປື້ອນຂອງຈຸລິນຊີແມ່ນສາເຫດຫຼັກຂອງການເຈັບເປັນທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານທີ່ເກີດຈາກການກິນເຊື້ອພະຍາດ ຫຼື ສານພິດຂອງມັນ. ການເຈັບເປັນທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານເຮັດໃຫ້ເກີດການເຈັບເປັນປະມານ 76 ລ້ານຄັ້ງ, ການເຂົ້າໂຮງໝໍ 325,000 ຄັ້ງ, ແລະ ການເສຍຊີວິດ 5,000 ຄົນໃນແຕ່ລະປີໃນສະຫະລັດອາເມລິກາພຽງແຫ່ງດຽວ1. ນອກຈາກນັ້ນ, ກະຊວງກະສິກຳສະຫະລັດອາເມລິກາ (USDA) ຄາດຄະເນວ່າການບໍລິໂພກຜະລິດຕະພັນສົດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນແມ່ນສາເຫດຂອງ 48 ເປີເຊັນຂອງການເຈັບເປັນທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານທັງໝົດທີ່ລາຍງານໃນສະຫະລັດອາເມລິກາ2. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການເຈັບເປັນ ແລະ ການເສຍຊີວິດຈາກເຊື້ອພະຍາດທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານໃນສະຫະລັດອາເມລິກາແມ່ນສູງຫຼາຍ, ເຊິ່ງຄາດຄະເນໂດຍສູນຄວບຄຸມ ແລະ ປ້ອງກັນພະຍາດ (CDC) ຫຼາຍກວ່າ 15.6 ຕື້ໂດລາສະຫະລັດຕໍ່ປີ3.
ປະຈຸບັນ, ການແຊກແຊງຕ້ານເຊື້ອຈຸລິນຊີດ້ວຍສານເຄມີ 4, ລັງສີ 5 ແລະ ຄວາມຮ້ອນ 6 ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພຂອງອາຫານສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກຈັດຕັ້ງປະຕິບັດຢູ່ຈຸດຄວບຄຸມທີ່ຈຳກັດ (CCPs) ໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ການຜະລິດ (ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຫຼັງຈາກການເກັບກ່ຽວ ແລະ/ຫຼື ໃນລະຫວ່າງການຫຸ້ມຫໍ່) ແທນທີ່ຈະປະຕິບັດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນລັກສະນະທີ່ຜະລິດຕະພັນສົດມີການປົນເປື້ອນຂ້າມ 7. ການແຊກແຊງຕ້ານເຊື້ອຈຸລິນຊີແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນເພື່ອຄວບຄຸມການເຈັບປ່ວຍທີ່ຕິດຕໍ່ຈາກອາຫານ ແລະ ການເນົ່າເປື່ອຍຂອງອາຫານໃຫ້ດີຂຶ້ນ ແລະ ມີທ່າແຮງທີ່ຈະນຳໃຊ້ໄດ້ທົ່ວທຸກດ້ານຈາກຟາມສູ່ໂຕະອາຫານ. ຜົນກະທົບ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໜ້ອຍລົງ.
ແພລດຟອມຕ້ານເຊື້ອຈຸລິນຊີທີ່ບໍ່ມີສານເຄມີທີ່ອີງໃສ່ເທັກໂນໂລຢີນາໂນໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້ ເພື່ອທຳລາຍເຊື້ອແບັກທີເຣຍເທິງໜ້າດິນ ແລະ ໃນອາກາດໂດຍໃຊ້ໂຄງສ້າງນາໂນນ້ຳທຽມ (EWNS). ສຳລັບການສັງເຄາະ EVNS, ມີສອງຂະບວນການຂະໜານກັນໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ຄື: ການສີດໄຟຟ້າ ແລະ ການໄອອອນໄນເຊຊັນນ້ຳ (ຮູບທີ 1a). ກ່ອນໜ້ານີ້ EWNS ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະ ຊີວະວິທະຍາທີ່ເປັນເອກະລັກ8,9,10. EWNS ມີຄ່າສະເລ່ຍ 10 ເອເລັກຕຣອນຕໍ່ໂຄງສ້າງ ແລະ ຂະໜາດນາໂນແມັດສະເລ່ຍ 25 nm (ຮູບທີ 1b,c)8,9,10. ນອກຈາກນັ້ນ, ການສະທ້ອນການໝຸນຂອງເອເລັກຕຣອນ (ESR) ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ EWNS ປະກອບດ້ວຍອະນຸມູນອິດສະຫຼະອົກຊີເຈນ (ROS) ຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອະນຸມູນໄຮດຣອກຊິວ (OH•) ແລະ ຊຸບເປີອອກໄຊ (O2-) (ຮູບທີ 1c)8. EWNS ຢູ່ໃນອາກາດເປັນເວລາດົນນານ ແລະ ສາມາດປະທະກັບຈຸລິນຊີທີ່ລອຍຢູ່ໃນອາກາດ ແລະ ມີຢູ່ໃນໜ້າດິນ, ສົ່ງ ROS ຂອງມັນ ແລະ ເຮັດໃຫ້ຈຸລິນຊີບໍ່ເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບທີ 1d). ການສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ EWNS ສາມາດພົວພັນກັບ ແລະ ເຮັດໃຫ້ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແກມລົບ ແລະ ແກມບວກຕ່າງໆທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ສຸຂະພາບຂອງປະຊາຊົນຫຼຸດລົງ ລວມທັງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ຕາຍແລ້ວຢູ່ເທິງໜ້າດິນ ແລະ ໃນອາກາດ8,9. ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເຮັດໃຫ້ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຫຼຸດລົງແມ່ນເກີດຈາກການລົບກວນຂອງເຍື່ອຫຸ້ມເຊລ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການສຶກສາການສູດດົມສ້ວຍແຫຼມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການໃຫ້ EWNS ໃນປະລິມານສູງບໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ປອດ ຫຼື ການອັກເສບ8.
(ກ) ການສີດໄຟຟ້າເກີດຂຶ້ນເມື່ອແຮງດັນສູງຖືກນຳໃຊ້ລະຫວ່າງນ້ຳທີ່ມີ capillary ແລະ electrode counter. (ຂ) ການໃຊ້ແຮງດັນສູງເຮັດໃຫ້ເກີດປະກົດການທີ່ແຕກຕ່າງກັນສອງຢ່າງຄື: (i) ການສີດໄຟຟ້າຂອງນ້ຳ ແລະ (ii) ການສ້າງຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ໄອອອນ) ທີ່ຕິດຢູ່ໃນ EWNS. (ຄ) ໂຄງສ້າງທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ EWNS. (ງ) EWNS ມີການເຄື່ອນທີ່ສູງເນື່ອງຈາກລັກສະນະຂະໜາດນາໂນຂອງມັນ ແລະ ສາມາດພົວພັນກັບເຊື້ອພະຍາດທີ່ລອຍຢູ່ໃນອາກາດໄດ້.
ຄວາມສາມາດຂອງແພລດຟອມຕ້ານເຊື້ອຈຸລິນຊີ EWNS ໃນການເຮັດໃຫ້ຈຸລິນຊີທີ່ຕິດຢູ່ໃນອາຫານບໍ່ເຄື່ອນໄຫວຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງອາຫານສົດໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້. ມັນຍັງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະຈຸໜ້າດິນຂອງ EWNS ສາມາດໃຊ້ຮ່ວມກັບສະໜາມໄຟຟ້າເພື່ອການສົ່ງມອບເປົ້າໝາຍໄດ້. ສິ່ງທີ່ສຳຄັນກວ່ານັ້ນ, ຜົນໄດ້ຮັບເບື້ອງຕົ້ນທີ່ມີຄວາມຫວັງຂອງການຫຼຸດຜ່ອນກິດຈະກຳຂອງໝາກເລັ່ນອິນຊີປະມານ 1.4 log ຕໍ່ກັບຈຸລິນຊີອາຫານຕ່າງໆເຊັ່ນ E. coli ແລະ Listeria ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນພາຍໃນ 90 ນາທີຫຼັງຈາກການສຳຜັດກັບ EWNS ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນປະມານ 50,000#/cm311. ນອກຈາກນັ້ນ, ການທົດສອບການປະເມີນທາງດ້ານອະໄວຍະວະເບື້ອງຕົ້ນບໍ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນກະທົບທາງດ້ານອະໄວຍະວະເມື່ອທຽບກັບໝາກເລັ່ນຄວບຄຸມ. ເຖິງແມ່ນວ່າຜົນໄດ້ຮັບການເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນເບື້ອງຕົ້ນເຫຼົ່ານີ້ສັນຍາວ່າຈະມີຄວາມປອດໄພຂອງອາຫານເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນປະລິມານ EWNS ທີ່ຕ່ຳຫຼາຍ 50,000#/cc. ເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນວ່າທ່າແຮງການເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວທີ່ສູງຂຶ້ນຈະເປັນປະໂຫຍດຫຼາຍກວ່າທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຂອງການຕິດເຊື້ອແລະການເນົ່າເປື່ອຍຕື່ມອີກ.
ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາຈະສຸມໃສ່ການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການພັດທະນາແພລດຟອມການສ້າງ EWNS ເພື່ອປັບປຸງຕົວກໍານົດການສັງເຄາະ ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ-ເຄມີຂອງ EWNS ເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍທ່າແຮງຕ້ານເຊື້ອແບັກທີເຣຍຂອງມັນ. ໂດຍສະເພາະ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບໄດ້ສຸມໃສ່ການເພີ່ມປະຈຸພື້ນຜິວຂອງມັນ (ເພື່ອປັບປຸງການສົ່ງມອບເປົ້າໝາຍ) ແລະ ປະລິມານ ROS (ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບການເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ). ການກໍານົດລັກສະນະຂອງຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ-ເຄມີທີ່ດີທີ່ສຸດ (ຂະໜາດ, ປະຈຸ ແລະ ປະລິມານ ROS) ໂດຍໃຊ້ວິທີການວິເຄາະທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ການໃຊ້ຈຸລິນຊີອາຫານທົ່ວໄປເຊັ່ນ E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae ແລະ M. parafortuitum.
EVNS ໄດ້ຖືກສັງເຄາະໂດຍການສີດພົ່ນດ້ວຍໄຟຟ້າ ແລະ ການໄອອອນໄນເຊຊັນພ້ອມໆກັນຂອງນ້ຳທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ (18 MΩ cm–1). ເຄື່ອງປະທຸມໄຟຟ້າ 12 ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້ເພື່ອປະທຸມຂອງແຫຼວ ແລະ ໂພລີເມີສັງເຄາະ ແລະ ອະນຸພາກເຊລາມິກ 13 ແລະ ເສັ້ນໃຍ 14 ທີ່ມີຂະໜາດຄວບຄຸມ.
ດັ່ງທີ່ໄດ້ລະບຸໄວ້ໃນສິ່ງພິມກ່ອນໜ້ານີ້ 8, 9, 10, 11, ໃນການທົດລອງທົ່ວໄປ, ແຮງດັນສູງຈະຖືກນຳໃຊ້ລະຫວ່າງເສັ້ນເລືອດຝອຍໂລຫະ ແລະ ເອເລັກໂຕຣດຕ້ານການທີ່ມີດິນ. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການນີ້, ມີສອງປະກົດການທີ່ແຕກຕ່າງກັນເກີດຂຶ້ນຄື: 1) ການສີດໄຟຟ້າ ແລະ 2) ການໄອອອນໄນເຊຊັນຂອງນ້ຳ. ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ແຮງລະຫວ່າງສອງເອເລັກໂຕຣດເຮັດໃຫ້ເກີດປະຈຸລົບສະສົມຢູ່ເທິງໜ້ານ້ຳທີ່ກັ່ນຕົວ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການກໍ່ຕົວຂອງໂກນເທເລີ. ດັ່ງນັ້ນ, ຢອດນ້ຳທີ່ມີປະຈຸສູງຈຶ່ງຖືກສ້າງຂຶ້ນ, ເຊິ່ງສືບຕໍ່ແຕກອອກເປັນອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍກວ່າ, ອີງຕາມທິດສະດີເຣລີ16. ໃນເວລາດຽວກັນ, ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ແຮງເຮັດໃຫ້ໂມເລກຸນນ້ຳບາງຊະນິດແຕກອອກ ແລະ ແຍກເອເລັກໂຕຣນອອກ (ໄອອອນໄນເຊຊັນ), ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສ້າງປະລິມານຫຼາຍຂອງຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ROS)17. ແພັກເກັດ ROS18 ທີ່ສ້າງຂຶ້ນພ້ອມໆກັນໄດ້ຖືກຫຸ້ມຫໍ່ຢູ່ໃນ EWNS (ຮູບທີ 1c).
ໃນຮູບທີ 2a ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະບົບການຜະລິດ EWNS ທີ່ພັດທະນາ ແລະ ນຳໃຊ້ໃນການສັງເຄາະ EWNS ໃນການສຶກສານີ້. ນ້ຳບໍລິສຸດທີ່ເກັບໄວ້ໃນຂວດປິດໄດ້ຖືກປ້ອນຜ່ານທໍ່ Teflon (ເສັ້ນຜ່າສູນກາງພາຍໃນ 2 ມມ) ໄປຫາເຂັມເຫຼັກສະແຕນເລດ 30G (ເສັ້ນໃຍໂລຫະ). ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2b, ການໄຫຼຂອງນ້ຳຖືກຄວບຄຸມໂດຍຄວາມດັນອາກາດພາຍໃນຂວດ. ເຂັມຖືກຕິດກັບຄອນໂຊນ Teflon ທີ່ສາມາດປັບດ້ວຍຕົນເອງໃຫ້ໄດ້ໄລຍະຫ່າງທີ່ກຳນົດໄວ້ຈາກເອເລັກໂຕຣດຕົວນັບ. ເອເລັກໂຕຣດຕົວນັບແມ່ນແຜ່ນອາລູມິນຽມຂັດເງົາທີ່ມີຮູຢູ່ກາງສຳລັບການເກັບຕົວຢ່າງ. ຢູ່ລຸ່ມເອເລັກໂຕຣດຕົວນັບແມ່ນຊ່ອງທາງເກັບຕົວຢ່າງອາລູມິນຽມ, ເຊິ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງຜ່ານພອດເກັບຕົວຢ່າງ (ຮູບທີ 2b). ອົງປະກອບຂອງເຄື່ອງເກັບຕົວຢ່າງທັງໝົດແມ່ນໄດ້ຕໍ່ສາຍດິນທາງໄຟຟ້າເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການສະສົມຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ອາດຈະເຮັດໃຫ້ການເກັບຕົວຢ່າງອະນຸພາກເສື່ອມໂຊມ.
(ກ) ລະບົບການຜະລິດໂຄງສ້າງນາໂນນ້ຳທີ່ອອກແບບມາເພື່ອການດູດຊຶມນ້ຳ (EWNS). (ຂ) ຮູບຕັດຂວາງຂອງເຄື່ອງເກັບຕົວຢ່າງ ແລະ ໜ່ວຍສີດໄຟຟ້າທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນພາລາມິເຕີທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ. (ຄ) ການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງສຳລັບການສະກັດກັ້ນການເກີດຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣຍ.
ລະບົບການຜະລິດ EWNS ທີ່ໄດ້ອະທິບາຍຂ້າງເທິງນີ້ສາມາດປ່ຽນແປງພາລາມິເຕີການດໍາເນີນງານທີ່ສໍາຄັນເພື່ອອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການປັບແຕ່ງຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS. ປັບແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ (V), ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເຂັມແລະເອເລັກໂຕຣດຕ້ານ (L), ແລະກະແສນໍ້າ (φ) ຜ່ານ capillary ເພື່ອປັບແຕ່ງຄຸນລັກສະນະຂອງ EWNS. ສັນຍາລັກ [V (kV), L (ຊມ)] ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສະແດງເຖິງການປະສົມປະສານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ປັບກະແສນໍ້າເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໂກນ Taylor ທີ່ໝັ້ນຄົງຂອງຊຸດທີ່ແນ່ນອນ [V, L]. ສໍາລັບຈຸດປະສົງຂອງການສຶກສານີ້, ຮູຮັບແສງຂອງເອເລັກໂຕຣດຕ້ານ (D) ໄດ້ຖືກຕັ້ງໄວ້ທີ່ 0.5 ນິ້ວ (1.29 ຊມ).
ເນື່ອງຈາກຮູບຮ່າງ ແລະ ຄວາມບໍ່ສົມດຸນທີ່ຈຳກັດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງບໍ່ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຈາກຫຼັກການທຳອິດ. ແທນທີ່ຈະ, ຊອບແວ QuickField™ (Svendborg, ເດນມາກ)19 ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າ. ສະໜາມໄຟຟ້າບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ, ດັ່ງນັ້ນຄ່າຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ປາຍຂອງ capillary ຈຶ່ງຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຄ່າອ້າງອີງສໍາລັບການຕັ້ງຄ່າຕ່າງໆ.
ໃນລະຫວ່າງການສຶກສາ, ການປະສົມປະສານຫຼາຍໆຄັ້ງຂອງແຮງດັນ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເຂັມ ແລະ ເອເລັກໂຕຣດຕ້ານໄດ້ຖືກປະເມີນໃນແງ່ຂອງການສ້າງໂກນ Taylor, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂກນ Taylor, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງການຜະລິດ EWNS, ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຊ້ຳໄດ້. ການປະສົມປະສານຕ່າງໆແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງເສີມ S1.
ຜົນຜະລິດຂອງລະບົບການຜະລິດ EWNS ໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບເຄື່ອງວັດແທກຂະໜາດອະນຸພາກແບບສະແກນ (SMPS, ຮຸ່ນ 3936, TSI, Shoreview, Minnesota) ເພື່ອວັດແທກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຈຳນວນອະນຸພາກ ແລະ ຖືກນໍາໃຊ້ກັບເຄື່ອງວັດແທກເອເລັກໂຕຣມິເຕີແອໂຣສ Faraday (TSI, ຮຸ່ນ 3068B, Shoreview, USA). MN) ເພື່ອວັດແທກການໄຫຼຂອງແອໂຣສ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນສິ່ງພິມກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ9. ທັງ SMPS ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກເອເລັກໂຕຣມິເຕີແອໂຣສໄດ້ຖືກເກັບຕົວຢ່າງໃນອັດຕາການໄຫຼ 0.5 ລິດ/ນາທີ (ການໄຫຼຂອງຕົວຢ່າງທັງໝົດ 1 ລິດ/ນາທີ). ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງອະນຸພາກ ແລະ ການໄຫຼຂອງແອໂຣສໄດ້ຖືກວັດແທກເປັນເວລາ 120 ວິນາທີ. ເຮັດຊ້ຳການວັດແທກ 30 ເທື່ອ. ປະຈຸໄຟຟ້າແອໂຣສທັງໝົດແມ່ນຄິດໄລ່ຈາກການວັດແທກໃນປະຈຸບັນ, ແລະ ປະຈຸໄຟຟ້າ EWNS ສະເລ່ຍແມ່ນຄາດຄະເນຈາກຈໍານວນອະນຸພາກ EWNS ທັງໝົດທີ່ເກັບຕົວຢ່າງ. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສະເລ່ຍຂອງ EWNS ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ (1):
ບ່ອນທີ່ IEl ແມ່ນກະແສໄຟຟ້າທີ່ວັດແທກໄດ້, NSMPS ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຕົວເລກທີ່ວັດແທກດ້ວຍ SMPS, ແລະ φEl ແມ່ນອັດຕາການໄຫຼໄປຫາເອເລັກໂຕຣມິເຕີ.
ເນື່ອງຈາກຄວາມຊຸ່ມຊື່ນສຳພັດ (RH) ມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະຈຸໄຟຂອງໜ້າດິນ, ອຸນຫະພູມ ແລະ (RH) ຈຶ່ງຖືກຮັກສາໄວ້ທີ່ 21°C ແລະ 45% ຕາມລຳດັບໃນລະຫວ່າງການທົດລອງ.
ກ້ອງຈຸລະທັດແຮງປະລະມານູ (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) ແລະ ໂພຣບ AC260T (Olympus, ໂຕກຽວ, ຍີ່ປຸ່ນ) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອວັດແທກຂະໜາດ ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງ EWNS. ອັດຕາການສະແກນ AFM ແມ່ນ 1 Hz ແລະ ພື້ນທີ່ສະແກນແມ່ນ 5 µm×5 µm ດ້ວຍ 256 ເສັ້ນສະແກນ. ຮູບພາບທັງໝົດໄດ້ຖືກນໍາໄປປັບຮູບລໍາດັບທໍາອິດໂດຍໃຊ້ຊອບແວ Asylum (ໜ້າກາກທີ່ມີລະດັບ 100 nm ແລະ ຂອບເຂດ 100 pm).
ເອົາຊ່ອງທາງເກັບຕົວຢ່າງອອກ ແລະ ວາງໜ້າຜິວໄມກາໄວ້ທີ່ໄລຍະຫ່າງ 2.0 ຊມ ຈາກເອເລັກໂຕຣດຕົວນັບເປັນເວລາສະເລ່ຍ 120 ວິນາທີ ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກ ແລະ ການສ້າງຢອດທີ່ບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີເທິງໜ້າຜິວໄມກາ. EWNS ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ໂດຍກົງກັບໜ້າຜິວໄມກາທີ່ຕັດໃໝ່ໆ (Ted Pella, Redding, CA). ທັນທີຫຼັງຈາກການສີດພົ່ນ, ໜ້າຜິວໄມກາໄດ້ຖືກເບິ່ງເຫັນໂດຍໃຊ້ AFM. ມຸມສຳຜັດໜ້າຜິວຂອງໄມກາທີ່ຕັດໃໝ່ໆທີ່ຍັງບໍ່ໄດ້ດັດແປງແມ່ນໃກ້ກັບ 0°, ດັ່ງນັ້ນ EWNS ຈຶ່ງແຜ່ລາມໄປທົ່ວໜ້າຜິວໄມກາໃນຮູບຊົງໂດມ20. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ (a) ແລະ ຄວາມສູງ (h) ຂອງຢອດກະຈາຍໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍກົງຈາກພູມສັນຖານ AFM ແລະ ໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ປະລິມານການແຜ່ກະຈາຍໂດມ EWNS ໂດຍໃຊ້ວິທີການທີ່ຖືກກວດສອບກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ8. ສົມມຸດວ່າ EVNS ທີ່ມີຢູ່ໃນເຄື່ອງມີປະລິມານດຽວກັນ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງທຽບເທົ່າສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຈາກສົມຜົນ (2):
ອີງຕາມວິທີການທີ່ພັດທະນາມາກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ, ກັບດັກການໝຸນຂອງເອເລັກຕຣອນສະປິນ (ESR) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກວດຫາການມີຢູ່ຂອງອະນຸມູນອິດສະລະທີ່ມີອາຍຸສັ້ນໃນ EWNS. ແອໂຣຊອນໄດ້ຖືກສົ່ງຜ່ານສານລະລາຍທີ່ມີ 235 mM DEPMPO (5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc., Portland, Oregon). ການວັດແທກ EPR ທັງໝົດໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກ Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ແລະອາເຣຂອງຈຸລັງແບນ. ຊອບແວ Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເກັບກຳ ແລະ ວິເຄາະຂໍ້ມູນ. ການກໍານົດລັກສະນະ ROS ໄດ້ຖືກປະຕິບັດພຽງແຕ່ສໍາລັບຊຸດຂອງເງື່ອນໄຂການປະຕິບັດງານ [-6.5 kV, 4.0 cm]. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ EWNS ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ SMPS ຫຼັງຈາກຄໍານຶງເຖິງການສູນເສຍຂອງ EWNS ໃນເຄື່ອງກະທົບ.
ລະດັບໂອໂຊນໄດ້ຖືກຕິດຕາມກວດກາໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງຕິດຕາມກວດກາໂອໂຊນສອງລຳ 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
ສຳລັບຄຸນສົມບັດ EWNS ທັງໝົດ, ຄ່າການວັດແທກແມ່ນຄ່າສະເລ່ຍຂອງການວັດແທກ, ແລະຄວາມຜິດພາດຂອງການວັດແທກແມ່ນຄ່າຜັນປ່ຽນມາດຕະຖານ. ການທົດສອບ t ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອປຽບທຽບຄ່າຂອງຄຸນລັກສະນະ EWNS ທີ່ດີທີ່ສຸດກັບຄ່າທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ EWNS ພື້ນຖານ.
ຮູບທີ 2c ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະບົບການຜ່ານຂອງຝົນໄຟຟ້າສະຖິດ (EPES) ທີ່ພັດທະນາ ແລະ ມີລັກສະນະພິເສດກ່ອນໜ້ານີ້ ເຊິ່ງສາມາດໃຊ້ເພື່ອເປົ້າໝາຍ EWNS11 ໄປຍັງພື້ນຜິວຕ່າງໆ. EPES ໃຊ້ປະຈຸ EWNS ຮ່ວມກັບສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ແຮງເພື່ອ "ຊີ້" ໂດຍກົງໄປທີ່ພື້ນຜິວຂອງເປົ້າໝາຍ. ລາຍລະອຽດຂອງລະບົບ EPES ໄດ້ຖືກນຳສະເໜີໃນສິ່ງພິມທີ່ຜ່ານມາໂດຍ Pyrgiotakis et al.11. ດັ່ງນັ້ນ, EPES ປະກອບດ້ວຍຫ້ອງ PVC ທີ່ພິມ 3D ທີ່ມີປາຍຮູບຈວຍທີ່ມີແຜ່ນໂລຫະສະແຕນເລດສອງແຜ່ນຂະໜານກັນ (ສະແຕນເລດ 304, ຂັດເງົາ) ຢູ່ກາງຫ່າງກັນ 15.24 ຊມ. ກະດານໄດ້ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງແຮງດັນສູງພາຍນອກ (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), ກະດານດ້ານລຸ່ມມີຄ່າບວກສະເໝີ ແລະ ກະດານດ້ານເທິງມີສາຍດິນສະເໝີ (ລອຍຢູ່). ຝາຫ້ອງຖືກປົກຄຸມດ້ວຍແຜ່ນອະລູມິນຽມ, ເຊິ່ງມີສາຍດິນໄຟຟ້າເພື່ອປ້ອງກັນການສູນເສຍອະນຸພາກ. ຫ້ອງດັ່ງກ່າວມີປະຕູໂຫຼດໜ້າທີ່ປິດສະໜິດທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ພື້ນຜິວທົດສອບສາມາດວາງໄວ້ເທິງຊັ້ນວາງພາດສະຕິກ, ຍົກພວກມັນອອກຈາກແຜ່ນໂລຫະດ້ານລຸ່ມເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການແຊກແຊງແຮງດັນສູງ.
ປະສິດທິພາບການວາງຊັ້ນຂອງ EWNS ໃນ EPES ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ຕາມໂປໂຕຄອນທີ່ພັດທະນາໄວ້ກ່ອນໜ້ານີ້ທີ່ມີລາຍລະອຽດຢູ່ໃນຮູບເສີມ S111.
ໃນຖານະທີ່ເປັນຫ້ອງຄວບຄຸມ, ກະແສທີສອງຜ່ານຫ້ອງຮູບຊົງກະບອກແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ແບບອະນຸກົມກັບລະບົບ EPES ໂດຍໃຊ້ຕົວກອງ HEPA ລະດັບກາງເພື່ອກຳຈັດ EWNS. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2c, ສະເປຣย์ EWNS ໄດ້ຖືກສູບຜ່ານສອງຫ້ອງທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນແບບອະນຸກົມ. ຕົວກອງລະຫວ່າງຫ້ອງຄວບຄຸມ ແລະ EPES ຈະກຳຈັດ EWNS ທີ່ຍັງເຫຼືອ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມ (T), ຄວາມຊຸ່ມສຳຜັດ (RH) ແລະ ລະດັບໂອໂຊນຄືກັນ.
ຈຸລິນຊີທີ່ສຳຄັນທີ່ຕິດຕໍ່ທາງອາຫານໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າປົນເປື້ອນຜະລິດຕະພັນສົດເຊັ່ນ: Escherichia coli (ATCC #27325), ຕົວຊີ້ບອກອາຈົມ, Salmonella enterica (ATCC #53647), ເຊື້ອພະຍາດທີ່ຕິດຕໍ່ທາງອາຫານ, Listeria innocua (ATCC #33090), ເຊິ່ງເປັນທາງເລືອກອື່ນແທນເຊື້ອລາ Listeria monocytogenes, Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) ເປັນທາງເລືອກແທນເຊື້ອລາທີ່ເນົ່າເປື່ອຍ, ແລະ Mycobacterium parafortuitous (ATCC #19686) ເປັນເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ມີຊີວິດທີ່ຕ້ານທານຫຼາຍກວ່າ ໄດ້ຖືກຊື້ຈາກ ATCC (Manassas, Virginia).
ຊື້ໝາກເລັ່ນອໍແກນິກຈາກຕະຫຼາດທ້ອງຖິ່ນຂອງທ່ານແບບສຸ່ມ ແລະ ເກັບໄວ້ໃນຕູ້ເຢັນທີ່ 4°C ຈົນກວ່າຈະນຳໃຊ້ (ສູງສຸດ 3 ມື້). ເລືອກໝາກເລັ່ນເພື່ອທົດລອງໃຊ້ຂະໜາດດຽວ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງປະມານ 1/2 ນິ້ວ.
ໂປໂຕຄອນສຳລັບການບົ່ມເຊື້ອ, ການສັກຢາ, ການສຳຜັດ ແລະ ການນັບຈຳນວນກຸ່ມໄດ້ຖືກລະບຸໄວ້ໃນສິ່ງພິມກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ ແລະ ໄດ້ອະທິບາຍລາຍລະອຽດໃນຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ 11. ປະສິດທິພາບຂອງ EWNS ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍການໃຫ້ໝາກເລັ່ນທີ່ສັກເຊື້ອແລ້ວມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ 40,000 #/cm3 ເປັນເວລາ 45 ນາທີ. ໂດຍຫຍໍ້, ໃນເວລາ t = 0 ນາທີ, ໝາກເລັ່ນສາມໜ່ວຍໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປະເມີນຈຸລິນຊີທີ່ຍັງມີຊີວິດຢູ່. ໝາກເລັ່ນສາມໜ່ວຍຖືກວາງໄວ້ໃນ EPES ແລະ ໃຫ້ EWNS ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ 40,000 #/cc (ໝາກເລັ່ນທີ່ສຳຜັດກັບ EWNS) ແລະ ອີກສາມໜ່ວຍຖືກວາງໄວ້ໃນຫ້ອງຄວບຄຸມ (ໝາກເລັ່ນຄວບຄຸມ). ບໍ່ມີກຸ່ມໝາກເລັ່ນໃດໄດ້ຮັບການປຸງແຕ່ງເພີ່ມເຕີມ. ໝາກເລັ່ນ ແລະ ກຸ່ມຄວບຄຸມທີ່ສຳຜັດກັບ EWNS ໄດ້ຖືກເອົາອອກຫຼັງຈາກ 45 ນາທີເພື່ອປະເມີນຜົນກະທົບຂອງ EWNS.
ການທົດລອງແຕ່ລະຄັ້ງໄດ້ຖືກປະຕິບັດເປັນສາມຄັ້ງ. ການວິເຄາະຂໍ້ມູນໄດ້ຖືກປະຕິບັດຕາມໂປໂຕຄອນທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ.
ຕົວຢ່າງເຊື້ອແບັກທີເຣຍ E. coli, Enterobacter, ແລະ L. innocua ທີ່ຖືກສຳຜັດກັບ EWNS (45 ນາທີ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງລະອອງ EWNS 40,000 #/cm3) ແລະ ທີ່ບໍ່ໄດ້ສຳຜັດໄດ້ຖືກບົດເປັນເມັດເພື່ອປະເມີນກົນໄກການເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ຕະກອນໄດ້ຖືກຄົງເປັນເວລາ 2 ຊົ່ວໂມງທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງໃນສານລະລາຍ sodium cacodylate 0.1 M (pH 7.4) ດ້ວຍສານຍຶດຕິດ 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde ແລະ 0.03% picric acid. ຫຼັງຈາກລ້າງແລ້ວ, ພວກມັນໄດ້ຖືກຄົງດ້ວຍ 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) ເປັນເວລາ 2 ຊົ່ວໂມງ, ລ້າງ 3 ຄັ້ງດ້ວຍນ້ຳ ແລະ ບົ່ມໃນ uranyl acetate 1% ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງ, ຈາກນັ້ນລ້າງສອງຄັ້ງດ້ວຍນ້ຳ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແຊ່ນ້ຳດ້ວຍເຫຼົ້າ 50%, 70%, 90%, 100% ເປັນເວລາ 10 ນາທີແຕ່ລະຄັ້ງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນ propylene oxide ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງ ແລະ ແຊ່ດ້ວຍສ່ວນປະສົມ 1:1 ຂອງ propylene oxide ແລະ TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA). ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກຝັງຢູ່ໃນ TAAB Epon ແລະ ປະສົມໂພລີເມີທີ່ອຸນຫະພູມ 60°C ເປັນເວລາ 48 ຊົ່ວໂມງ. ຢາງທີ່ເປັນເມັດທີ່ແຫ້ງແລ້ວໄດ້ຖືກຕັດ ແລະ ເບິ່ງເຫັນໂດຍ TEM ໂດຍໃຊ້ JEOL 1200EX (JEOL, ໂຕກຽວ, ຍີ່ປຸ່ນ), ເຊິ່ງເປັນກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານແບບທຳມະດາທີ່ຕິດຕັ້ງດ້ວຍກ້ອງ CCD AMT 2k (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, MA, USA).
ການທົດລອງທັງໝົດໄດ້ຖືກປະຕິບັດເປັນສາມຊຸດ. ສຳລັບແຕ່ລະຈຸດເວລາ, ການລ້າງເຊື້ອແບັກທີເຣຍໄດ້ຖືກວາງຊ້ອນກັນເປັນສາມຊຸດ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ມີຈຸດຂໍ້ມູນທັງໝົດເກົ້າຈຸດຕໍ່ຈຸດ, ເຊິ່ງຄ່າສະເລ່ຍຂອງມັນຖືກໃຊ້ເປັນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣຍສຳລັບສິ່ງມີຊີວິດສະເພາະນັ້ນ. ຄ່າຜັນປ່ຽນມາດຕະຖານຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຄວາມຜິດພາດໃນການວັດແທກ. ຄະແນນທັງໝົດນັບ.
ລັກະຣິດຂອງການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍເມື່ອທຽບກັບ t = 0 ນາທີໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດຕໍ່ໄປນີ້:
ບ່ອນທີ່ C0 ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍໃນຕົວຢ່າງຄວບຄຸມໃນເວລາ 0 (ເຊັ່ນ: ຫຼັງຈາກໜ້າດິນແຫ້ງແລ້ວ ແຕ່ກ່ອນທີ່ຈະຖືກວາງໄວ້ໃນຫ້ອງ) ແລະ Cn ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຢູ່ເທິງໜ້າດິນຫຼັງຈາກ n ນາທີຂອງການສຳຜັດ.
ເພື່ອພິຈາລະນາເຖິງການເສື່ອມສະພາບຕາມທຳມະຊາດຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍໃນໄລຍະເວລາ 45 ນາທີ, Log-Reduction ຍັງໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ເມື່ອທຽບກັບກຸ່ມຄວບຄຸມໃນເວລາ 45 ນາທີ ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ບ່ອນທີ່ Cn ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍໃນຕົວຢ່າງຄວບຄຸມໃນເວລາ n ແລະ Cn-Control ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຄວບຄຸມໃນເວລາ n. ຂໍ້ມູນຖືກນຳສະເໜີເປັນການຫຼຸດຜ່ອນ log ເມື່ອທຽບກັບການຄວບຄຸມ (ບໍ່ມີການສຳຜັດກັບ EWNS).
ໃນລະຫວ່າງການສຶກສາ, ການປະສົມປະສານຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເຂັມ ແລະ ເອເລັກໂຕຣດຕ້ານໄດ້ຖືກປະເມີນໃນແງ່ຂອງການສ້າງໂກນ Taylor, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂກນ Taylor, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງການຜະລິດ EWNS, ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຊ້ຳອີກ. ການປະສົມປະສານຕ່າງໆແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງເສີມ S1. ສອງກໍລະນີໄດ້ຖືກເລືອກສຳລັບການສຶກສາທີ່ສົມບູນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດທີ່ໝັ້ນຄົງ ແລະ ສາມາດຜະລິດຊ້ຳໄດ້ (ໂກນ Taylor, ການຜະລິດ EWNS, ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງຕາມການເວລາ). ໃນຮູບທີ 3 ສະແດງຜົນໄດ້ຮັບກ່ຽວກັບປະຈຸ, ຂະໜາດ ແລະ ເນື້ອໃນຂອງ ROS ສຳລັບສອງກໍລະນີ. ຜົນໄດ້ຮັບຍັງໄດ້ຖືກສະຫຼຸບຢູ່ໃນຕາຕະລາງທີ 1. ສຳລັບການອ້າງອີງ, ຮູບທີ 3 ແລະ ຕາຕະລາງທີ 1 ປະກອບມີຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS8, 9, 10, 11 ທີ່ສັງເຄາະກ່ອນໜ້ານີ້ທີ່ບໍ່ໄດ້ປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດ (ເສັ້ນຖານ-EWNS). ການຄິດໄລ່ຄວາມສຳຄັນທາງສະຖິຕິໂດຍໃຊ້ການທົດສອບ t ສອງຫາງໄດ້ຖືກເຜີຍແຜ່ຄືນໃໝ່ໃນຕາຕະລາງເສີມ S2. ນອກຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມລວມມີການສຶກສາກ່ຽວກັບຜົນກະທົບຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຮູເກັບຕົວຢ່າງເອເລັກໂຕຣດຕ້ານ (D) ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເອເລັກໂຕຣດດິນ ແລະ ປາຍເຂັມ (L) (ຮູບເສີມ S2 ແລະ S3).
(ກ–ຄ) ການແຈກຢາຍຂະໜາດ AFM. (ງ–ສ) ລັກສະນະຂອງປະຈຸໄຟໜ້າດິນ. (ຊ) ລັກສະນະຂອງ ROS ແລະ ESR.
ມັນຍັງມີຄວາມສຳຄັນທີ່ຄວນສັງເກດວ່າ ສຳລັບເງື່ອນໄຂທັງໝົດຂ້າງເທິງນີ້, ກະແສໄຟຟ້າໄອອອນໄນເຊຊັນທີ່ວັດແທກໄດ້ແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບ 2-6 µA, ແລະແຮງດັນໄຟຟ້າແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບ -3.8 ຫາ -6.5 kV, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ການໃຊ້ພະລັງງານສຳລັບ EWNS ທີ່ມີສາຍດຽວນີ້ໜ້ອຍກວ່າ 50 mW. ໂມດູນການຜະລິດ. ເຖິງແມ່ນວ່າ EWNS ຖືກສັງເຄາະພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນສູງ, ແຕ່ລະດັບໂອໂຊນແມ່ນຕໍ່າຫຼາຍ, ບໍ່ເຄີຍເກີນ 60 ppb.
ຮູບເພີ່ມເຕີມ S4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຈຳລອງສຳລັບສະຖານະການ [-6.5 kV, 4.0 ຊມ] ແລະ [-3.8 kV, 0.5 ຊມ] ຕາມລຳດັບ. ສະໜາມໄຟຟ້າຕາມສະຖານະການ [-6.5 kV, 4.0 ຊມ] ແລະ [-3.8 kV, 0.5 ຊມ] ຖືກຄິດໄລ່ເປັນ 2 × 105 V/m ແລະ 4.7 × 105 V/m ຕາມລຳດັບ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ຄາດຫວັງໄວ້, ເນື່ອງຈາກອັດຕາສ່ວນຂອງແຮງດັນຕໍ່ໄລຍະທາງແມ່ນສູງກວ່າຫຼາຍໃນກໍລະນີທີສອງ.
ໃນຮູບທີ 3a, b ສະແດງໃຫ້ເຫັນເສັ້ນຜ່າສູນກາງ EWNS ທີ່ວັດແທກດ້ວຍ AFM8. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ EWNS ສະເລ່ຍສຳລັບສະຖານະການ [-6.5 kV, 4.0 ຊມ] ແລະ [-3.8 kV, 0.5 ຊມ] ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ເປັນ 27 nm ແລະ 19 nm ຕາມລຳດັບ. ຄ່າຜັນປ່ຽນມາດຕະຖານທາງເລຂາຄະນິດຂອງການແຈກຢາຍສຳລັບກໍລະນີ [-6.5 kV, 4.0 ຊມ] ແລະ [-3.8 kV, 0.5 ຊມ] ແມ່ນ 1.41 ແລະ 1.45 ຕາມລຳດັບ, ຊີ້ບອກເຖິງການແຈກຢາຍຂະໜາດທີ່ແຄບ. ທັງຂະໜາດສະເລ່ຍ ແລະ ຄ່າຜັນປ່ຽນມາດຕະຖານທາງເລຂາຄະນິດແມ່ນໃກ້ຄຽງກັບເສັ້ນຖານ-EWNS, ແມ່ນ 25 nm ແລະ 1.41 ຕາມລຳດັບ. ໃນຮູບທີ 3c ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຈກຢາຍຂະໜາດຂອງ EWNS ພື້ນຖານທີ່ວັດແທກໂດຍໃຊ້ວິທີການດຽວກັນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ.
ໃນຮູບທີ 3d, e ສະແດງຜົນຂອງການວິເຄາະລັກສະນະປະຈຸໄຟຟ້າ. ຂໍ້ມູນແມ່ນການວັດແທກສະເລ່ຍຂອງການວັດແທກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ (#/cm3) ແລະກະແສໄຟຟ້າ (I) ພ້ອມໆກັນ 30 ຄັ້ງ. ການວິເຄາະສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະຈຸໄຟຟ້າສະເລ່ຍໃນ EWNS ແມ່ນ 22 ± 6 e- ແລະ 44 ± 6 e- ສຳລັບ [-6.5 kV, 4.0 cm] ແລະ [-3.8 kV, 0.5 cm] ຕາມລຳດັບ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Baseline-EWNS (10 ± 2 e-), ປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນຂອງພວກມັນສູງກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ສອງເທົ່າຂອງສະຖານະການ [-6.5 kV, 4.0 cm] ແລະສີ່ເທົ່າຂອງສະຖານະການ [-3 .8 kV, 0.5 cm]. 3f ສະແດງຂໍ້ມູນການຈ່າຍເງິນພື້ນຖານຂອງ EWNS.
ຈາກແຜນທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຈຳນວນ EWNS (ຮູບເສີມ S5 ແລະ S6), ສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າສາກ [-6.5 kV, 4.0 ຊມ] ມີຈຳນວນອະນຸພາກສູງກວ່າສາກ [-3.8 kV, 0.5 ຊມ] ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ມັນຄວນຈະສັງເກດວ່າຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຈຳນວນ EWNS ໄດ້ຖືກຕິດຕາມກວດກາເປັນເວລາສູງສຸດ 4 ຊົ່ວໂມງ (ຮູບເສີມ S5 ແລະ S6), ບ່ອນທີ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງການສ້າງ EWNS ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຈຳນວນອະນຸພາກດຽວກັນໃນທັງສອງກໍລະນີ.
ຮູບທີ 3g ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະເປກຕຣຳ EPR ຫຼັງຈາກການຫັກລົບແບບຄວບຄຸມ (ພື້ນຫຼັງ) ສຳລັບ EWNS ທີ່ດີທີ່ສຸດທີ່ [-6.5 kV, 4.0 cm]. ສະເປກຕຣຳ ROS ຍັງຖືກປຽບທຽບກັບເສັ້ນຖານ EWNS ໃນເອກະສານທີ່ເຄີຍເຜີຍແຜ່ມາກ່ອນ. ຈຳນວນທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ຂອງ EWNS ທີ່ມີປະຕິກິລິຍາກັບກັບດັກໝຸນແມ່ນ 7.5 × 104 EWNS/s, ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັບ Baseline-EWNS8 ທີ່ເຄີຍເຜີຍແຜ່ມາກ່ອນ. ສະເປກຕຣຳ EPR ຊີ້ບອກຢ່າງຊັດເຈນເຖິງການມີຢູ່ຂອງ ROS ສອງປະເພດ, ບ່ອນທີ່ O2- ມີຢູ່ຫຼາຍ, ໃນຂະນະທີ່ OH• ມີຢູ່ໃນປະລິມານທີ່ນ້ອຍກວ່າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການປຽບທຽບໂດຍກົງຂອງຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ EWNS ທີ່ດີທີ່ສຸດມີປະລິມານ ROS ສູງກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບ EWNS ພື້ນຖານ.
ໃນຮູບທີ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບການວາງກະແສໄຟຟ້າຂອງ EWNS ໃນ EPES. ຂໍ້ມູນດັ່ງກ່າວຍັງໄດ້ຖືກສະຫຼຸບຢູ່ໃນຕາຕະລາງທີ I ແລະປຽບທຽບກັບຂໍ້ມູນ EWNS ຕົ້ນສະບັບ. ສຳລັບທັງສອງກໍລະນີ EUNS, ການວາງກະແສໄຟຟ້າແມ່ນໃກ້ກັບ 100% ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ທີ່ແຮງດັນຕໍ່າ 3.0 kV. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, 3.0 kV ແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະບັນລຸການວາງກະແສໄຟຟ້າ 100% ໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງການປ່ຽນແປງຂອງປະຈຸໄຟຟ້າພື້ນຜິວ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ, ປະສິດທິພາບການວາງກະແສໄຟຟ້າຂອງ Baseline-EWNS ແມ່ນພຽງແຕ່ 56% ເນື່ອງຈາກປະຈຸໄຟຟ້າຕ່ຳກວ່າ (ສະເລ່ຍ 10 ເອເລັກຕຣອນຕໍ່ EWNS).
ຮູບທີ 5 ແລະຕາຕະລາງທີ 2 ສະຫຼຸບລະດັບການບໍ່ເຄື່ອນໄຫວຂອງຈຸລິນຊີທີ່ຕິດເຊື້ອຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງໝາກເລັ່ນຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນປະມານ 40,000 #/cm3 EWNS ເປັນເວລາ 45 ນາທີພາຍໃຕ້ສະຖານະການທີ່ດີທີ່ສຸດ [-6.5 kV, 4.0 cm]. ເຊື້ອ E. coli ແລະ L. innocua ທີ່ໄດ້ຮັບເຊື້ອສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ 3.8 log ຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ 45 ນາທີ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ, S. enterica ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງ log ຕ່ຳກວ່າ 2.2 log, ໃນຂະນະທີ່ S. cerevisiae ແລະ M. parafortuitum ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງ 1.0 log.
ຮູບພາບຈຸລະພາກອີເລັກຕຣອນ (ຮູບທີ 6) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງທາງກາຍະພາບທີ່ເກີດຈາກ EWNS ໃນຈຸລັງ E. coli, Salmonella enterica, ແລະ L. innocua ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ການບໍ່ເຄື່ອນໄຫວ. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຄວບຄຸມສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເຍື່ອຫຸ້ມຈຸລັງຄົບຖ້ວນ, ໃນຂະນະທີ່ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ຖືກສຳຜັດໄດ້ທຳລາຍເຍື່ອຫຸ້ມຈຸລັງຊັ້ນນອກ.
ການຖ່າຍພາບດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດອີເລັກຕຣອນຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍກຸ່ມຄວບຄຸມ ແລະ ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ຖືກສຳຜັດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເສຍຫາຍຂອງເຍື່ອຫຸ້ມເຊລ.
ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບແລະເຄມີຂອງ EWNS ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄຸນສົມບັດຂອງ EWNS (ປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນ ແລະ ປະລິມານ ROS) ໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບຂໍ້ມູນພື້ນຖານຂອງ EWNS ທີ່ເຜີຍແຜ່ກ່ອນໜ້ານີ້8,9,10,11. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຂະໜາດຂອງພວກມັນຍັງຄົງຢູ່ໃນລະດັບນາໂນແມັດ, ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັນກັບຜົນໄດ້ຮັບທີ່ເຜີຍແຜ່ກ່ອນໜ້ານີ້, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນຢູ່ໃນອາກາດໄດ້ເປັນເວລາດົນນານ. ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສັງເກດເຫັນສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍການປ່ຽນແປງຂອງປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນ, ເຊິ່ງກຳນົດຂະໜາດຂອງຜົນກະທົບຂອງ Rayleigh, ຄວາມສຸ່ມ, ແລະ ການລວມຕົວທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນຂອງ EWNS. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ລະບຸໄວ້ໂດຍ Nielsen et al.22, ປະຈຸໄຟຟ້າໜ້າດິນສູງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການລະເຫີຍໂດຍການເພີ່ມພະລັງງານ/ຄວາມຕຶງຄຽດໜ້າດິນຂອງຢອດນ້ຳຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ທິດສະດີນີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຈາກການທົດລອງສຳລັບ microdroplets22 ແລະ EWNS ໃນສິ່ງພິມກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ8. ການສູນເສຍເວລາລ່ວງເວລາຍັງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຂະໜາດ ແລະ ປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການແຈກຢາຍຂະໜາດທີ່ສັງເກດເຫັນ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ປະຈຸໄຟຟ້າຕໍ່ໂຄງສ້າງແມ່ນປະມານ 22–44 e-, ຂຶ້ນກັບສະຖານະການ, ເຊິ່ງສູງກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບ EWNS ພື້ນຖານ, ເຊິ່ງມີປະຈຸໄຟຟ້າສະເລ່ຍ 10 ± 2 ເອເລັກຕຣອນຕໍ່ໂຄງສ້າງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວນສັງເກດວ່ານີ້ແມ່ນປະຈຸໄຟຟ້າສະເລ່ຍຂອງ EWNS. Seto et al. ມັນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະຈຸໄຟຟ້າບໍ່ເປັນເອກະພາບ ແລະ ປະຕິບັດຕາມການແຈກຢາຍ log-normal21. ເມື່ອປຽບທຽບກັບວຽກງານທີ່ຜ່ານມາຂອງພວກເຮົາ, ການເພີ່ມປະຈຸໄຟຟ້າພື້ນຜິວສອງເທົ່າເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການວາງຊັ້ນໃນລະບົບ EPES ເພີ່ມຂຶ້ນສອງເທົ່າເປັນເກືອບ 100%11.