Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीमध्ये मर्यादित CSS सपोर्ट आहे.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही साइटला शैली आणि JavaScript शिवाय रेंडर करू.
एकाच वेळी तीन स्लाइड दाखवणारे कॅरोसेल.एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइडर बटणे वापरा.
अलीकडे, कृत्रिम पाणी नॅनोस्ट्रक्चर्स (EWNS) वापरून नॅनो तंत्रज्ञानावर आधारित रसायन-मुक्त प्रतिजैविक प्लॅटफॉर्म विकसित केले गेले आहे.EWNS चे पृष्ठभाग चार्ज जास्त आहे आणि ते प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS) सह संतृप्त आहेत जे अन्नजनित रोगजनकांसह अनेक सूक्ष्मजीवांशी संवाद साधू शकतात आणि निष्क्रिय करू शकतात.येथे हे दर्शविले आहे की संश्लेषणादरम्यान त्यांचे गुणधर्म सूक्ष्म-ट्यून केले जाऊ शकतात आणि त्यांची बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ क्षमता वाढविण्यासाठी अनुकूल केले जाऊ शकतात.EWNS प्रयोगशाळा प्लॅटफॉर्म संश्लेषण पॅरामीटर्स बदलून EWNS चे गुणधर्म सुधारण्यासाठी डिझाइन केले होते.आधुनिक विश्लेषणात्मक पद्धतींचा वापर करून EWNS गुणधर्मांचे (आरओएसचे शुल्क, आकार आणि सामग्री) वैशिष्ट्यीकरण.याव्यतिरिक्त, एस्चेरिचिया कोली, साल्मोनेला एन्टरिका, लिस्टेरिया इनोक्युअस, मायकोबॅक्टेरियम पॅराॅक्सिडेंटम आणि सॅकॅरोमायसेस सेरेव्हिसिया यासारख्या अन्नजनित सूक्ष्मजीवांविरूद्ध त्यांच्या सूक्ष्मजीव निष्क्रियतेच्या संभाव्यतेसाठी त्यांचे मूल्यांकन केले गेले.येथे सादर केलेले परिणाम हे दर्शवितात की EWNS चे गुणधर्म संश्लेषणादरम्यान सुरेख केले जाऊ शकतात, परिणामी निष्क्रियतेच्या कार्यक्षमतेत घातांकीय वाढ होते.विशेषतः, पृष्ठभाग चार्ज चार घटकांनी वाढला आणि प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती वाढली.40,000 #/cc EWNS च्या एरोसोल डोसच्या 45 मिनिटांच्या एक्सपोजरनंतर सूक्ष्मजीव काढून टाकण्याचा दर सूक्ष्मजीवांवर अवलंबून होता आणि 1.0 ते 3.8 लॉग पर्यंत होता.
सूक्ष्मजीव दूषित होणे हे रोगजनकांच्या किंवा त्यांच्या विषारी पदार्थांच्या अंतर्ग्रहणामुळे होणाऱ्या अन्नजन्य आजाराचे मुख्य कारण आहे.एकट्या युनायटेड स्टेट्समध्ये, अन्नजन्य आजारामुळे सुमारे 76 दशलक्ष आजार होतात, 325,000 रुग्णालयात दाखल होतात आणि दरवर्षी 5,000 मृत्यू होतात.याव्यतिरिक्त, युनायटेड स्टेट्स डिपार्टमेंट ऑफ अॅग्रीकल्चर (USDA) च्या अंदाजानुसार, युनायटेड स्टेट्स 2 मध्ये नोंदवलेल्या सर्व अन्नजन्य आजारांपैकी 48% साठी ताज्या उत्पादनांचा वाढलेला वापर जबाबदार आहे.युनायटेड स्टेट्समध्ये अन्नजन्य रोगजनकांमुळे होणारे रोग आणि मृत्यूची किंमत खूप जास्त आहे, रोग नियंत्रण आणि प्रतिबंध केंद्र (CDC) द्वारे अंदाजे US$15.6 अब्ज प्रति वर्ष 3.
सध्या, अन्न सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी रासायनिक4, रेडिएशन5 आणि थर्मल6 अँटीमाइक्रोबियल हस्तक्षेप मुख्यतः उत्पादन साखळीसह (सामान्यतः कापणीनंतर आणि/किंवा पॅकेजिंग दरम्यान) सतत न करता मर्यादित गंभीर नियंत्रण बिंदूंवर (सीसीपी) केले जातात.अशा प्रकारे, ते क्रॉस-दूषित होण्यास प्रवण आहेत.7. अन्नजनित आजार आणि अन्न खराब होण्याच्या चांगल्या नियंत्रणासाठी प्रतिजैविक हस्तक्षेप आवश्यक आहेत जे पर्यावरणीय प्रभाव आणि खर्च कमी करताना संभाव्यपणे फार्म-टू-टेबल सातत्यवर लागू केले जाऊ शकतात.
अलीकडे, एक रासायनिक मुक्त, नॅनोटेक्नॉलॉजी-आधारित प्रतिजैविक प्लॅटफॉर्म विकसित केले गेले आहे जे कृत्रिम पाणी नॅनोस्ट्रक्चर्स (EWNS) वापरून पृष्ठभाग आणि हवेतील जीवाणू निष्क्रिय करू शकते.EWNS दोन समांतर प्रक्रिया, इलेक्ट्रोस्प्रे आणि वॉटर आयनीकरण (Fig. 1a) वापरून संश्लेषित केले गेले.मागील अभ्यासात असे दिसून आले आहे की EWNS मध्ये भौतिक आणि जैविक गुणधर्मांचा एक अद्वितीय संच आहे 8,9,10.EWNS मध्ये प्रति संरचनेत सरासरी 10 इलेक्ट्रॉन असतात आणि सरासरी नॅनोस्केल आकार 25 nm (Fig. 1b,c)8,9,10 असतो.याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रॉन स्पिन रेझोनान्स (ESR) ने दाखवले की EWNS मध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS), प्रामुख्याने हायड्रॉक्सिल (OH•) आणि सुपरऑक्साइड (O2-) रॅडिकल्स (चित्र 1c)8 आहेत.ईव्हीएनएस दीर्घकाळ हवेत असते आणि हवेत लटकलेल्या आणि पृष्ठभागावर उपस्थित असलेल्या सूक्ष्मजीवांशी टक्कर देऊ शकते, ज्यामुळे त्यांचे आरओएस पेलोड वितरित होते आणि सूक्ष्मजीव निष्क्रिय होतात (चित्र 1d).या सुरुवातीच्या अभ्यासातून असेही दिसून आले आहे की EWNS पृष्ठभागावर आणि हवेतील मायकोबॅक्टेरियासह विविध ग्राम-नकारात्मक आणि ग्राम-पॉझिटिव्ह जीवाणूंशी संवाद साधू शकतो आणि निष्क्रिय करू शकतो.ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीने दर्शविले की निष्क्रियता सेल झिल्लीच्या व्यत्ययामुळे होते.याव्यतिरिक्त, तीव्र इनहेलेशन अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की EWNS च्या उच्च डोसमुळे फुफ्फुसाचे नुकसान किंवा जळजळ होत नाही 8.
(a) जेव्हा द्रव असलेल्या केशिका नळी आणि काउंटर इलेक्ट्रोड यांच्यामध्ये उच्च व्होल्टेज लावला जातो तेव्हा इलेक्ट्रोस्प्रे होते.(b) उच्च दाबाच्या वापरामुळे दोन भिन्न घटना घडतात: (i) पाण्याचे इलेक्ट्रोस्प्रे करणे आणि (ii) EWNS मध्ये अडकलेल्या प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (आयन) तयार करणे.(c) EWNS ची अद्वितीय रचना.(d) त्यांच्या नॅनोस्केल प्रकृतीमुळे, EWNS खूप मोबाइल आहेत आणि ते हवेतील रोगजनकांशी संवाद साधू शकतात.
ताज्या अन्नाच्या पृष्ठभागावर अन्नजनित सूक्ष्मजीव निष्क्रिय करण्याची EWNS प्रतिजैविक प्लॅटफॉर्मची क्षमता देखील अलीकडेच प्रदर्शित झाली आहे.हे देखील दर्शविले गेले आहे की विद्युत क्षेत्रासह EWNS चे पृष्ठभाग चार्ज लक्ष्यित वितरण साध्य करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.शिवाय, सुमारे 50,000 #/cm3 च्या EWNS वर 90 मिनिटांच्या एक्सपोजरनंतर सेंद्रिय टोमॅटोचे प्राथमिक परिणाम उत्साहवर्धक होते, ज्यात E. coli आणि Listeria 11 सारखे विविध अन्नजन्य सूक्ष्मजीव आढळून आले.याव्यतिरिक्त, प्राथमिक ऑर्गनोलेप्टिक चाचण्यांमध्ये नियंत्रण टोमॅटोच्या तुलनेत कोणतेही संवेदी प्रभाव दिसून आले नाहीत.जरी 50,000#/cc च्या अगदी कमी EWNS डोसमध्येही हे प्रारंभिक निष्क्रियीकरण परिणाम अन्न सुरक्षा अनुप्रयोगांसाठी उत्साहवर्धक आहेत.पहा, हे स्पष्ट आहे की संक्रमण आणि खराब होण्याचा धोका कमी करण्यासाठी उच्च निष्क्रियता क्षमता अधिक फायदेशीर ठरेल.
येथे, आम्ही आमच्या संशोधनावर EWNS जनरेशन प्लॅटफॉर्मच्या विकासावर लक्ष केंद्रित करू ज्यामुळे संश्लेषण पॅरामीटर्सचे सूक्ष्म ट्यूनिंग आणि EWNS च्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांचे ऑप्टिमायझेशन त्यांच्या प्रतिजैविक क्षमता वाढविण्यासाठी सक्षम करू.विशेषतः, ऑप्टिमायझेशनने त्यांचे पृष्ठभाग शुल्क (लक्ष्यित वितरण सुधारण्यासाठी) आणि आरओएस सामग्री (निष्क्रियता कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी) वाढवण्यावर लक्ष केंद्रित केले आहे.आधुनिक विश्लेषणात्मक पद्धतींचा वापर करून ऑप्टिमाइझ केलेले भौतिक-रासायनिक गुणधर्म (आकार, शुल्क आणि ROS सामग्री) वैशिष्ट्यीकृत करा आणि सामान्य अन्न सूक्ष्मजीव जसे की E. वापरा.
उच्च शुद्धतेच्या पाण्याचे (18 MΩ cm–1) एकाचवेळी इलेक्ट्रोस्प्रेईंग आणि आयनीकरण करून EVNS संश्लेषित केले गेले.इलेक्ट्रिक नेब्युलायझर 12 सामान्यत: द्रवांचे अणूकरण आणि पॉलिमर आणि सिरॅमिक कण 13 आणि नियंत्रित आकाराचे तंतू 14 यांच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते.
मागील प्रकाशने 8, 9, 10, 11 मध्ये तपशीलवार वर्णन केल्याप्रमाणे, एका सामान्य प्रयोगात, मेटल केशिका आणि ग्राउंडेड काउंटर इलेक्ट्रोड दरम्यान उच्च व्होल्टेज लागू केले गेले.या प्रक्रियेदरम्यान, दोन भिन्न घटना घडतात: i) इलेक्ट्रोस्प्रे आणि ii) पाण्याचे आयनीकरण.दोन इलेक्ट्रोड्समधील मजबूत विद्युत क्षेत्रामुळे घनरूप पाण्याच्या पृष्ठभागावर नकारात्मक शुल्क तयार होते, परिणामी टेलर शंकू तयार होतात.परिणामी, अत्यंत चार्ज केलेले पाण्याचे थेंब तयार होतात, जे रेलेघ सिद्धांताप्रमाणे लहान कणांमध्ये खंडित होत राहतात.त्याच वेळी, मजबूत विद्युत क्षेत्रामुळे काही पाण्याचे रेणू फुटतात आणि इलेक्ट्रॉन (आयनाइझ) काढून टाकतात, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS) 17 तयार होतात.एकाच वेळी व्युत्पन्न केलेले ROS18 EWNS (Fig. 1c) मध्ये एन्कॅप्स्युलेट केले होते.
अंजीर वर.2a या अभ्यासात EWNS संश्लेषणामध्ये विकसित आणि वापरलेली EWNS जनरेशन प्रणाली दाखवते.बंद बाटलीत साठवलेले शुद्ध केलेले पाणी टेफ्लॉन ट्यूब (2 मिमी आतील व्यास) द्वारे 30G स्टेनलेस स्टीलच्या सुईमध्ये (मेटल केशिका) दिले गेले.आकृती 2b मध्ये दाखवल्याप्रमाणे पाण्याचा प्रवाह बाटलीच्या आत असलेल्या हवेच्या दाबाने नियंत्रित केला जातो.सुई टेफ्लॉन कन्सोलवर बसविली जाते आणि काउंटर इलेक्ट्रोडपासून विशिष्ट अंतरावर व्यक्तिचलितपणे समायोजित केली जाऊ शकते.काउंटर इलेक्ट्रोड एक पॉलिश अॅल्युमिनियम डिस्क आहे ज्यामध्ये सॅम्पलिंगसाठी मध्यभागी छिद्र आहे.काउंटर इलेक्ट्रोडच्या खाली एक अॅल्युमिनियम सॅम्पलिंग फनेल आहे, जो सॅम्पलिंग पोर्ट (चित्र 2b) द्वारे उर्वरित प्रायोगिक सेटअपशी जोडलेला आहे.सॅम्पलर ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय आणणारे चार्ज बिल्ड-अप टाळण्यासाठी, सर्व सॅम्पलर घटक इलेक्ट्रिकली ग्राउंड केलेले आहेत.
(a) इंजिनिअर्ड वॉटर नॅनोस्ट्रक्चर जनरेशन सिस्टम (EWNS).(b) सॅम्पलर आणि इलेक्ट्रोस्प्रेचा क्रॉस-सेक्शन, सर्वात महत्वाचे पॅरामीटर्स दर्शवितो.(c) जीवाणू निष्क्रिय करण्यासाठी प्रायोगिक सेटअप.
वर वर्णन केलेली EWNS जनरेशन सिस्टीम EWNS गुणधर्मांचे उत्तम ट्यूनिंग सुलभ करण्यासाठी की ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स बदलण्यास सक्षम आहे.EWNS वैशिष्ट्ये सुरेख करण्यासाठी लागू व्होल्टेज (V), सुई आणि काउंटर इलेक्ट्रोड (L) मधील अंतर आणि केशिकामधून पाण्याचा प्रवाह (φ) समायोजित करा.वेगवेगळ्या संयोगांचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी वापरलेले चिन्ह: [V (kV), L (cm)].ठराविक संच [V, L] चा स्थिर टेलर शंकू मिळविण्यासाठी पाण्याचा प्रवाह समायोजित करा.या अभ्यासाच्या हेतूंसाठी, काउंटर इलेक्ट्रोड (D) चा छिद्र व्यास 0.5 इंच (1.29 सेमी) ठेवण्यात आला होता.
मर्यादित भूमिती आणि विषमतेमुळे, विद्युत क्षेत्राची ताकद पहिल्या तत्त्वांवरून मोजली जाऊ शकत नाही.त्याऐवजी, विद्युत क्षेत्राची गणना करण्यासाठी QuickField™ सॉफ्टवेअर (Svendborg, Denmark)19 वापरले गेले.विद्युत क्षेत्र एकसमान नाही, म्हणून केशिकाच्या टोकावरील विद्युत क्षेत्राचे मूल्य विविध कॉन्फिगरेशनसाठी संदर्भ मूल्य म्हणून वापरले गेले.
अभ्यासादरम्यान, टेलर शंकूची निर्मिती, टेलर शंकू स्थिरता, EWNS उत्पादन स्थिरता आणि पुनरुत्पादनक्षमता यानुसार व्होल्टेज आणि सुई आणि काउंटर इलेक्ट्रोडमधील अंतर यांचे अनेक संयोजनांचे मूल्यमापन केले गेले.पूरक सारणी S1 मध्ये विविध संयोजने दर्शविली आहेत.
EWNS जनरेशन सिस्टमचे आउटपुट कण संख्या एकाग्रता मापनासाठी स्कॅनिंग मोबिलिटी पार्टिकल साइज अॅनालायझर (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) शी तसेच एरोसोल फॅराडे इलेक्ट्रोमीटर (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN) शी जोडलेले होते.) आमच्या मागील प्रकाशनात वर्णन केल्याप्रमाणे एरोसोल प्रवाहांसाठी मोजले गेले.SMPS आणि एरोसोल इलेक्ट्रोमीटर दोन्ही 0.5 L/min च्या प्रवाह दराने नमुना (एकूण नमुना प्रवाह 1 L/min).कणांची संख्या एकाग्रता आणि एरोसोलचा प्रवाह 120 सेकंदांसाठी मोजला गेला.मोजमाप 30 वेळा पुनरावृत्ती होते.सध्याच्या मोजमापांवर आधारित, एकूण एरोसोल शुल्काची गणना केली जाते आणि निवडलेल्या EWNS कणांच्या दिलेल्या एकूण संख्येसाठी सरासरी EWNS शुल्काचा अंदाज लावला जातो.EWNS ची सरासरी किंमत समीकरण (1) वापरून काढली जाऊ शकते:
जेथे IEl हे मोजलेले विद्युत् प्रवाह आहे, NSMPS हे SMPS सह मोजलेले डिजिटल एकाग्रता आहे आणि φEl हा प्रति इलेक्ट्रोमीटर प्रवाह दर आहे.
कारण सापेक्ष आर्द्रता (RH) पृष्ठभागावरील चार्ज प्रभावित करते, प्रयोगादरम्यान तापमान आणि (RH) अनुक्रमे 21°C आणि 45% वर स्थिर ठेवण्यात आले होते.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) आणि AC260T प्रोब (Olympus, Tokyo, Japan) चा वापर EWNS चा आकार आणि आयुर्मान मोजण्यासाठी केला गेला.AFM स्कॅनिंग वारंवारता 1 Hz होती, स्कॅनिंग क्षेत्र 5 μm × 5 μm आणि 256 स्कॅन लाइन होते.आश्रय सॉफ्टवेअर (मास्क श्रेणी 100 nm, थ्रेशोल्ड 100 pm) वापरून सर्व प्रतिमा 1ल्या ऑर्डरच्या प्रतिमा संरेखनाच्या अधीन होत्या.
चाचणी फनेल काढून टाकण्यात आले आणि अभ्रक पृष्ठभागावर कणांचे एकत्रीकरण आणि अनियमित थेंब तयार होऊ नये म्हणून काउंटर इलेक्ट्रोडपासून 2.0 सेमी अंतरावर सरासरी 120 सेंमी अंतरावर ठेवण्यात आले.EWNS थेट ताज्या कापलेल्या अभ्रक (टेड पेला, रेडिंग, CA) च्या पृष्ठभागावर फवारण्यात आले.AFM स्पटरिंग नंतर लगेचच अभ्रक पृष्ठभागाची प्रतिमा.नव्याने कापलेल्या अपरिवर्तित अभ्रकाच्या पृष्ठभागाचा संपर्क कोन 0° च्या जवळ आहे, म्हणून EVNS अभ्रक पृष्ठभागावर घुमटाच्या स्वरूपात वितरीत केले जाते.डिफ्यूजिंग थेंबांचा व्यास (a) आणि उंची (h) थेट AFM टोपोग्राफीवरून मोजले गेले आणि आमच्या पूर्वी प्रमाणित केलेल्या पद्धतीचा वापर करून EWNS घुमट प्रसार व्हॉल्यूमची गणना करण्यासाठी वापरली गेली.ऑनबोर्ड EWNS चे व्हॉल्यूम समान आहे असे गृहीत धरून, समीकरण (2) वापरून समतुल्य व्यासाची गणना केली जाऊ शकते:
आमच्या पूर्वी विकसित केलेल्या पद्धतीच्या आधारे, EWNS मध्ये अल्पायुषी रॅडिकल इंटरमीडिएट्सची उपस्थिती शोधण्यासाठी इलेक्ट्रॉन स्पिन रेझोनान्स (ESR) स्पिन ट्रॅप वापरला गेला.DEPMPO(5-(डायथॉक्सीफॉस्फोरिल)-5-मिथाइल-1-पायरोलीन-एन-ऑक्साइड) (ऑक्सिस इंटरनॅशनल इंक.) चे 235 मिमी सोल्यूशन असलेल्या 650 μm मिजेट स्पार्जर (Ace Glass, Vineland, NJ) द्वारे एरोसोल बुडवले गेले.पोर्टलँड, ओरेगॉन).सर्व ईएसआर मोजमाप ब्रुकर ईएमएक्स स्पेक्ट्रोमीटर (ब्रुकर इन्स्ट्रुमेंट्स इंक. बिलेरिका, एमए, यूएसए) आणि फ्लॅट पॅनेल सेल वापरून केले गेले.Acquisit सॉफ्टवेअर (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) डेटा गोळा करण्यासाठी आणि त्याचे विश्लेषण करण्यासाठी वापरले गेले.आरओएसच्या वैशिष्ट्यांचे निर्धारण केवळ ऑपरेटिंग परिस्थिती [-6.5 केव्ही, 4.0 सेमी] साठी केले गेले.EWNS सांद्रता SMPS वापरून मोजली गेली.
205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10 वापरून ओझोन पातळीचे परीक्षण केले गेले.
सर्व EWNS गुणधर्मांसाठी, सरासरी मूल्य मापन मूल्य म्हणून वापरले जाते आणि मानक विचलन मापन त्रुटी म्हणून वापरले जाते.ऑप्टिमाइझ केलेल्या EWNS विशेषतांच्या मूल्यांची बेस EWNS च्या संबंधित मूल्यांशी तुलना करण्यासाठी टी-चाचण्या केल्या गेल्या.
आकृती 2c पूर्वी विकसित आणि वैशिष्ट्यीकृत इलेक्ट्रोस्टॅटिक पर्सिपिटेशन (EPES) "पुल" प्रणाली दर्शविते जी पृष्ठभागावर EWNS च्या लक्ष्यित वितरणासाठी वापरली जाऊ शकते.EPES EVNS शुल्क वापरते जे मजबूत विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली लक्ष्याच्या पृष्ठभागावर थेट "मार्गदर्शित" केले जाऊ शकतात.EPES प्रणालीचे तपशील Pyrgiotakis et al यांनी अलीकडील प्रकाशनात सादर केले आहेत.11अशाप्रकारे, EPES मध्ये 3D मुद्रित PVC चेंबरचा समावेश आहे ज्यामध्ये टेपर्ड टोके आहेत आणि त्यामध्ये दोन समांतर स्टेनलेस स्टील (304 स्टेनलेस स्टील, मिरर कोटेड) मेटल प्लेट्स मध्यभागी 15.24 सेमी अंतरावर आहेत.बोर्ड बाह्य उच्च व्होल्टेज स्त्रोताशी जोडलेले होते (बर्ट्रान 205B-10R, स्पेलमन, हाउपॉज, NY), तळाची प्लेट नेहमी सकारात्मक व्होल्टेजशी जोडलेली असते आणि वरची प्लेट नेहमी जमिनीशी (फ्लोटिंग ग्राउंड) जोडलेली असते.चेंबरच्या भिंती अॅल्युमिनियम फॉइलने झाकलेल्या असतात, ज्याला कणांचे नुकसान टाळण्यासाठी इलेक्ट्रिकली ग्राउंड केले जाते.चेंबरमध्ये एक सीलबंद फ्रंट लोडिंग दरवाजा आहे जो उच्च व्होल्टेज हस्तक्षेप टाळण्यासाठी चाचणी पृष्ठभागांना प्लास्टिकच्या स्टँडवर ठेवण्याची परवानगी देतो जे त्यांना तळाशी असलेल्या मेटल प्लेटच्या वर वाढवते.
EPES मध्ये EWNS ची डिपॉझिशन कार्यक्षमता पूरक आकृती S111 मध्ये तपशीलवार पूर्वी विकसित केलेल्या प्रोटोकॉलनुसार मोजली गेली.
नियंत्रण कक्ष म्हणून, दुसरा दंडगोलाकार प्रवाह कक्ष EPES प्रणालीशी मालिकेत जोडला गेला होता, ज्यामध्ये EWNS काढण्यासाठी मध्यवर्ती HEPA फिल्टर वापरण्यात आला होता.आकृती 2c मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, EWNS एरोसोल दोन अंगभूत चेंबर्समधून पंप केले गेले.नियंत्रण कक्ष आणि EPES मधील फिल्टर समान तापमान (T), सापेक्ष आर्द्रता (RH) आणि ओझोन पातळी परिणामी उर्वरित EWNS काढून टाकते.
E. coli (ATCC #27325), fecal indicator, Salmonella enterica (ATCC #53647), अन्नजनित रोगजनक, Listeria निरुपद्रवी (ATCC #33090), रोगजनक लिस्टेरिया मोनोसीएटीव्हीए, सीसीसीएटीसीएटीसीएटीसी (सॅरोगेट) सारख्या ताजे अन्न दूषित करणारे सूक्ष्मजीव आढळले आहेत. cerevisiae (ATCC #4098), spoilage यीस्टचा पर्याय, आणि अधिक प्रतिरोधक निष्क्रिय जीवाणू, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
तुमच्या स्थानिक बाजारातून सेंद्रिय द्राक्ष टोमॅटोचे यादृच्छिक बॉक्स खरेदी करा आणि वापर होईपर्यंत (3 दिवसांपर्यंत) 4°C तापमानात ठेवा.प्रायोगिक टोमॅटो सर्व समान आकाराचे होते, सुमारे 1/2 इंच व्यासाचे होते.
संस्कृती, टोचणे, एक्सपोजर आणि कॉलनी काउंट प्रोटोकॉल आमच्या मागील प्रकाशनात तपशीलवार आहेत आणि पुरवणी डेटामध्ये तपशीलवार आहेत.45 मिनिटांसाठी टोमॅटोचे 40,000 #/cm3 उघडून EWNS च्या परिणामकारकतेचे मूल्यमापन करण्यात आले.थोडक्यात, t = 0 मिनिटांच्या वेळी जिवंत असलेल्या सूक्ष्मजीवांचे मूल्यांकन करण्यासाठी तीन टोमॅटो वापरण्यात आले.तीन टोमॅटो EPES मध्ये ठेवण्यात आले होते आणि EWNS च्या संपर्कात 40,000 #/cc (EWNS exposed tomatoes) आणि उर्वरित तीन कंट्रोल चेंबरमध्ये (कंट्रोल टोमॅटो) ठेवण्यात आले होते.दोन्ही गटातील टोमॅटोची अतिरिक्त प्रक्रिया केली गेली नाही.EWNS-उघड टोमॅटो आणि नियंत्रण टोमॅटो EWNS च्या प्रभावाचे मूल्यांकन करण्यासाठी 45 मिनिटांनंतर काढले गेले.
प्रत्येक प्रयोग त्रिगुणात पार पडला.पुरवणी डेटामध्ये वर्णन केलेल्या प्रोटोकॉलनुसार डेटा विश्लेषण केले गेले.
निष्क्रीयीकरण यंत्रणेचे मूल्यमापन उघड झालेल्या EWNS नमुन्यांच्या अवसादनाद्वारे (40,000 #/cm3 EWNS एरोसोल एकाग्रतेवर 45 मिनिटे) आणि निरुपद्रवी जीवाणू ई. कोली, साल्मोनेला एन्टरिका आणि लॅक्टोबॅसिलसचे विकिरण नसलेले नमुने करून करण्यात आले.खोलीच्या तपमानावर 2 तासांसाठी 0.1 एम सोडियम कॅकोडायलेट बफर (पीएच 7.4) मध्ये कण 2.5% ग्लुटाराल्डिहाइड, 1.25% पॅराफॉर्मल्डिहाइड आणि 0.03% पिक्रिक ऍसिडमध्ये निश्चित केले गेले.धुतल्यानंतर, 1% ऑस्मिअम टेट्रोक्साइड (OsO4)/1.5% पोटॅशियम फेरोसायनाइड (KFeCN6) सह 2 तासांसाठी पोस्ट-फिक्स करा, 3 वेळा पाण्यात धुवा आणि 1% युरेनिल एसीटेटमध्ये 1 तास ठेवा, नंतर पाण्यात दोनदा धुवा, नंतर 1%0 0%, 09% 0% मध्ये, नंतर 1% 0% मध्ये निर्जलीकरण करा. % अल्कोहोल.नंतर नमुने प्रोपीलीन ऑक्साईडमध्ये 1 तासासाठी ठेवण्यात आले आणि प्रोपलीन ऑक्साईड आणि TAAP एपॉन (मॅरिव्हॅक कॅनडा इंक. सेंट लॉरेंट, CA) च्या 1:1 मिश्रणाने गर्भधारणा करण्यात आली.नमुने TAAB Epon मध्ये एम्बेड केले गेले आणि 60°C वर 48 तासांसाठी पॉलिमराइज केले गेले.AMT 2k CCD कॅमेरा (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA) ने सुसज्ज पारंपारिक ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan) चा वापर करून बरे केलेले ग्रॅन्युलर राळ कापून TEM द्वारे दृश्यमान केले गेले.
सर्व प्रयोग त्रिगुणात पार पडले.प्रत्येक टाइम पॉईंटसाठी, जिवाणू वॉश्स ट्रिपलीकेटमध्ये सीड केले गेले, परिणामी प्रति पॉइंट एकूण नऊ डेटा पॉइंट होते, ज्याची सरासरी त्या विशिष्ट सूक्ष्मजीवासाठी बॅक्टेरियाच्या एकाग्रता म्हणून वापरली गेली.मापन त्रुटी म्हणून मानक विचलन वापरले गेले.सर्व गुण मोजले जातात.
t = 0 मिनिटांच्या तुलनेत बॅक्टेरियाच्या एकाग्रतेत घट झाल्याचा लॉगरिथम खालील सूत्र वापरून मोजला गेला:
जेथे C0 हे नियंत्रण नमुन्यातील जीवाणूंचे प्रमाण 0 च्या वेळी असते (म्हणजे पृष्ठभाग कोरडे झाल्यानंतर परंतु चेंबरमध्ये ठेवण्यापूर्वी) आणि Cn हे एक्सपोजरच्या n मिनिटांनंतर पृष्ठभागावरील जीवाणूंचे एकाग्रता असते.
45-मिनिटांच्या प्रदर्शनादरम्यान जीवाणूंच्या नैसर्गिक ऱ्हासासाठी, 45 मिनिटांनंतर नियंत्रणाच्या तुलनेत लॉग कमी होणे देखील खालीलप्रमाणे मोजले गेले:
जेथे Cn म्हणजे n वेळी नियंत्रण नमुन्यातील जीवाणूंची एकाग्रता आणि Cn-नियंत्रण म्हणजे n वेळी नियंत्रण जीवाणूंची एकाग्रता.नियंत्रणाच्या तुलनेत डेटा लॉग घट म्हणून सादर केला जातो (ईडब्ल्यूएनएस एक्सपोजर नाही).
अभ्यासादरम्यान, टेलर शंकूची निर्मिती, टेलर शंकू स्थिरता, EWNS उत्पादन स्थिरता आणि पुनरुत्पादनक्षमता यानुसार व्होल्टेज आणि सुई आणि काउंटर इलेक्ट्रोडमधील अंतर यांचे अनेक संयोजनांचे मूल्यमापन केले गेले.पूरक सारणी S1 मध्ये विविध संयोजने दर्शविली आहेत.स्थिर आणि पुनरुत्पादक गुणधर्म दर्शविणारी दोन प्रकरणे (टेलर शंकू, EWNS निर्मिती आणि कालांतराने स्थिरता) सर्वसमावेशक अभ्यासासाठी निवडण्यात आली.अंजीर वर.आकृती 3 दोन्ही प्रकरणांमध्ये ROS चे शुल्क, आकार आणि सामग्रीचे परिणाम दर्शविते.परिणाम तक्ता 1 मध्ये देखील दर्शविले आहेत. संदर्भासाठी, आकृती 3 आणि तक्ता 1 दोन्हीमध्ये पूर्वी संश्लेषित नॉन-ऑप्टिमाइझ केलेल्या EWNS8, 9, 10, 11 (बेसलाइन-EWNS) च्या गुणधर्मांचा समावेश आहे.दोन-पुच्छ टी-टेस्ट वापरून सांख्यिकीय महत्त्वाची गणना पूरक तक्ता S2 मध्ये पुनर्प्रकाशित केली आहे.याव्यतिरिक्त, अतिरिक्त डेटामध्ये काउंटर इलेक्ट्रोड सॅम्पलिंग होल व्यास (डी) आणि ग्राउंड इलेक्ट्रोड आणि टीप (एल) (पूरक आकडे S2 आणि S3) मधील अंतराच्या प्रभावाचा अभ्यास समाविष्ट आहे.
(ac) AFM द्वारे मोजलेले आकार वितरण.(df) पृष्ठभाग चार्ज वैशिष्ट्य.(g) EPR चे ROS वैशिष्ट्यीकरण.
हे लक्षात घेणे देखील महत्त्वाचे आहे की वरील सर्व परिस्थितींसाठी, मोजलेले आयनीकरण प्रवाह 2 आणि 6 μA दरम्यान आणि व्होल्टेज -3.8 आणि -6.5 kV दरम्यान होते, परिणामी या एकल EWNS जनरेशन संपर्क मॉड्यूलसाठी 50 mW पेक्षा कमी वीज वापर होतो.जरी EWNS उच्च दाबाखाली संश्लेषित केले गेले असले तरी, ओझोनची पातळी खूप कमी होती, कधीही 60 ppb पेक्षा जास्त नाही.
पूरक आकृती S4 अनुक्रमे [-6.5 kV, 4.0 cm] आणि [-3.8 kV, 0.5 cm] परिस्थितीसाठी सिम्युलेटेड इलेक्ट्रिक फील्ड दाखवते.[-6.5 kV, 4.0 cm] आणि [-3.8 kV, 0.5 cm] परिस्थितीसाठी, फील्ड गणना अनुक्रमे 2 × 105 V/m आणि 4.7 × 105 V/m आहे.हे अपेक्षित आहे, कारण दुसऱ्या प्रकरणात व्होल्टेज-अंतराचे प्रमाण जास्त आहे.
अंजीर वर.3a,b AFM8 ने मोजलेला EWNS व्यास दर्शवितो.गणना केलेले सरासरी EWNS व्यास अनुक्रमे [-6.5 kV, 4.0 cm] आणि [-3.8 kV, 0.5 cm] योजनांसाठी 27 nm आणि 19 nm होते.[-6.5 kV, 4.0 cm] आणि [-3.8 kV, 0.5 cm] परिस्थितींसाठी, वितरणांचे भौमितिक मानक विचलन अनुक्रमे 1.41 आणि 1.45 आहेत, जे संकुचित आकाराचे वितरण दर्शवितात.सरासरी आकार आणि भौमितिक मानक विचलन दोन्ही अनुक्रमे 25 nm आणि 1.41 वर बेसलाइन EWNS च्या अगदी जवळ आहेत.अंजीर वर.3c समान परिस्थितीत समान पद्धत वापरून मोजलेल्या बेस EWNS चे आकार वितरण दर्शविते.
अंजीर वर.3d,e चार्ज कॅरेक्टरायझेशनचे परिणाम दाखवते.डेटा एकाग्रता (#/cm3) आणि वर्तमान (I) च्या एकाचवेळी 30 मोजमापांची सरासरी मोजमाप आहे.विश्लेषण दर्शविते की EWNS वरील सरासरी शुल्क अनुक्रमे [-6.5 kV, 4.0 cm] आणि [-3.8 kV, 0.5 cm] साठी 22 ± 6 e- आणि 44 ± 6 e- आहे.बेसलाइन EWNS (10 ± 2 e-) च्या तुलनेत त्यांच्याकडे पृष्ठभागावरील शुल्क लक्षणीयरीत्या जास्त आहे, [-6.5 kV, 4.0 cm] परिस्थितीपेक्षा दोन पट जास्त आणि [-3 .8 kV, 0.5 cm] पेक्षा चार पट जास्त आहे.आकृती 3f चार्ज दाखवते.बेसलाइन-ईडब्ल्यूएनएस साठी डेटा.
EWNS क्रमांकाच्या एकाग्रता नकाशांवरून (पूरक आकडे S5 आणि S6), हे पाहिले जाऊ शकते की [-6.5 kV, 4.0 cm] परिस्थितीमध्ये [-3.8 kV, 0.5 cm] परिस्थितीपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त कण आहेत.हे देखील लक्षात घेण्यासारखे आहे की EWNS संख्या एकाग्रतेचे 4 तास (पूरक आकडे S5 आणि S6) पर्यंत परीक्षण केले गेले होते, जेथे EWNS जनरेशन स्थिरतेने दोन्ही प्रकरणांमध्ये कण संख्या एकाग्रतेची समान पातळी दर्शविली.
अंजीर वर.3g [-6.5 kV, 4.0 cm] वर ऑप्टिमाइझ केलेले EWNS नियंत्रण (पार्श्वभूमी) वजा केल्यानंतर EPR स्पेक्ट्रम दाखवते.आरओएस स्पेक्ट्राची तुलना पूर्वी प्रकाशित केलेल्या कामात बेसलाइन-ईडब्ल्यूएनएस परिस्थितीशी देखील केली गेली होती.स्पिन ट्रॅप्ससह प्रतिक्रिया देणाऱ्या EWNS ची संख्या 7.5 × 104 EWNS/s आहे, जी पूर्वी प्रकाशित बेसलाइन-EWNS8 सारखीच आहे.EPR स्पेक्ट्राने स्पष्टपणे दोन प्रकारच्या ROS ची उपस्थिती दर्शविली, ज्यामध्ये O2- प्रमुख प्रजाती आणि OH• कमी मुबलक आहेत.याव्यतिरिक्त, शिखर तीव्रतेची थेट तुलना दर्शविते की ऑप्टिमाइझ केलेल्या EWNS मध्ये बेसलाइन EWNS च्या तुलनेत लक्षणीय उच्च ROS सामग्री होती.
अंजीर वर.4 EPES मध्ये EWNS ची डिपॉझिशन कार्यक्षमता दाखवते.डेटा देखील सारणी I मध्ये सारांशित केला आहे आणि मूळ EWNS डेटाशी तुलना केली आहे.EUNS च्या दोन्ही प्रकरणांसाठी, 3.0 kV च्या कमी व्होल्टेजमध्येही डिपॉझिशन 100% च्या जवळ आहे.सामान्यतः, 3.0 kV 100% निक्षेपासाठी पुरेसे आहे, पृष्ठभागावरील चार्ज बदलाची पर्वा न करता.त्याच परिस्थितीत, बेसलाइन-ईडब्ल्यूएनएसची निक्षेपण कार्यक्षमता त्यांच्या कमी शुल्कामुळे (सरासरी 10 इलेक्ट्रॉन प्रति EWNS) केवळ 56% होती.
अंजीर वर.5 आणि टेबलमध्ये.2 इष्टतम मोड [-6.5 kV, 4.0 cm] वर 45 मिनिटांसाठी सुमारे 40,000 #/cm3 EWNS च्या संपर्कात आल्यानंतर टोमॅटोच्या पृष्ठभागावर लसीकरण केलेल्या सूक्ष्मजीवांच्या निष्क्रियतेचे मूल्य सारांशित करते.45 मिनिटांच्या एक्सपोजर दरम्यान इनोक्युलेटेड ई. कोलाई आणि लॅक्टोबॅसिलस इनोक्यूअसने 3.8 लॉगची लक्षणीय घट दर्शविली.त्याच परिस्थितीत, एस. एन्टरिकामध्ये 2.2-लॉग घट झाली होती, तर एस. सेरेव्हिसिए आणि एम. पॅराफोर्टुटममध्ये 1.0-लॉग घट झाली होती.
इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ (आकृती 6) निरुपद्रवी एस्चेरिचिया कोली, स्ट्रेप्टोकोकस आणि लैक्टोबॅसिलस पेशींवर EWNS द्वारे प्रेरित शारीरिक बदलांचे चित्रण करतात ज्यामुळे ते निष्क्रिय होतात.नियंत्रण बॅक्टेरियामध्ये अखंड सेल झिल्ली होती, तर उघड झालेल्या जीवाणूंनी बाहेरील पडदा खराब केला होता.
नियंत्रण आणि उघड जीवाणूंचे इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपिक इमेजिंगमुळे झिल्लीचे नुकसान दिसून आले.
ऑप्टिमाइझ केलेल्या EWNS च्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवरील डेटा एकत्रितपणे दर्शवितो की पूर्वी प्रकाशित EWNS बेसलाइन डेटा8,9,10,11 च्या तुलनेत EWNS चे गुणधर्म (सरफेस चार्ज आणि ROS सामग्री) लक्षणीयरीत्या सुधारले होते.दुसरीकडे, त्यांचा आकार नॅनोमीटर श्रेणीत राहिला, जो पूर्वी नोंदवलेल्या परिणामांसारखाच आहे, ज्यामुळे त्यांना दीर्घकाळ हवेत राहू दिले.निरीक्षण केलेल्या पॉलीडिस्पर्सिटीचे स्पष्टीकरण पृष्ठभागावरील चार्ज बदलांद्वारे केले जाऊ शकते जे EWNS चा आकार, रेलेघ प्रभावाची यादृच्छिकता आणि संभाव्य एकत्रीकरण निर्धारित करतात.तथापि, Nielsen et al द्वारे तपशीलवार.22, उच्च पृष्ठभाग चार्ज पाण्याच्या थेंबाची पृष्ठभागाची ऊर्जा/ताण प्रभावीपणे वाढवून बाष्पीभवन कमी करते.आमच्या मागील प्रकाशन8 मध्ये हा सिद्धांत मायक्रोड्रॉप्लेट्स 22 आणि EWNS साठी प्रायोगिकरित्या पुष्टी करण्यात आला होता.ओव्हरटाईम दरम्यान शुल्क कमी होणे देखील आकार प्रभावित करू शकते आणि निरीक्षण आकार वितरणात योगदान देऊ शकते.