Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Ny kinova browser ampiasainao dia manana fanohanana CSS voafetra.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Mandritra izany fotoana izany, mba hiantohana ny fanohizana ny fanohanana, dia hanolotra ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript izahay.
Carousel mampiseho slide telo miaraka.Ampiasao ny bokotra teo aloha sy manaraka mba hivezivezena amin'ny slides telo amin'ny fotoana iray, na ampiasao ny bokotra slider amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slides telo isaky ny mandeha.
Vao haingana, nisy sehatra antimikrobia tsy misy simika mifototra amin'ny nanotechnology mampiasa ny nanostructure rano artifisialy (EWNS).Ny EWNS dia manana fiampangana avo lenta ary tototry ny karazana oksizenina mihetsiketsika (ROS) izay afaka mifandray amin'ny zavamiaina bitika maromaro, anisan'izany ny pathogen entin'ny sakafo.Eto dia aseho fa ny fananany mandritra ny synthesis dia azo amboarina tsara sy amboarina mba hanatsarana bebe kokoa ny tanjaky ny antibaktera.Ny sehatra laboratoara EWNS dia natao hanitsiana tsara ny fananan'ny EWNS amin'ny alàlan'ny fanovana ny mari-pamantarana synthesis.Famaritana ny toetran'ny EWNS (fiara, habe ary votoatin'ny ROS) mampiasa fomba famakafakana maoderina.Ho fanampin'izany, nodinihina izy ireo noho ny mety hisian'ny tsy fihetsehan'ny mikraoba amin'ny zavamiaina bitika entin'ny sakafo toy ny Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum ary Saccharomyces cerevisiae.Ny valiny aseho eto dia mampiseho fa ny fananan'ny EWNS dia azo amboarina tsara mandritra ny synthesis, ka miteraka fisondrotry ny fahombiazan'ny inactivation.Indrindra indrindra, nitombo efatra ny fiampangana ambonin'ny tany ary nitombo ny karazana oksizenina mihetsika.Ny tahan'ny fanesorana mikraoba dia miankina amin'ny microbial ary avy amin'ny 1.0 ka hatramin'ny 3.8 log taorian'ny 45 minitra nipoitra tamin'ny dosie aerosol 40.000 #/cc EWNS.
Ny fandotoana mikraoba no tena mahatonga ny aretina azo avy amin'ny sakafo vokatry ny fihinanana otrikaretina na poizina ao aminy.Any Etazonia fotsiny, ny aretina azo avy amin’ny sakafo dia miteraka aretina 76 tapitrisa eo ho eo, 325 000 ny fidirana hopitaly, ary 5 000 no maty isan-taona1.Ankoatra izany, ny Departemantan'ny Fambolena any Etazonia (USDA) dia manombana fa ny fitomboan'ny fihinanana vokatra vaovao dia tompon'andraikitra amin'ny 48% amin'ireo aretina azo avy amin'ny sakafo rehetra voalaza ao amin'ny United States2.Ny vidin'ny aretina sy ny fahafatesana ateraky ny otrikaretina entin'ny sakafo any Etazonia dia lafo be, izay tombanan'ny Foibe Fanaraha-maso sy Fisorohana ny Aretina (CDC) mihoatra ny 15,6 miliara dolara isan-taona3.
Amin'izao fotoana izao, ny fitsabahana simika4, taratra5 ary thermal6 amin'ny antimikrobia mba hiantohana ny fiarovana ny sakafo dia atao amin'ny toerana fanaraha-maso voafetra (CCP) voafetra amin'ny rojo famokarana (matetika aorian'ny fijinjana sy/na mandritra ny famonosana) fa tsy mitohy.arak'izany dia mora voan'ny fahalotoana izy ireo.7. Ny fanaraha-maso tsara kokoa ny aretina azo avy amin'ny sakafo sy ny fahapotehan'ny sakafo dia mitaky fitsabahana amin'ny antimikrobia izay azo ampiharina manerana ny fiompiana-to-latabatra ary mampihena ny fiantraikan'ny tontolo iainana sy ny fandaniana.
Vao haingana, ny sehatra antimikrobia tsy misy simika tsy misy teknolojia nanotechnology dia novolavolaina izay afaka manafoana ny bakteria amin'ny tany sy ny rivotra amin'ny alàlan'ny nanostructure rano artifisialy (EWNS).Ny EWNS dia novolavolaina tamin'ny fampiasana dingana roa mifanitsy, electrospray sy rano ionization (sary 1a).Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho fa ny EWNS dia manana karazana fananana ara-batana sy biolojika tokana8,9,10.EWNS dia manana elektronika 10 eo ho eo isaky ny rafitra ary ny haben'ny nanoscale antonony dia 25 nm (sary 1b, c) 8,9,10.Ankoatra izany, ny electron spin resonance (ESR) dia nampiseho fa ny EWNS dia misy karazana oksizenina mihetsiketsika (ROS) betsaka, indrindra ny radika hydroxyl (OH•) sy superoxide (O2-) (sary 1c)8.EVNS dia eny amin'ny rivotra mandritra ny fotoana maharitra ary afaka mifandona amin'ny zavamiaina bitika mihantona eny amin'ny rivotra ary miseho eny ambonin'ny tany, manome ny entany ROS ary mahatonga ny tsy fihetsehan'ny zavamiaina bitika (sary 1d).Nasehon'ireo fanadihadiana tany am-boalohany ihany koa fa ny EWNS dia afaka mifandray sy manafoana ny bakteria gram-negatif sy gram-positive isan-karazany, anisan'izany ny mycobacteria, eny amin'ny habakabaka sy eny amin'ny rivotra.Nasehon'ny mikraoskaopy elektrônika fampitaovana fa vokatry ny fikorontanan'ny fonon'ny sela no nahatonga ny tsy fahavitrihana.Fanampin'izany, ny fanadihadiana amin'ny inhalation mahery vaika dia naneho fa ny fatra ambony amin'ny EWNS dia tsy miteraka fahasimban'ny havokavoka na mamaivay 8.
(a) Ny electrospray dia mitranga rehefa misy voltase avo lenta eo anelanelan'ny fantsona capillary misy ranon-javatra sy electrode counter.(b) Ny fampiharana ny fanerena avo dia miteraka tranga roa samy hafa: (i) electrospraying ny rano ary (ii) fananganana karazana oksizenina mihetsika (ion) voafandrika ao amin'ny EWNS.(c) Ny rafitra tokana an'ny EWNS.(d) Noho ny toetrany nanoscale, ny EWNS dia tena finday ary afaka mifandray amin'ny otrikaretina entin'ny rivotra.
Naseho vao haingana ihany koa ny fahaizan'ny sehatra antimikrobia EWNS manafoana ny zavamiaina bitika entin'ny sakafo eny ambonin'ny sakafo vaovao.Naseho ihany koa fa ny fiampangana ambonin'ny EWNS miaraka amin'ny saha elektrika dia azo ampiasaina hanatratrarana ny fandefasana kendrena.Ankoatr'izay, nampahery ny vokatra savaranonando ho an'ny voatabia organika taorian'ny 90 minitra nipoitra tao amin'ny EWNS eo amin'ny 50.000 #/cm3, miaraka amin'ireo zavamiaina bitika azo avy amin'ny sakafo toy ny E. coli sy Listeria 11.Fanampin'izany, tsy nisy fiantraikany ara-tsaina raha oharina amin'ny voatabia mifehy ny fitiliana organoleptika savaranonando.Na dia mamporisika ny fampiharana fiarovana ara-tsakafo aza ireo valim-panadinana voalohany ireo na dia amin'ny fatra EWNS ambany dia ambany amin'ny 50,000#/cc.jereo, mazava ho azy fa ny mety hisian'ny tsy fihetsehana ambony kokoa dia mahasoa kokoa mba hampihenana ny mety hisian'ny aretina sy ny fahasimbana.
Eto isika dia hifantoka amin'ny fikarohana amin'ny famolavolana sehatra famokarana EWNS mba ahafahana manitsy tsara ny mari-pamantarana synthesis sy ny fanatsarana ny toetra ara-fizika simika an'ny EWNS mba hanatsarana ny tanjaky ny antibaktera.Indrindra indrindra, ny optimization dia nifantoka tamin'ny fampitomboana ny sarany ety ambonin'ny tany (hanatsarana ny fanaterana kendrena) sy ny votoatin'ny ROS (hanatsarana ny fahombiazan'ny tsy fahavitrihana).Famaritana ny toetra ara-batana sy simika (habe, fiampangana ary votoatin'ny ROS) amin'ny fampiasana fomba famakafakana maoderina ary mampiasa micro micro-organismes mahazatra toy ny E. .
Ny EVNS dia novolavolaina tamin'ny alàlan'ny electrospraying sy ionization ny rano madio (18 MΩ cm-1).Ny elektrika nebulizer 12 dia matetika ampiasaina amin'ny atomization ny ranon-javatra sy ny synthesis ny polymer sy seramika poti 13 sy ny fibre 14 amin'ny habe voafehy.
Araka ny antsipiriany ao amin'ny fanontana teo aloha 8, 9, 10, 11, tamin'ny fanandramana mahazatra, dia nisy voltase avo nampiharina teo anelanelan'ny kapila vy sy ny electrode counter ground.Mandritra io dingana io dia misy tranga roa samihafa miseho: i) electrospray ary ii) ionization ny rano.Ny sahan-jiro matanjaka eo anelanelan'ireo elektrôda roa dia miteraka fiampangana ratsy hitsangana eo ambonin'ny rano voapoizina, ka miteraka fiforonan'ny Taylor cones.Vokatr'izany dia miforona ny vongan-drano be fiampangana, izay mitohy misaraka ho potikely kely kokoa, toy ny ao amin'ny teoria Rayleigh16.Mandritra izany fotoana izany, ny saha elektrika matanjaka dia mahatonga ny molekiolan'ny rano sasany hisaraka sy hanaisotra elektronika (ionize), izay mitarika amin'ny fiforonan'ny karazana oksizenina mihetsiketsika (ROS)17.Ny ROS18 novokarina miaraka dia nofonosina tao amin'ny EWNS (sary 1c).
Amin'ny aviavy.2a dia mampiseho ny rafitra famokarana EWNS novolavolaina sy nampiasaina tamin'ny synthesis EWNS tamin'ity fandalinana ity.Ny rano voadio voatahiry ao anaty tavoahangy mihidy dia natsofoka tamin'ny alalan'ny fantsona Teflon (2 mm ny savaivony anatiny) ao anaty fanjaitra vy tsy misy pentina 30G (capillary metaly).Ny fikorianan'ny rano dia fehezin'ny tsindrin'ny rivotra ao anatin'ny tavoahangy, araka ny asehon'ny sary 2b.Ny fanjaitra dia apetraka amin'ny console Teflon ary azo amboarina amin'ny tanana amin'ny halavirana sasany amin'ny electrode counter.Ny electrode counter dia kapila aluminium voapoizina misy lavaka eo afovoany hanaovana santionany.Eo ambanin'ny elektrôdôla mpifanolo-bodirindrina dia misy alimo fantsakana santionany, izay mifandray amin'ny sisa amin'ny fanamboarana andrana amin'ny alalan'ny seranan-tsambo (sary 2b).Mba hisorohana ny fananganana fiampangana izay mety hanelingelina ny fiasan'ny sampler, ny singa sampler rehetra dia miorina amin'ny herinaratra.
(a) Engineered Water Nanostructure Generation System (EWNS).(b) Cross-fizarana ny sampler sy ny electrospray, mampiseho ny masontsivana manan-danja indrindra.(c) Fanamboarana andrana ho an'ny tsy fihetsehan'ny bakteria.
Ny rafitra famokarana EWNS voalaza etsy ambony dia afaka manova ny mari-pamantarana fiasana fototra mba hanamora ny fanitsiana tsara ny fananana EWNS.Ampifanaraho ny voltase ampiharina (V), ny elanelana misy eo amin'ny fanjaitra sy ny electrode counter (L), ary ny fikorianan'ny rano (φ) amin'ny alàlan'ny kapila mba hanitsiana ny toetran'ny EWNS.Symbol ampiasaina hanehoana fitambarana samihafa: [V (kV), L (cm)].Ampifanaraho ny fikorianan'ny rano mba hahazoana kônône Taylor tsy miovaova amin'ny andiany iray [V, L].Ho an'ny tanjon'ity fandalinana ity, ny savaivony aperture amin'ny electrode counter (D) dia notazonina amin'ny 0,5 santimetatra (1,29 cm).
Noho ny geometrika voafetra sy ny asymmetrika, ny tanjaky ny sehatry ny herinaratra dia tsy azo kajy amin'ny fitsipika voalohany.Fa kosa, ny rindrankajy QuickField™ (Svendborg, Danemark)19 dia nampiasaina hanisa ny saha elektrika.Ny saha elektrika dia tsy mitovy, noho izany ny sandan'ny sahan'ny herinaratra eo amin'ny tendron'ny capillary dia nampiasaina ho sanda fanondro ho an'ny fanamafisana isan-karazany.
Nandritra ny fandalinana dia nodinihina ny fitambaran'ny voltase sy ny elanelana misy eo amin'ny fanjaitra sy ny electrode counter raha ny momba ny fananganana Taylor cone, ny fahamarinan'ny Taylor cone, ny fahamarinan'ny famokarana EWNS ary ny famerenana indray.Ny fitambarana isan-karazany dia aseho amin'ny tabilao fanampiny S1.
Ny vokatra avy amin'ny rafitra famokarana EWNS dia mifandray mivantana amin'ny Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) ho an'ny fandrefesana ny isan'ny singa, ary koa amin'ny Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) ho an'ny rivotry ny aerosol dia norefesina araka ny voalaza tamin'ny famoahana anay teo aloha.Na ny SMPS sy ny electrometer aerosol dia natao santionany amin'ny tahan'ny fikorianan'ny 0.5 L / min (ny totalin'ny santionany mikoriana 1 L / min).Norefesina nandritra ny 120 segondra ny habetsahan'ny poti-javatra sy ny fikorianan'ny aerosol.Averina in-30 ny fandrefesana.Mifototra amin'ny fandrefesana amin'izao fotoana izao, ny totalin'ny fiampangana aerosol dia kajy ary ny salan'isa EWNS dia tombanana ho an'ny totalin'ny singa EWNS voafantina.Ny sandan'ny EWNS dia azo kajy amin'ny alàlan'ny Equation (1):
izay ny IEl no refesina ankehitriny, ny NSMPS dia ny fifantohana nomerika refesina amin'ny SMPS, ary ny φEl dia ny tahan'ny fikorianan'ny electrometer.
Satria misy fiantraikany amin'ny fiampangana ambonin'ny tany ny hamandoana (RH), ny mari-pana sy ny (RH) dia nitazona tsy tapaka nandritra ny fanandramana tamin'ny 21 ° C sy 45%, tsirairay avy.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) ary AC260T probe (Olympus, Tokyo, Japan) dia nampiasaina handrefesana ny habeny sy ny androm-piainan'ny EWNS.Ny fatran'ny scan AFM dia 1 Hz, ny faritra scanning dia 5 μm × 5 μm, ary ny tsipika 256 scan.Ny sary rehetra dia niharan'ny fampifanarahana sary 1st amin'ny alàlan'ny rindrambaiko Asylum (saron-tava 100 nm, tokonam-baravarana 100 hariva).
Nesorina ny fantson'ny fitsapana ary napetraka teo amin'ny halavirana 2,0 sm avy amin'ny electrode counter mandritra ny 120 s ny salan'isan'ny mika mba hisorohana ny fivondronan'ny poti sy ny fiforonan'ny vongan-drano tsy ara-dalàna eo amin'ny tontolon'ny mika.Ny EWNS dia natsipy mivantana teo amin'ny tontolon'ny mika vaovao (Ted Pella, Redding, CA).Sarin'ny velarin'ny mika avy hatrany taorian'ny nisian'ny AFM.Manakaiky ny 0° ny zoro mifandray amin'ny velaran'ny mika vao notapatapahina tsy voaova, ka ny EVNS dia zaraina amin'ny tontolon'ny mika amin'ny endrika dome.Ny savaivony (a) sy ny haavony (h) amin'ireo vongan-drano miparitaka dia norefesina mivantana avy amin'ny topografia AFM ary nampiasaina mba hanombanana ny habetsaky ny diffusion EWNS amin'ny alàlan'ny fomba efa voamarina teo aloha.Raha heverina fa mitovy ny haben'ny EWNS ao anaty sambo, dia azo kajy ny savaivony mitovy amin'ny Equation (2):
Miorina amin'ny fomba efa novolavolainay teo aloha, dia nampiasaina ny fandrika fihodinan'ny electron spin resonance (ESR) mba hamantarana ny fisian'ireo mpanelanelana radika vetivety ao amin'ny EWNS.Ny aerosol dia nipoitra tamin'ny alàlan'ny sparger Midget 650 μm (Ace Glass, Vineland, NJ) misy vahaolana 235 mM DEPMPO (5- (diethoxyphosphoryl) -5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Ny fandrefesana ESR rehetra dia natao tamin'ny alàlan'ny spectrometer Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, Etazonia) sy ny sela fisaka.Ny rindrambaiko Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, Etazonia) dia nampiasaina hanangonana sy hamakafaka ny angona.Ny famaritana ny toetran'ny ROS dia tsy natao afa-tsy ho an'ny fepetra fiasana iray [-6,5 kV, 4,0 cm].Ny fifantohana EWNS dia norefesina tamin'ny fampiasana SMPS taorian'ny fitanisana ny fatiantoka EWNS tao amin'ny impactor.
Ny haavon'ny Ozone dia naraha-maso tamin'ny fampiasana 205 Dual Beam Ozone Monitor ™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Ho an'ny fananana EWNS rehetra, ny sanda antonony dia ampiasaina ho sanda fandrefesana, ary ny fivilian-dàlana mahazatra dia ampiasaina ho fahadisoana fandrefesana.Ny fitsapana T dia natao mba hampitahana ny soatoavin'ny toetran'ny EWNS optimized amin'ny sanda mifanaraka amin'ny EWNS fototra.
Ny sary 2c dia mampiseho ny rafitra "misintona" ny rotsak'orana elektrostatika (EPES) efa novolavolaina teo aloha izay azo ampiasaina amin'ny fanaterana ny EWNS eny ambonin'ny tany.Ny EPES dia mampiasa fiampangana EVNS izay azo "tarihina" mivantana amin'ny tampon'ny lasibatra eo ambany fitarihan'ny sahan-jiro matanjaka.Ny antsipirihan'ny rafitra EPES dia aseho amin'ny famoahana vao haingana nataon'i Pyrgiotakis et al.11 .Noho izany, ny EPES dia ahitana efitrano PVC vita pirinty 3D misy tendrony mipetaka ary misy takelaka metaly roa mifanitsy (304 stainless steel, fitaratra mifono fitaratra) eo afovoany 15,24 sm misaraka.Ny boards dia mifandray amin'ny loharano malefaka ivelany (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), ny takelaka ambany dia mifandray foana amin'ny voltase tsara, ary ny takelaka ambony dia mifandray foana amin'ny tany (tany mitsingevana).Ny rindrin'ny efi-trano dia rakotra foil aluminium, izay miorina amin'ny herinaratra mba hisorohana ny fahaverezan'ny poti.Ny efi-trano dia manana varavarana fidirana eo anoloana voaisy tombo-kase izay ahafahan'ny tadin'ny fitsapana apetraka amin'ny fijoroana plastika izay mampiakatra azy ireo eo ambonin'ny takelaka metaly ambany mba hisorohana ny fitsabahana avo lenta.
Ny fahombiazan'ny fametrahana ny EWNS ao amin'ny EPES dia kajy araka ny protocole efa novolavolaina teo aloha amin'ny antsipiriany ao amin'ny sary fanampiny S111.
Amin'ny maha-efitrano fanaraha-maso azy, dia nisy efitra fikorianan'ny cylindrical faharoa nifamatotra tamin'ny rafitra EPES, izay nampiasana sivana HEPA mpanelanelana hanesorana ny EWNS.Araka ny aseho amin'ny sary 2c, ny aerosol EWNS dia natsipy tamin'ny efitrano roa naorina.Ny sivana eo anelanelan'ny efitrano fanaraha-maso sy ny EPES dia manala ny EWNS sisa izay miteraka hafanana (T), hamandoana (RH) ary haavon'ny ozon.
Ny zavamiaina bitika manan-danja azo avy amin'ny sakafo dia hita fa mandoto sakafo vaovao toy ny E. coli (ATCC #27325), famantarana fecal, Salmonella enterica (ATCC #53647), pathogen azo avy amin'ny sakafo, Listeria tsy mampidi-doza (ATCC #33090), solon'ny pathogenic Listeria monocytogenes, azo avy amin'ny ATCC (Manaccidentale 8 substitutes, a. masirasira simba, ary bakteria tsy mavitrika kokoa, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Mividiana boaty voatabiha voaloboka organika avy amin'ny tsenanao eo an-toerana ary apetraho amin'ny vata fampangatsiahana amin'ny 4 ° C mandra-pampiasaina (hatramin'ny 3 andro).Mitovy habe avokoa ireo voatabia andrana, manodidina ny 1/2 santimetatra ny savaivony.
Ny kolontsaina, ny inoculation, ny fiposahan'ny masoandro ary ny fanisana zanatany dia nohazavaina tamin'ny antsipiriany tao amin'ny famoahana anay teo aloha ary nohazavaina tamin'ny antsipiriany ao amin'ny angon-drakitra fanampiny.Ny fahombiazan'ny EWNS dia nojerena tamin'ny alàlan'ny famoahana voatabia voatsindrona ho 40.000 #/cm3 mandritra ny 45 minitra.Fohy, voatabia telo no nampiasaina hanombanana ny zavamiaina bitika velona amin'ny fotoana t = 0 min.Voatabia telo no napetraka tao amin'ny EPES ary nipoitra tamin'ny EWNS tamin'ny 40.000 #/cc (EWNS exposed tomatoes) ary ny telo ambiny dia napetraka tao amin'ny efitrano fanaraha-maso (voatabia fanaraha-maso).Ny fanodinana fanampiny ny voatabia amin'ny vondrona roa dia tsy natao.Nesorina tao anatin'ny 45 minitra ny voatabia voan'ny EWNS sy ny voatabia voafehy mba hanombanana ny fiantraikan'ny EWNS.
Ny fanandramana tsirairay dia natao tamin'ny triplicate.Ny famakafakana data dia natao araka ny protocole voalaza ao amin'ny Data fanampiny.
Ny mekanika inactivation dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny sedimentation ny santionany EWNS miharihary (45 min amin'ny 40,000 # / cm3 EWNS aerosol concentration) ary santionany tsy misy taratra amin'ny bakteria tsy mampidi-doza E. coli, Salmonella enterica ary Lactobacillus.Ny singa dia napetraka ao amin'ny glutaraldehyde 2.5%, 1.25% paraformaldehyde ary 0.03% asidra picric ao amin'ny buffer cacodylate sodium 0.1 M (pH 7.4) mandritra ny 2 ora amin'ny mari-pana amin'ny efitrano.Aorian'ny fanasana dia amboary amin'ny 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) mandritra ny 2 ora, sasao in-3 amin'ny rano ary atsipazo amin'ny 1% uranyl acetate mandritra ny adiny 1, avy eo sasao indroa amin'ny rano, avy eo manadio mandritra ny 10 minitra amin'ny 70%, 10%, 90%.Ny santionany avy eo dia napetraka tao anaty oxide propylène nandritra ny adiny 1 ary nopotehina tamin'ny fifangaroan'ny oxide propylene 1: 1 sy TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Ny santionany dia napetraka ao amin'ny TAAB Epon ary polymerized amin'ny 60 ° C mandritra ny 48 ora.Ny resin granular sitrana dia notapatapahina sy nasehon'ny TEM tamin'ny fampiasana mikraoskaopy elektronika fampitana mahazatra JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japon) misy fakantsary AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, Etazonia).
Ny fanandramana rehetra dia natao tamin'ny triplicate.Isaky ny vanim-potoana, ny fanasana bakteria dia nafafy tamin'ny telo sosona, ka niteraka isa sivy isaky ny teboka, ny salan'isa amin'izy ireo dia nampiasaina ho fitanan'ny bakteria ho an'io zavamiaina bitika io.Ny fahadisoam-panantenana no nampiasaina ho fahadisoana fandrefesana.Ny isa rehetra dia isaina.
Ny logaritma amin'ny fihenan'ny fatran'ny bakteria raha oharina amin'ny t = 0 min dia nokajiana tamin'ny fampiasana ity formula manaraka ity:
izay C0 dia ny fitanan'ny bakteria ao amin'ny santionany fanaraha-maso amin'ny fotoana 0 (izany hoe rehefa maina ny tany fa alohan'ny hametrahana azy ao amin'ny efitrano) ary ny Cn dia ny fifantohan'ny bakteria eny ambonin'ny tany aorian'ny n minitra fiposahan'ny masoandro.
Mba hamaritana ny fahasimban'ny bakteria voajanahary mandritra ny 45 minitra, ny fihenan'ny log raha oharina amin'ny fanaraha-maso aorian'ny 45 minitra dia kajy toy izao manaraka izao:
izay ny Cn dia ny fitanan'ny bakteria ao amin'ny santionany fanaraha-maso amin'ny fotoana n ary ny Cn-Control dia ny fifantohan'ny bakteria mifehy amin'ny fotoana n.Ny angon-drakitra dia aseho ho toy ny fampihenana ny log raha oharina amin'ny fanaraha-maso (tsy misy fiparitahan'ny EWNS).
Nandritra ny fandalinana dia nodinihina ny fitambaran'ny voltase sy ny elanelana misy eo amin'ny fanjaitra sy ny electrode counter raha ny momba ny fananganana Taylor cone, ny fahamarinan'ny Taylor cone, ny fahamarinan'ny famokarana EWNS ary ny famerenana indray.Ny fitambarana isan-karazany dia aseho amin'ny tabilao fanampiny S1.Tranga roa mampiseho fananana miorina sy azo averina (Taylor cone, taranaka EWNS, ary fahamarinan-toerana rehefa mandeha ny fotoana) no nofantenana ho an'ny fandalinana feno.Amin'ny aviavy.Ny sary 3 dia mampiseho ny valin'ny fiampangana, ny habeny ary ny votoatin'ny ROS amin'ireo tranga roa ireo.Ny valiny dia aseho ihany koa ao amin'ny tabilao 1. Ho an'ny fanondroana, ny sary 3 sy ny tabilao 1 dia ahitana ny fananan'ny EWNS8, 9, 10, 11 (baseline-EWNS).Ny kajy manan-danja amin'ny statistika amin'ny fampiasana t-test roa-tailed dia navoaka indray ao amin'ny tabilao fanampiny S2.Fanampin'izany, ny angon-drakitra fanampiny dia ahitana ny fandalinana ny fiantraikan'ny savaivony lavaka fanondrahana electrode santionany (D) sy ny elanelana eo amin'ny electrode tany sy ny tendrony (L) (sary fanampiny S2 sy S3).
(ac) Fizarana habe refesina amin'ny AFM.(df) Toetran'ny fiampangana ambonin'ny tany.(g) Famaritana ny ROS amin'ny EPR.
Zava-dehibe ihany koa ny manamarika fa ho an'ireo fepetra rehetra voalaza etsy ambony ireo, dia eo anelanelan'ny 2 ka hatramin'ny 6 μA ny fandrefesana ionization ankehitriny ary ny voltase eo anelanelan'ny -3.8 sy -6.5 kV, izay miteraka fanjifana herinaratra latsaky ny 50 mW ho an'ity môdely fifandraisana taranaka EWNS tokana ity.Na dia noforonina tamin'ny tsindry mafy aza ny EWNS, dia ambany dia ambany ny haavon'ny ozone, tsy mihoatra ny 60 ppb.
Ny sary fanampiny S4 dia mampiseho ny saha elektrika simulated ho an'ny [-6,5 kV, 4,0 cm] ary [-3,8 kV, 0,5 cm] scenario.Ho an'ny toe-javatra [-6,5 kV, 4,0 sm] ary [-3,8 kV, 0,5 sm], ny kajy an-tsaha dia 2 × 105 V/m ary 4,7 × 105 V/m, tsirairay avy.Andrasana izany, satria amin'ny tranga faharoa dia avo kokoa ny tahan'ny voltase-distance.
Amin'ny aviavy.3a, b dia mampiseho ny savaivony EWNS refesina amin'ny AFM8.Ny savaivony EWNS antonony kajy dia 27 nm sy 19 nm ho an'ny [-6,5 kV, 4,0 sm] ary [-3,8 kV, 0,5 sm], tsirairay avy.Ho an'ny toe-javatra [-6,5 kV, 4,0 sm] ary [-3,8 kV, 0,5 sm], dia 1,41 sy 1,45 ny fivilian-dàlana ara-jeometrika amin'ny fizarana, izay manondro fizarana habe tery.Na ny habe antonony sy ny fivilian-dàlana geometrika dia tena akaiky ny baseline EWNS, amin'ny 25 nm sy 1.41.Amin'ny aviavy.Ny 3c dia mampiseho ny fizarana haben'ny EWNS fototra norefesina amin'ny fomba mitovy amin'ny fepetra mitovy.
Amin'ny aviavy.Ny 3d,e dia mampiseho ny valin'ny famaritana ny fiampangana.Ny angona dia fandrefesana antonony amin'ny fandrefesana 30 miaraka amin'ny fifantohana (#/cm3) sy ny ankehitriny (I).Ny famakafakana dia mampiseho fa 22 ± 6 e- ary 44 ± 6 e- ho an'ny [-6,5 kV, 4,0 sm] ary [-3,8 kV, 0,5 cm] ny salan'isa eo amin'ny EWNS.Manana fiampangana ambony kokoa izy ireo raha oharina amin'ny EWNS baseline (10 ± 2 e-), avo roa heny noho ny [-6,5 kV, 4,0 sm] ary avo efatra heny noho ny [-3 ,8 kV, 0,5 cm].Ny sary 3f dia mampiseho ny fiampangana.data momba ny Baseline-EWNS.
Avy amin'ny sarintany fifantohana amin'ny laharan'ny EWNS (sary fanampiny S5 sy S6), dia hita fa ny [-6,5 kV, 4,0 sm] dia manana singa betsaka kokoa noho ny [-3,8 kV, 0,5 cm] scenario.Tsara ihany koa ny manamarika fa ny fifantohana amin'ny isa EWNS dia nanara-maso hatramin'ny 4 ora (Tarehimarika fanampiny S5 sy S6), izay nahitana ny fitovian'ny taranaka EWNS mitovy amin'ny haavon'ny isa amin'ny tranga roa.
Amin'ny aviavy.Ny 3g dia mampiseho ny spectrum EPR aorian'ny fanalana ny fanaraha-maso EWNS (lafiny) nohatsaraina amin'ny [-6.5 kV, 4.0 cm].Ny spectra ROS dia nampitahaina tamin'ny scenario Baseline-EWNS tamin'ny asa navoaka teo aloha.Ny isan'ny EWNS mamaly amin'ny fandrika mihodina dia kajy ho 7.5 × 104 EWNS/s, izay mitovy amin'ny Baseline-EWNS8 navoaka teo aloha.Nasehon'ny spectra EPR mazava tsara ny fisian'ny karazana ROS roa, ka ny O2- no karazana betsaka indrindra ary ny OH• tsy dia betsaka loatra.Ankoatr'izay, ny fampitahana mivantana ny hamafin'ny tampony dia nampiseho fa ny EWNS optimized dia nanana votoaty ROS ambony kokoa raha oharina amin'ny EWNS baseline.
Amin'ny aviavy.4 dia mampiseho ny fahombiazan'ny fametrahana ny EWNS ao amin'ny EPES.Ny angon-drakitra dia fintinina ao amin'ny tabilao I ary ampitahaina amin'ny angona EWNS tany am-boalohany.Ho an'ny tranga roa amin'ny EUNS, ny fametrahana dia manakaiky ny 100% na dia amin'ny voltase ambany 3.0 kV aza.Amin'ny ankapobeny, 3.0 kV dia ampy ho an'ny fametrahana 100%, na inona na inona fiovan'ny fiampangana eny ambonin'ny tany.Eo ambanin'ny fepetra mitovy, ny fahombiazan'ny fametrahana ny Baseline-EWNS dia 56% ihany noho ny fiampangana ambany kokoa (elektronika 10 eo ho eo isaky ny EWNS).
Amin'ny aviavy.5 ary amin'ny latabatra.2 dia mamintina ny sandan'ny tsy fihetsehan'ny zavamiaina bitika voatsindrona eny ambonin'ny voatabiha rehefa avy nipoitra tamin'ny 40.000 #/cm3 EWNS nandritra ny 45 minitra tamin'ny fomba tsara indrindra [-6,5 kV, 4,0 sm].Ny E. coli innoculated sy Lactobacillus innocuous dia nampiseho fihenam-bidy lehibe tamin'ny logs 3.8 nandritra ny 45 minitra.Ao anatin'izany toe-javatra izany, ny S. enterica dia nihena 2.2-log, raha toa kosa ny S. cerevisiae sy M. parafortutum dia nihena 1.0-log.
Ny micrographs elektronika (sary 6) dia maneho ny fiovana ara-batana ateraky ny EWNS amin'ny sela Escherichia coli, Streptococcus, ary Lactobacillus tsy mampidi-doza izay mitarika ho amin'ny tsy fahavitrihana azy ireo.Ny bakteria fanaraha-maso dia manana fonon-tsela tsy misy dikany, fa ny bakteria miharihary kosa dia nanimba ny fonon-tanana ivelany.
Ny fakana sary mikroskopika elektronika momba ny fanaraha-maso sy ny bakteria miharihary dia nanambara ny fahasimban'ny membrane.
Ny angon-drakitra momba ny toetran'ny fizika simika amin'ny EWNS efa nohatsaraina dia mampiseho fa ny fananana (sandratry ny ety ivelany sy ny votoatin'ny ROS) an'ny EWNS dia nihatsara be raha oharina amin'ny data baseline EWNS navoaka teo aloha8,9,10,11.Amin'ny lafiny iray, ny haben'izy ireo dia nijanona tao amin'ny faritra nanometer, tena mitovy amin'ny valiny voalaza teo aloha, mamela azy ireo hijanona eny amin'ny rivotra mandritra ny fotoana maharitra.Ny polydispersité voamarika dia azo hazavaina amin'ny fiovan'ny fiampangana ety ambonin'ny tany izay mamaritra ny haben'ny EWNS, ny fahasamihafan'ny vokatry ny Rayleigh, ary ny mety hisian'ny coalescence.Na izany aza, araka ny antsipiriany nataon'i Nielsen et al.22, ny fiampangana ambony ambony dia mampihena ny etona amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny angovo / fihenjanan'ny rano.Ao amin'ny fanontanantsika teo aloha8 dia nohamafisina tamin'ny andrana io teoria io ho an'ny microdroplets 22 sy EWNS.Mety hisy fiantraikany amin'ny habeny ihany koa ny fahaverezan'ny fiampangana mandritra ny fanalavam-potoana ary manampy amin'ny fitsinjarana ny habeny.