د Nature.com لیدلو لپاره مننه.د براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ محدود CSS ملاتړ لري.د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ).په ورته وخت کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ وړاندې کړو.
په دې وروستیو کې، د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره د نانو ټیکنالوژۍ پراساس د کیمیاوي پاک انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی.EWNS د سطحې لوړ چارج لري او د عکس العمل اکسیجن ډولونو (ROS) سره ډک شوي چې کولی شي د یو شمیر مایکرو ارګانیزمونو سره اړیکه ونیسي او غیر فعال کړي ، پشمول د خواړو څخه پیدا شوي رنځجن.دلته دا ښودل شوي چې د ترکیب په جریان کې د دوی ملکیتونه په ښه توګه تنظیم کیدی شي او د دوی د انټي باکتریا ظرفیت ته وده ورکولو لپاره غوره کیدی شي.د EWNS لابراتوار پلیټ فارم د ترکیب پیرامیټونو بدلولو سره د EWNS ملکیتونو ښه کولو لپاره ډیزاین شوی.د عصري تحلیلي میتودونو په کارولو سره د EWNS ملکیتونو ځانګړتیا (چارج، اندازه او د ROS مینځپانګه).برسېره پردې، دوی د خواړو څخه پیدا شوي مایکرو ارګانیزمونو لکه Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocuous، Mycobacterium paraaccidentum او Saccharomyces cerevisiae په وړاندې د دوی د مایکروبیل غیر فعال کولو ظرفیت لپاره ارزول شوي.دلته وړاندې شوي پایلې ښیي چې د EWNS ملکیتونه د ترکیب په جریان کې ښه تنظیم کیدی شي، په پایله کې د غیر فعال کولو موثریت کې د پام وړ زیاتوالی.په ځانګړې توګه، د سطحې چارج د څلورو فکتورونو لخوا زیات شوی او د اکسیجن غبرګون ډولونه زیات شوي.د مایکروبیل لیرې کولو کچه په مایکروبیا پورې تړلې وه او د 1.0 څخه تر 3.8 log پورې د 45 دقیقې د ایروسول دوز 40,000 #/cc EWNS سره تماس کېده.
د مایکروبیل ککړتیا د خواړو څخه رامینځته شوي ناروغۍ اصلي لامل دی چې د رنځجن یا د دوی زهرجن موادو اخستلو له امله رامینځته کیږي.یوازې په متحده ایالاتو کې، د خواړو له امله رامینځته شوې ناروغۍ د شاوخوا 76 ملیون ناروغیو لامل کیږي ، 325,000 روغتون ته داخلیږي ، او هر کال 5,000 مړینې.سربیره پردې، د متحده ایالاتو د کرنې وزارت (USDA) اټکل کوي چې د تازه محصولاتو ډیر مصرف په متحده ایالاتو کې د ټولو راپور شوي خوراکي ناروغیو 48٪ لپاره مسؤل دی.په متحده ایالاتو کې د خواړو څخه رامینځته شوي ناروغیو او مړینې لګښت خورا لوړ دی ، د ناروغیو کنټرول او مخنیوي مرکزونو (CDC) لخوا په کال کې له 15.6 ملیارد ډالرو څخه ډیر اټکل شوی.
اوس مهال، کیمیاوي 4، تابکاری 5 او د تودوخې 6 انټي مایکروبیل مداخلې د خوړو خوندیتوب یقیني کولو لپاره اکثرا د تولید سلسلې (عموما د حاصلاتو وروسته او / یا د بسته بندي کولو په وخت کې) په محدود مهم کنټرول نقطو (CCPs) کې ترسره کیږي نه په دوامداره توګه.په دې توګه، دوی د کراس ککړتیا سره مخ دي.7. د خواړو څخه د ناروغۍ او د خوړو د خرابیدو ښه کنټرول د انټي مایکروبیل مداخلو ته اړتیا لري چې په بالقوه توګه د فارم څخه تر میز پورې دوامدار پلي کیدی شي پداسې حال کې چې د چاپیریال اغیزې او لګښتونه کموي.
په دې وروستیو کې، د کیمیاوي څخه پاک، نانو ټیکنالوژۍ پر بنسټ د انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی چې کولی شي د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره د سطحې او هوا څخه باکتریا غیر فعاله کړي.EWNS د دوو موازي پروسو په کارولو سره ترکیب شوی، الکتر سپری او د اوبو ionization (انځور 1a).پخوانیو څیړنو ښودلې چې EWNS د فزيکي او بیولوژیکي ملکیتونو ځانګړی سیټ لري 8,9,10.EWNS په هر جوړښت کې په اوسط ډول 10 الکترون لري او د 25 nm اوسط نانوسکل اندازه لري (انځور 1b,c) 8,9,10.برسېره پردې، د الکترون سپن ریزونانس (ESR) وښودله چې EWNS په پراخه کچه د عکس العمل اکسیجن ډولونه (ROS) لري، په عمده توګه هایدروکسیل (OH•) او سوپر اکسایډ (O2-) رادیکالونه (شکل 1c)8.EVNS د اوږدې مودې لپاره په هوا کې وي او کولی شي د مایکرو ارګانیزمونو سره ټکر وکړي چې په هوا کې ځنډول شوي او په سطح کې شتون لري، د دوی ROS تادیه وړاندې کوي او د مایکرو ارګانیزمونو د غیر فعال کیدو لامل کیږي (Fig. 1d).دې لومړنیو څیړنو دا هم ښودلې چې EWNS کولی شي د مختلفو ګرام منفي او ګرام مثبت باکتریا سره اړیکه ونیسي او غیر فعال کړي، په شمول د مایکوباکټریا په شمول په سطحونو او هوا کې.د لیږد بریښنایی مایکروسکوپي ښودلې چې غیر فعال کیدل د حجرو غشا د ګډوډۍ له امله رامینځته شوي.برسېره پردې، د شدید تنفس مطالعاتو ښودلې چې د EWNS لوړ خوراکونه د سږو د زیان یا سوزش لامل نه کیږي 8.
(a) الکترو سپری هغه وخت رامینځته کیږي کله چې لوړ ولتاژ د کیپیلري ټیوب په مینځ کې پلي کیږي چې مایع لري او یو کاونټر الیکټروډ.(b) د لوړ فشار کارول د دوه مختلف پیښو پایله لري: (i) د اوبو بریښنایی سپری کول او (ii) د عکس العمل اکسیجن ډولونو رامینځته کول (آیونونه) چې په EWNS کې بند پاتې دي.(c) د EWNS ځانګړی جوړښت.(d) د دوی د نانوسکل طبیعت له امله، EWNS خورا ګرځنده دي او کولی شي د هوا له لارې د ناروغیو سره اړیکه ونیسي.
د EWNS انټي مایکروبیل پلیټ فارم وړتیا د تازه خواړو په سطحه د خواړو زیږون مایکرو ارګانیزمونو غیر فعالولو لپاره هم پدې وروستیو کې ښودل شوي.دا هم ښودل شوي چې د EWNS سطحي چارج د بریښنایی ساحې سره په ترکیب کې د هدف شوي تحویلي ترلاسه کولو لپاره کارول کیدی شي.برسېره پردې، د عضوي روميانو لپاره لومړنۍ پايلې د 90 دقيقو تماس څخه وروسته د EWNS په شاوخوا 50,000 #/cm3 کې هڅونکې وې، د مختلفو خوراکي ميکروبونو لکه E. coli او Listeria 11 سره مشاهده شوي.برسېره پردې، ابتدايي اورګانولوپټیک ازموینې د کنټرول روميانو په پرتله هیڅ حسي اغیزې نه دي ښودلي.که څه هم دا ابتدايي غیر فعالې پایلې د خواړو خوندیتوب غوښتنلیکونو لپاره هڅونکي دي حتی د 50,000#/cc خورا ټیټ EWNS دوزونو کې.وګورئ، دا روښانه ده چې د غیر فعال کولو لوړ ظرفیت به د انفیکشن او خرابیدو خطر کمولو لپاره ډیر ګټور وي.
دلته، موږ به خپلې څیړنې د EWNS نسل پلیټ فارم پراختیا باندې تمرکز وکړو ترڅو د ترکیب پیرامیټرو ښه تنظیم کولو او د EWNS فزیکو کیمیکل ملکیتونو اصلاح کولو وړ کړو ترڅو د دوی انټي باکتریا ظرفیت لوړ کړي.په ځانګړې توګه، اصلاح کول د دوی د سطحې چارج زیاتولو باندې تمرکز کوي (د هدف شوي تحویلي ښه کولو لپاره) او د ROS منځپانګې (د غیر فعال کولو موثریت ښه کولو لپاره).د عصري تحلیلي میتودونو په کارولو سره مطلوب فزیکو - کیمیاوي ملکیتونه (سایزه، چارج او د ROS مینځپانګې) مشخص کړئ او د عام خواړو مایکرو ارګانیزمونو لکه E.
EVNS د لوړ پاکوالي اوبو (18 MΩ cm–1) په ورته وخت کې د بریښنایی سپری کولو او ionization لخوا ترکیب شوی.برقی نیبولیزر 12 عموما د مایعاتو اتومائزیشن او د پولیمر او سیرامیک ذراتو 13 او فایبر 14 کنټرول شوي اندازې ترکیب لپاره کارول کیږي.
لکه څنګه چې په تیرو خپرونو 8، 9، 10، 11 کې توضیح شوي، په یوه عادي تجربه کې، یو لوړ ولتاژ د فلزي کیپیلري او د ځمکني کاونټر الیکٹروډ ترمنځ کارول کیده.د دې پروسې په جریان کې، دوه مختلف پیښې واقع کیږي: i) الکتر سپری او ii) د اوبو ionization.د دوو الیکټروډونو تر منځ یو قوي بریښنایی ساحه د منفي چارجونو رامینځته کیدو لامل کیږي چې د کنډ شوي اوبو په سطحه رامینځته کیږي ، چې په پایله کې د ټیلر شنک رامینځته کیږي.د پایلې په توګه، د اوبو ډیر چارج شوي څاڅکي رامینځته کیږي، کوم چې په کوچنیو ذراتو ویشلو ته دوام ورکوي، لکه څنګه چې د Rayleigh تیوري 16 کې.په ورته وخت کې، قوي بریښنایی ساحې د دې لامل کیږي چې د اوبو ځینې مالیکولونه تقسیم کړي او الکترون (ionize) پرې کړي ، کوم چې د لوی مقدار عکس العمل اکسیجن ډولونو (ROS) 17 رامینځته کیدو لامل کیږي.په ورته وخت کې تولید شوي ROS18 په EWNS کې پوښل شوي (انځور 1c).
په انځر.2a په دې څیړنه کې د EWNS نسل سیسټم رامینځته شوی او د EWNS ترکیب کې کارول ښیي.په بند بوتل کې ذخیره شوي پاکې اوبه د ټیفلون ټیوب (2 ملي میتر داخلي قطر) له لارې د 30G سټینلیس سټیل ستنې (فلزي کیپیلري) ته تغذیه شوې.د اوبو جریان د بوتل دننه د هوا فشار لخوا کنټرول کیږي، لکه څنګه چې په 2b شکل کې ښودل شوي.ستنه په Teflon کنسول کې ایښودل شوې او په لاسي ډول د کاونټر الیکټروډ څخه یو ټاکلي فاصلې ته تنظیم کیدی شي.کاونټر الیکټروډ یو پالش شوی المونیم ډیسک دی چې د نمونې اخیستلو لپاره په مرکز کې سوري لري.د کاونټر الیکټروډ لاندې د المونیم نمونې اخیستلو فینل دی چې د نمونې اخیستنې بندر له لارې د تجربې له پاتې برخې سره وصل دی (انځور 2b).د چارج جوړیدو څخه مخنیوي لپاره چې کولی شي د نمونې عملیات ګډوډ کړي ، د نمونې ټول اجزا په بریښنایی توګه مینځل شوي.
(a) د اوبو انجنیري نانو ساختماني تولید سیسټم (EWNS).(b) د نمونې او الیکټرو سپری کراس برخه، خورا مهم پیرامیټونه ښیې.(c) د باکتریا د غیر فعالولو لپاره تجربوي ترتیب.
د EWNS نسل سیسټم چې پورته تشریح شوی د کلیدي عملیاتي پیرامیټونو بدلولو توان لري ترڅو د EWNS ملکیتونو ښه ټیوننګ اسانه کړي.تطبیق شوي ولتاژ (V)، د ستنې او کاونټر الیکټروډ (L) تر منځ فاصله، او د کیپیلري له لارې د اوبو جریان (φ) د EWNS ځانګړتیاوې ښه تنظیم کړئ.سمبول د مختلفو ترکیبونو د نمایندګۍ لپاره کارول کیږي: [V (kV)، L (cm)].د یوې ټاکلې سیټ [V، L] مستحکم ټیلر شنک ترلاسه کولو لپاره د اوبو جریان تنظیم کړئ.د دې مطالعې د موخو لپاره، د کاونټر الیکټروډ (D) د اپرچر قطر په 0.5 انچ (1.29 سانتي متره) کې ساتل شوی و.
د محدود جیومیټری او غیر متناسب له امله، د بریښنایی ساحې ځواک د لومړیو اصولو څخه محاسبه کیدی نشي.پرځای یې، د QuickField™ سافټویر (Svendborg, Danmark)19 د بریښنایی ساحې محاسبه کولو لپاره کارول شوی و.د برقی ساحه یونیفورم نه ده، نو د کیپلیری په سر کې د بریښنایی ساحې ارزښت د مختلفو تشکیلاتو لپاره د حوالې ارزښت په توګه کارول کیده.
د مطالعې په جریان کې، د ستنې او کاونټر الیکټروډ ترمنځ د ولتاژ او فاصلې ډیری ترکیبونه د ټیلر شنک جوړښت، ټیلر شنک ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تولید وړتیا له مخې ارزول شوي.مختلف ترکیبونه په ضمیمه جدول S1 کې ښودل شوي.
د EWNS نسل سیسټم محصول په مستقیم ډول د ذرې شمیرې غلظت اندازه کولو لپاره د سکین کولو متحرک ذرات اندازې تحلیل کونکي (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) سره وصل شوی و او همدارنګه د ایروسول فاراډې الیکټرومیټر (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) د ایروسول جریانونو لپاره اندازه شوې لکه څنګه چې زموږ په تیرو خپرونو کې تشریح شوي.دواړه SMPS او ایروسول الیکټرومیټر د 0.5 L/min په جریان کې نمونه شوي (د ټول نمونې جریان 1 L/min).د ذراتو شمیر غلظت او د ایروسول جریان د 120 ثانیو لپاره اندازه شوي.اندازه کول 30 ځله تکرار کیږي.د اوسني اندازه کولو پراساس، د ایروسول ټول چارج محاسبه کیږي او د EWNS اوسط چارج د ټاکل شوي EWNS ذراتو ټول شمیر لپاره اټکل کیږي.د EWNS اوسط لګښت د مساوي (1) په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
چیرته چې IEl اندازه شوی جریان دی، NSMPS هغه ډیجیټل غلظت دی چې د SMPS سره اندازه کیږي، او φEl د هر الکترومټر د جریان کچه ده.
ځکه چې نسبي رطوبت (RH) د سطحې چارج اغیزه کوي، تودوخې او (RH) د تجربې په جریان کې په ترتیب سره په 21°C او 45% کې ثابت ساتل شوي.
د اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM)، د اسیلم MFP-3D (پناه څیړنه، سانتا باربرا، CA) او AC260T تحقیقات (اولمپس، توکیو، جاپان) د EWNS اندازه او عمر اندازه کولو لپاره کارول شوي.د AFM سکین کولو فریکونسۍ 1 Hz وه، د سکین کولو ساحه 5 μm × 5 μm وه، او د 256 سکین لاینونه.ټول انځورونه د اسایلم سافټویر په کارولو سره د لومړي ترتیب عکس العمل سره مخ شوي (د ماسک حد 100 nm، حد 100 pm).
د ټیسټ فینل لیرې شو او د میکا سطحه د کاونټر الیکټروډ څخه د 2.0 سانتي مترو په فاصله کې د 120 s په اوسط وخت کې کیښودل شوه ترڅو د مایکا سطح کې د ذرو راټولولو او د غیر منظم څاڅکو رامینځته کیدو مخه ونیول شي.EWNS په مستقیم ډول د تازه کټ شوي میکا (ټیډ پیلا، ریډینګ، CA) په سطح باندې سپری شوی.د AFM د سپکیدو سمدلاسه وروسته د مایکا سطح عکس.د تازه قطع شوي غیر ترمیم شوي میکا د سطحې د تماس زاویه 0 ° ته نږدې ده، نو EVNS د یو گنبد په بڼه د میکا په سطحه ویشل کیږي.د توزیع کونکي څاڅکو قطر (a) او لوړوالی (h) په مستقیم ډول د AFM توپوګرافي څخه اندازه شوي او زموږ د پخوانۍ تایید شوي میتود په کارولو سره د EWNS گنبد ډیفیوژن حجم محاسبه کولو لپاره کارول شوي.فرض کړئ چې د الوتکې EWNS ورته حجم لري، مساوي قطر د مساوي (2) په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
زموږ د پخوانۍ پرمختللې میتود پراساس، په EWNS کې د لنډمهاله رادیکال منځګړیتوبونو شتون کشف کولو لپاره د الکترون سپن ریزونانس (ESR) سپن جال کارول شوی و.Aerosols د 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) له لارې بلبل شوی و چې د DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.) 235 mM محلول لري.پورټلینډ، اوریګون).د ESR ټول اندازه کول د بروکر EMX سپیکٹرومیټر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) او د فلیټ پینل سیل په کارولو سره ترسره شوي.د ترلاسه کولو سافټویر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) د معلوماتو راټولولو او تحلیل لپاره کارول شوی و.د ROS د ځانګړتیاوو معلومول یوازې د عملیاتي شرایطو لپاره ترسره شوي [-6.5 kV، 4.0 cm].د EWNS غلظت د SMPS په کارولو سره اندازه شوي وروسته له دې چې په تاثیر کونکي کې د EWNS زیانونو محاسبه.
د اوزون کچه د 205 ډبل بیم اوزون مانیټر ™ (2B ټیکنالوژیو، بولډر، Co) 8,9,10 په کارولو سره څارل شوې.
د ټولو EWNS ملکیتونو لپاره، اوسط ارزښت د اندازه کولو ارزښت په توګه کارول کیږي، او معیاري انحراف د اندازه کولو خطا په توګه کارول کیږي.د T- ازموینې ترسره شوي ترڅو د مطلوب EWNS ځانګړتیاو ارزښتونه د اساس EWNS اړوند ارزښتونو سره پرتله کړي.
شکل 2c د مخکینۍ پرمختللې او مشخص شوي الیکټروسټټیک باران (EPES) "پل" سیسټم ښیې چې په سطحه د EWNS په نښه شوي تحویل لپاره کارول کیدی شي.EPES د EVNS چارجونه کاروي چې د قوي بریښنایی ساحې تر اغیز لاندې د هدف سطحې ته مستقیم "لارښود" کیدی شي.د EPES سیسټم توضیحات د Pyrgiotakis et al لخوا په وروستي خپرونه کې وړاندې شوي.۱۱ .په دې توګه، EPES د 3D چاپ شوي PVC چیمبر لري چې ټیټ شوي پایونه لري او په مرکز کې د 15.24 سانتي مترو په فاصله کې دوه موازي سټینلیس سټیل (304 سټینلیس سټیل، د عکس پوښل شوي) فلزي تختې لري.بورډونه د بهرني لوړ ولتاژ سرچینې سره وصل شوي وو (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY) ، لاندې پلیټ تل د مثبت ولتاژ سره وصل و ، او پورتنۍ پلیټ تل د ځمکې سره وصل و (درونده ځمکه).د خونې دیوالونه د المونیم ورق سره پوښل شوي، کوم چې د ذرو د ضایع کیدو مخنیوي لپاره په بریښنایی توګه مینځل کیږي.چیمبر د مخکینۍ بار کولو دروازه لري چې د ازموینې سطحې ته اجازه ورکوي په پلاستيکي سټینډونو کې ځای په ځای شي چې دوی د لاندې فلزي پلیټ څخه پورته پورته کوي ترڅو د لوړ ولتاژ مداخلې مخه ونیسي.
په EPES کې د EWNS د زیرمه کولو موثریت د مخکیني پرمختللي پروتوکول سره سم محاسبه شوی چې په ضمیمه شکل S111 کې توضیح شوي.
د کنټرول چیمبر په توګه، د دوهم سلنډر جریان چیمبر په لړۍ کې د EPES سیسټم سره وصل شوی و، په کوم کې چې د EWNS لرې کولو لپاره منځمهاله HEPA فلټر کارول کیده.لکه څنګه چې په 2c شکل کې ښودل شوي، د EWNS ایروسول د دوه جوړ شوي چیمبرونو له لارې پمپ شوی.د کنټرول خونې او EPES تر منځ فلټر هر ډول پاتې EWNS لرې کوي چې د ورته تودوخې (T)، نسبي رطوبت (RH) او د اوزون کچه پایله لري.
مهم خوراکي مایکروجنیزمونه موندل شوي چې تازه خواړه ککړوي لکه E. coli (ATCC #27325)، د فیکل شاخص، Salmonella enterica (ATCC #53647)، د خوړو څخه پیدا شوي ناروغان، لیسټریا بې ضرر (ATCC #33090)، د ناروغۍ لپاره سروګټي Listeria demonocysavania، Sarogate. cerevisiae (ATCC #4098)، د خراب خمیر بدیل، او یو ډیر مقاومت لرونکی غیر فعال باکتریا، Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
د خپل محلي بازار څخه د عضوي انګورو روميانو تصادفي بکسونه واخلئ او د استعمال تر وخته (تر 3 ورځو پورې) په 4°C کې یخچال کړئ.تجربه شوي روميان ټول یو شان وو، تقریبا 1/2 انچ په قطر کې.
کلتور، واکسین کول، افشا کول، او د کالونی شمیرنې پروتوکولونه زموږ په تیرو خپرونو کې توضیح شوي او په اضافي معلوماتو کې توضیح شوي.د EWNS اغیزمنتوب د 45 دقیقو لپاره 40,000 #/cm3 ته د ټماټرو د ایښودلو له لارې ارزول شوی.په لنډه توګه، په t = 0 دقیقو کې د ژوندي پاتې مایکرو ارګانیزمونو ارزولو لپاره درې روميان کارول شوي.درې روميان په EPES کې ځای پر ځای شوي وو او EWNS ته په 40,000 #/cc (EWNS exposed tomatoes) او پاتې درې یې د کنټرول په خونه (کنټرول روميانو) کې ځای پر ځای شوي وو.په دواړو ډلو کې د روميانو اضافي پروسس ندی ترسره شوی.د EWNS لخوا افشا شوي روميان او کنټرول روميان د 45 دقیقو وروسته د EWNS اغیزې ارزولو لپاره لرې شوي.
هره تجربه په درې اړخیزه توګه ترسره شوه.د معلوماتو تحلیل د پروتوکول سره سم ترسره شوی چې په ضمیمه معلوماتو کې بیان شوي.
د غیر فعال کولو میکانیزمونه د افشا شوي EWNS نمونو (45 دقیقې په 40,000 #/cm3 EWNS ایروسول غلظت کې) او د بې ضرر باکتریا E. coli ، سلمونیلا انټریکا او لیکټوباکیلوس غیر شعاع شوي نمونو لخوا ارزول شوي.ذرات په 2.5% glutaraldehyde، 1.25% paraformaldehyde او 0.03% picric acid په 0.1 M سوډیم cacodylate بفر (pH 7.4) کې د خونې په حرارت کې د 2 ساعتونو لپاره تنظیم شوي.له مینځلو وروسته، د 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1.5% پوټاشیم فیروسینایډ (KFeCN6) سره د 2 ساعتونو لپاره پوسټ فکس کړئ، 3 ځله په اوبو کې مینځل او په 1٪ یورانیل اسټیټ کې د 1 ساعت لپاره وینځئ، بیا دوه ځله په اوبو کې وینځئ، بیا په %0 09 دقیقو کې، بیا د 0%0 09 دقیقو لپاره ډیهایډریټ کړئ. % الکول.بیا نمونې د 1 ساعت لپاره پروپیلین اکسایډ کې کیښودل شوې او د پروپیلین آکسایډ او TAAP ایپون (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) د 1:1 مخلوط سره امیندواره شوې.نمونې په TAAB ایپون کې ځای پرځای شوي او د 48 ساعتونو لپاره په 60 ° C کې پولیمر شوي.روغ شوی دانه رال د TEM لخوا د دودیز لیږد بریښنایی مایکروسکوپ JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan) په کارولو سره د AMT 2k CCD کیمرې (پرمختللي مایکروسکوپي تخنیکونو, کارپوریشن, Woburn, Massachusetts, USA) سره مجهز شوی او لیدل شوی.
ټولې تجربې په درې اړخیزه توګه ترسره شوې.د هر وخت نقطې لپاره، د باکتریایي مینځلو تخمونه په درې اړخیزه توګه تخم شوي، په پایله کې په هر نقطه کې د نهه ډیټا پوائنټونو په پایله کې، چې اوسط یې د دې ځانګړي مایکرو ارګانیزم لپاره د بکتیریا غلظت په توګه کارول کیده.معیاري انحراف د اندازه کولو خطا په توګه کارول شوی و.ټول ټکي شمیرل کیږي.
د باکتریا د غلظت د کموالي لوګاریتم د t = 0 min په پرتله د لاندې فورمول په کارولو سره محاسبه شوی:
چیرې چې C0 د کنټرول نمونې کې د باکتریا غلظت په 0 وخت کې دی (د بیلګې په توګه وروسته له دې چې سطح وچ شي مګر مخکې له دې چې په چیمبر کې ځای په ځای شي) او Cn د n دقیقو افشا کیدو وروسته په سطح باندې د باکتریا غلظت دی.
د دې لپاره چې د 45 دقیقو په جریان کې د باکتریا طبیعي تخریب حساب شي، د 45 دقیقو وروسته د کنټرول په پرتله د ننوتلو کمښت هم په لاندې ډول محاسبه شوی:
چیرته چې Cn د کنټرول په نمونه کې د باکتریا غلظت دی په n وخت کې او Cn-کنټرول د n په وخت کې د کنټرول باکتریا غلظت دی.ډاټا د کنټرول په پرتله د لاګ کمولو په توګه وړاندې کیږي (د EWNS افشا نه کول).
د مطالعې په جریان کې، د ستنې او کاونټر الیکټروډ ترمنځ د ولتاژ او فاصلې ډیری ترکیبونه د ټیلر شنک جوړښت، ټیلر شنک ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تولید وړتیا له مخې ارزول شوي.مختلف ترکیبونه په ضمیمه جدول S1 کې ښودل شوي.دوه قضیې چې باثباته او د تولید وړ ملکیتونه ښیې (ټیلر شنک، د EWNS نسل، او د وخت په تیریدو سره ثبات) د هراړخیز مطالعې لپاره غوره شوي.په انځر.شکل 3 په دواړو حالتونو کې د ROS چارج، اندازې، او منځپانګې پایلې ښیې.پایلې په 1 جدول کې هم لنډیز شوي دي. د حوالې لپاره، دواړه شکل 3 او جدول 1 د پخوانۍ ترکیب شوي غیر مطلوب EWNS8، 9، 10، 11 (بیس لاین-EWNS) ملکیتونه شامل دي.د احصایې اهمیت محاسبه د دوه اړخیزه ټیسټ ازموینې په کارولو سره په ضمیمه جدول S2 کې بیا خپره شوې.برسېره پردې، اضافي معلوماتو کې د کاونټر الیکټروډ نمونې سوراخ قطر (D) او د ځمکې الیکټروډ او ټیپ (L) تر مینځ فاصله (اضافي ارقام S2 او S3) مطالعات شامل دي.
(ac) د اندازې ویش د AFM لخوا اندازه شوی.(df) د سطحي چارج ځانګړتیا.(g) د EPR د ROS ځانګړتیا.
دا هم مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د پورته ټولو شرایطو لپاره، اندازه شوی د ionization جریان د 2 او 6 μA او ولتاژ د -3.8 او -6.5 kV ترمنځ و، چې په پایله کې د دې واحد EWNS نسل اړیکو ماډل لپاره د 50 میګاواټو څخه کم بریښنا مصرف کیږي.که څه هم EWNS د لوړ فشار لاندې ترکیب شوی و، د اوزون کچه خورا ټیټه وه، هیڅکله د 60 ppb څخه زیاته نه وه.
ضمیمه شکل S4 په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریو لپاره سمول شوي بریښنایی ساحې ښیي.د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریو لپاره، د ساحې محاسبه په ترتیب سره 2 × 105 V/m او 4.7 × 105 V/m دي.دا تمه کیږي، ځکه چې په دویمه قضیه کې د ولتاژ - فاصلې تناسب خورا لوړ دی.
په انځر.3a،b د EWNS قطر ښیي چې د AFM8 سره اندازه کیږي.محاسبه شوي اوسط EWNS قطر په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سکیمونو لپاره 27 nm او 19 nm وو.د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریوګانو لپاره، د ویشونو جیومیټریک معیاري انحراف په ترتیب سره 1.41 او 1.45 دي، چې د محدود اندازې ویش په ګوته کوي.د منځنۍ اندازې او جیومیټریک معیاري انحراف دواړه په ترتیب سره په 25 nm او 1.41 کې د بیس لاین EWNS سره خورا نږدې دي.په انځر.3c په ورته شرایطو کې د ورته میتود په کارولو سره اندازه شوي د بیس EWNS اندازه ویش ښیې.
په انځر.3d، e د چارج ځانګړتیا پایلې ښیې.ډاټا د غلظت (#/cm3) او اوسني (I) د 30 یو ځای اندازه کولو اوسط اندازه ده.تحلیل ښیې چې په EWNS کې اوسط چارج په ترتیب سره 22 ± 6 e- او 44 ± 6 e- د [-6.5 kV, 4.0 cm] او [-3.8 kV, 0.5 cm] لپاره دی.دوی د بنسټیز EWNS (10 ± 2 e-) په پرتله د پام وړ لوړ سطحي چارجونه لري، د [-6.5 kV، 4.0 سانتي مترو] سناریو څخه دوه چنده او د [-3.8 kV، 0.5 سانتي مترو] څخه څلور چنده ډیر.شکل 3f چارج ښیي.د بیس لاین-EWNS لپاره ډاټا.
د EWNS شمیرې د غلظت نقشې څخه (اضافی ارقام S5 او S6)، دا لیدل کیدی شي چې [-6.5 kV، 4.0 cm] سناریو د [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریو په پرتله د پام وړ ډیر ذرات لري.دا هم د یادولو وړ ده چې د EWNS شمیرې غلظت تر 4 ساعتونو پورې څارل شوی (اضافي ارقام S5 او S6)، چیرې چې د EWNS نسل ثبات په دواړو حالتونو کې د ذرو شمیرې غلظت ورته کچه ښودلې.
په انځر.3g په [-6.5 kV، 4.0 cm] کې د مطلوب EWNS کنټرول (پس منظر) له تخفیف وروسته د EPR طیف ښیي.د ROS سپیکٹرا هم په مخکینۍ خپاره شوي کار کې د بیس لاین - EWNS سناریو سره پرتله شوي.د سپن جالونو سره د عکس العمل EWNS شمیر د 7.5 × 104 EWNS/s حساب شوی، کوم چې د مخکینۍ خپاره شوي بیس لاین-EWNS8 سره ورته دی.د EPR سپیکٹرا په ښکاره ډول د دوه ډوله ROS شتون ښودلی، د O2 سره - مهم ډولونه دي او OH• لږ زیات دی.برسېره پردې، د لوړ شدت مستقیم پرتله کول وښودله چې مطلوب EWNS د بنسټیز EWNS په پرتله د پام وړ لوړ ROS منځپانګې درلودې.
په انځر.4 په EPES کې د EWNS د جمع کولو موثریت ښیې.معلومات په جدول I کې هم لنډیز شوي او د اصلي EWNS ډیټا سره پرتله شوي.د EUNS دواړو قضیو لپاره، زیرمه 100٪ ته نږدې ده حتی د 3.0 kV په ټیټ ولتاژ کې.عموما، 3.0 kV د 100٪ زیرمو لپاره کافي دي، پرته له دې چې د سطحې چارج بدلون ته پام وکړي.د ورته شرایطو لاندې، د بیس لاین-EWNS د زیرمه کولو موثریت یوازې 56٪ د دوی د ټیټ چارج له امله (په اوسط ډول په هر EWNS کې 10 الکترون).
په انځر.5 او په میز کې.2 د 40,000 #/cm3 EWNS سره د 45 دقیقو لپاره د مطلوب حالت [-6.5 kV, 4.0 cm] سره د تماس څخه وروسته د روميانو په سطحه د انوکول شوي مایکرو ارګانیزمونو غیر فعال کیدو ارزښت لنډیز کوي.انوکول شوي E. coli او Lactobacillus innocuous د 45 دقیقو تماس په جریان کې د 3.8 logs د پام وړ کمښت ښودلی.په ورته شرایطو کې، S. enterica د 2.2-log کمښت درلود، پداسې حال کې چې S. cerevisiae او M. parafortutum د 1.0-log کمښت درلود.
الکترون مایکروګرافونه (شکل 6) د EWNS لخوا په بې ضرر Escherichia coli، Streptococcus، او Lactobacillus حجرو کې فزیکي بدلونونه انځوروي چې د دوی د غیر فعال کیدو لامل کیږي.د کنټرول باکتریا د حجرو غشا ساتلي وو، پداسې حال کې چې ښکاره شوي باکتریا بهرنۍ غشا ته زیان رسولی و.
د کنټرول او افشا شوي باکتریا الکترون مایکروسکوپیک عکس العمل د غشا زیان څرګند کړ.
د مطلوب EWNS د فزیکو کیمیکل ملکیتونو ډاټا په ټولیز ډول ښیې چې د EWNS ملکیتونه (د سطحي چارج او ROS مینځپانګه) د مخکینۍ خپاره شوي EWNS بیس لاین ډیټا 8,9,10,11 په پرتله د پام وړ ښه شوي.له بلې خوا، د دوی اندازه د نانومیټر په حد کې پاتې شوه، د مخکې راپور شوي پایلو سره ورته ورته، دوی ته اجازه ورکوي چې د اوږدې مودې لپاره په هوا کې پاتې شي.مشاهده شوي پولی ډیسپرسیت د سطحي چارج بدلونونو لخوا توضیح کیدی شي چې د EWNS اندازه ، د ریلی اغیزې تصادفي ، او احتمالي یوځای کیدل ټاکي.په هرصورت، لکه څنګه چې د نیلسن او ال لخوا توضیح شوي.22، د سطحې لوړ چارج د اوبو د څاڅکو د سطحې انرژي / فشار په اغیزمنه توګه زیاتولو سره تبخیر کموي.زموږ په تیرو خپرونو کې 8 دا تیوري په تجربه کې د مایکروډروپلیټ 22 او EWNS لپاره تایید شوې.د اضافي وخت په جریان کې د چارج ضایع کولی شي په اندازې اغیزه وکړي او د لیدل شوي اندازې ویش کې مرسته وکړي.
برسېره پردې، د هر جوړښت چارج شاوخوا 22-44 e- دی، د وضعیت پورې اړه لري، کوم چې د اساسي EWNS په پرتله د پام وړ لوړ دی، کوم چې په هر جوړښت کې د 10 ± 2 الکترون اوسط چارج لري.په هرصورت، دا باید یادونه وشي چې دا د EWNS اوسط چارج دی.Seto et al.دا ښودل شوي چې چارج غیر همجنسي دی او د عادي توزیع 21 تعقیبوي.زموږ د پخواني کار په پرتله، د سطحي چارج دوه چنده کول د EPES سیسټم کې د زیرمو موثریت نږدې 100٪ 11 ته دوه چنده کوي.