د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. هغه براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ محدود CSS ملاتړ لري. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). په عین حال کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه وړاندې کړو.
په دې وروستیو کې، د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره د نانو ټیکنالوژۍ پر بنسټ د کیمیاوي موادو څخه پاک انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی. EWNS د لوړ سطح چارج لري او د تعامل وړ اکسیجن ډولونو (ROS) سره ډک شوي چې کولی شي د یو شمیر مایکرو ارګانیزمونو سره تعامل وکړي او غیر فعال کړي، پشمول د خوړو څخه رامینځته شوي رنځجنونه. دلته ښودل شوي چې د ترکیب پرمهال د دوی ملکیتونه ښه تنظیم او غوره کیدی شي ترڅو د دوی د انټي باکتریا وړتیا نوره هم لوړه کړي. د EWNS لابراتوار پلیټ فارم د ترکیب پیرامیټرو بدلولو سره د EWNS ملکیتونو ښه تنظیم کولو لپاره ډیزاین شوی و. د عصري تحلیلي میتودونو په کارولو سره د EWNS ملکیتونو ځانګړتیا (د ROS چارج، اندازه او مینځپانګه). سربیره پردې، دوی د خوړو څخه رامینځته شوي مایکرو ارګانیزمونو لکه Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocuous، Mycobacterium paraaccidentum او Saccharomyces cerevisiae په وړاندې د دوی د مایکروبیل غیر فعال کولو وړتیا لپاره ارزول شوي. دلته وړاندې شوي پایلې ښیې چې د EWNS ملکیتونه د ترکیب پرمهال ښه تنظیم کیدی شي، چې په پایله کې د غیر فعالولو موثریت کې د پام وړ زیاتوالی راځي. په ځانګړې توګه، د سطحې چارج څلور فکتور زیات شو او د غبرګون لرونکي اکسیجن ډولونه زیات شول. د مایکروبیل لرې کولو کچه په مایکروبیل ډول پورې اړه لري او د 40,000 #/cc EWNS د ایروسول دوز سره د 45 دقیقو تماس وروسته له 1.0 څخه تر 3.8 لاګ پورې وه.
د مایکروبیل ککړتیا د خوړو له لارې د ناروغیو اصلي لامل دی چې د ناروغیو یا د هغوی د زهري موادو د خوړلو له امله رامینځته کیږي. یوازې په متحده ایالاتو کې، د خوړو له لارې ناروغۍ هر کال شاوخوا 76 ملیون ناروغۍ، 325,000 روغتون ته د داخلیدو او 5,000 مړینې لامل کیږي. 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 خواړو له لارې د ناروغیو 48٪ مسؤلیت لري. په متحده ایالاتو کې د خوړو له لارې د ناروغیو او مړینې لګښت خورا لوړ دی، چې د ناروغیو کنټرول او مخنیوي مرکزونو (CDC) لخوا په کال کې له 15.6 ملیارد امریکایی ډالرو څخه ډیر اټکل شوی دی.
اوس مهال، د خوړو خوندیتوب ډاډمن کولو لپاره کیمیاوي، وړانګې او تودوخې ضد میکروب ضد مداخلې اکثرا د تولید سلسلې په اوږدو کې په محدودو مهمو کنټرول نقطو (CCPs) کې ترسره کیږي (معمولا د حاصلاتو وروسته او/یا د بسته بندۍ پرمهال) پرځای په دوامداره توګه. په دې توګه، دوی د کراس ککړتیا سره مخ دي. 7. د خوړو څخه رامینځته شوي ناروغۍ او د خوړو د خرابیدو غوره کنټرول د فارم څخه تر میز پورې دوامدار مداخلو ته اړتیا لري چې په بالقوه توګه د چاپیریال اغیزې او لګښتونه کموي پداسې حال کې چې په ټول فارم کې پلي کیدی شي.
په دې وروستیو کې، د کیمیاوي موادو څخه پاک، د نانو ټیکنالوژۍ پر بنسټ انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی چې کولی شي د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره سطحي او هوایی باکتریا غیر فعال کړي. EWNS د دوه موازي پروسو، الیکټرو سپری او د اوبو ایونیزیشن (انځور 1a) په کارولو سره ترکیب شوی. پخوانیو مطالعاتو ښودلې چې EWNS د فزیکي او بیولوژیکي ملکیتونو یو ځانګړی سیټ لري 8,9,10. EWNS په هر جوړښت کې په اوسط ډول 10 الکترونونه او د 25 nm اوسط نانو پیمانه اندازه لري (انځور 1b,c) 8,9,10. سربیره پردې، د الکترون سپن ریزونانس (ESR) ښودلې چې EWNS د غبرګون وړ اکسیجن ډولونو (ROS) لوی مقدار لري، په عمده توګه هایدروکسیل (OH•) او سوپر اکسایډ (O2-) رادیکالونه (انځور 1c) 8. EVNS د اوږدې مودې لپاره په هوا کې دی او کولی شي په هوا کې ځنډول شوي او په سطحه کې شتون لرونکي مایکرو ارګانیزمونو سره ټکر وکړي، د دوی ROS پیلوډ وړاندې کوي او د مایکرو ارګانیزمونو غیر فعال کیدو لامل کیږي (انځور 1d). دغو لومړنیو مطالعاتو دا هم ښودلې چې EWNS کولی شي د مختلفو ګرام منفي او ګرام مثبت باکتریا سره تعامل وکړي او غیر فعال کړي، په شمول د مایکوباکټیریا، په سطحو او هوا کې. د لیږد الکترون مایکروسکوپي ښودلې چې غیر فعال کول د حجرو غشا د ګډوډۍ له امله رامینځته شوي. سربیره پردې، د شدید تنفس مطالعاتو ښودلې چې د EWNS لوړ خوراکونه د سږو زیان یا سوزش نه رامینځته کوي 8.
(الف) الکترو سپری هغه وخت رامنځته کېږي کله چې د کیپلیري ټیوب چې مایع لري او د کاونټر الکترود ترمنځ لوړ ولتاژ تطبیق شي. (ب) د لوړ فشار پلي کول د دوو مختلفو پیښو پایله لري: (i) د اوبو الکترو سپری کول او (ii) د غبرګون اکسیجن ډولونو (ایونونو) جوړول چې په EWNS کې بند پاتې دي. (c) د EWNS ځانګړی جوړښت. (d) د دوی د نانو پیمانه طبیعت له امله، EWNS خورا ګرځنده دي او کولی شي د هوا له لارې رامینځته شوي ناروغیو سره تعامل وکړي.
د EWNS انټي مایکروبیل پلیټ فارم وړتیا چې د تازه خواړو په سطحه د خوړو څخه زیږیدلي مایکرو ارګانیزمونه غیر فعال کړي هم په دې وروستیو کې ښودل شوې ده. دا هم ښودل شوې چې د EWNS سطحي چارج د بریښنایی ساحې سره یوځای د هدفمند تحویلي ترلاسه کولو لپاره کارول کیدی شي. سربیره پردې، د عضوي روميانو لپاره لومړني پایلې د 90 دقیقو تماس وروسته د EWNS شاوخوا 50,000 #/cm3 سره هڅونکي وې، د خوړو څخه زیږیدلي مختلف مایکرو ارګانیزمونه لکه E. coli او Listeria 11 لیدل شوي. سربیره پردې، لومړني ارګانولوپټیک ازموینو د کنټرول روميانو په پرتله هیڅ حسي اغیزې نه دي ښودلي. که څه هم د دې لومړني غیر فعال کولو پایلې د خوړو 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 انتان او خرابیدو خطر نور هم کمولو لپاره ډیر ګټور وي.
دلته، موږ به خپله څیړنه د EWNS نسل پلیټ فارم په پراختیا تمرکز وکړو ترڅو د ترکیب پیرامیټرو ښه تنظیم او د EWNS فزیکو کیمیکل ملکیتونو اصلاح کول د دوی د انټي باکتریا وړتیا لوړولو لپاره فعال کړو. په ځانګړي توګه، اصلاح کول د دوی د سطحې چارج زیاتولو (د هدفمند تحویلي ښه کولو لپاره) او ROS مینځپانګې (د غیر فعالولو موثریت ښه کولو لپاره) تمرکز کړی دی. د عصري تحلیلي میتودونو په کارولو سره مطلوب فزیکو کیمیکل ملکیتونه (اندازه، چارج او ROS مینځپانګه) مشخص کړئ او د عام خواړو مایکرو ارګانیزمونه لکه E. وکاروئ.
EVNS د لوړ پاکوالي اوبو (18 MΩ cm–1) د یو وخت الکترو سپری کولو او ایونیزیشن له لارې ترکیب شوی. بریښنایی نیبولیزر 12 معمولا د مایعاتو د اتوم کولو او د کنټرول شوي اندازې د پولیمر او سیرامیک ذراتو 13 او فایبر 14 ترکیب لپاره کارول کیږي.
لکه څنګه چې په تیرو خپرونو 8، 9، 10، 11 کې تفصیل ورکړل شوی، په یوه عادي تجربه کې، د فلزي کیپیلري او ځمکني کاونټر الکترود ترمنځ لوړ ولتاژ تطبیق شو. د دې پروسې په جریان کې، دوه مختلفې پیښې رامینځته کیږي: i) الیکټرو سپری او ii) د اوبو ایونیزیشن. د دوو الیکټروډونو ترمنځ یو قوي بریښنایی ساحه د کنډنس شوي اوبو په سطحه منفي چارجونه رامینځته کوي، چې په پایله کې د ټیلر شنکونو رامینځته کیږي. په پایله کې، د اوبو ډیر چارج شوي څاڅکي رامینځته کیږي، کوم چې په کوچنیو ذراتو کې ماتیدو ته دوام ورکوي، لکه څنګه چې د ریلي تیوري 16 کې. په ورته وخت کې، قوي بریښنایی ساحې د اوبو ځینې مالیکولونه د ویشلو او الکترونونو (ایونیز) لرې کولو لامل کیږي، کوم چې د غبرګون لرونکي اکسیجن ډولونو (ROS) 17 لوی مقدار رامینځته کیدو لامل کیږي. په ورته وخت کې تولید شوی ROS18 په EWNS کې پوښل شوی و (انځور 1c).
په انځور ۲ الف کې د EWNS تولید سیسټم ښودل شوی چې پدې څیړنه کې د EWNS ترکیب کې رامینځته شوی او کارول شوی. په یوه تړلي بوتل کې زیرمه شوي پاکې اوبه د ټیفلون ټیوب (۲ ملي میتر داخلي قطر) له لارې د ۳۰ ګرامه سټینلیس سټیل ستنې (فلزي کیپیلري) ته ورکول شوې. د اوبو جریان د بوتل دننه د هوا فشار لخوا کنټرول کیږي، لکه څنګه چې په انځور ۲ ب کې ښودل شوي. ستنه په ټیفلون کنسول کې ایښودل شوې او په لاسي ډول د کاونټر الیکټروډ څخه یو ټاکلی واټن 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 کولو فنل دی، کوم چې د نمونې اخیستنې پورټ له لارې د تجربوي تنظیم پاتې برخې سره وصل دی (انځور ۲ ب). د چارج جوړیدو څخه مخنیوي لپاره چې کولی شي د نمونې اخیستونکي عملیات ګډوډ کړي، د نمونې اخیستونکي ټول اجزا په بریښنایی ډول ګراونډ شوي دي.
(الف) د اوبو د نانو جوړښت د تولید انجنیري سیسټم (EWNS). (ب) د نمونې اخیستونکي او الیکټرو سپری کراس سیکشن، چې خورا مهم پیرامیټرونه ښیې. (ج) د باکتریا غیر فعالولو لپاره تجربوي ترتیب.
پورته تشریح شوی د EWNS تولید سیسټم د EWNS ملکیتونو د ښه تنظیم کولو لپاره د کلیدي عملیاتي پیرامیټرو بدلولو وړتیا لري. د تطبیق شوي ولتاژ (V)، د ستنې او کاونټر الکترود (L) ترمنځ فاصله، او د کیپلیري له لارې د اوبو جریان (φ) تنظیم کړئ ترڅو د EWNS ځانګړتیاوې ښه تنظیم کړئ. سمبول د مختلفو ترکیبونو استازیتوب لپاره کارول کیږي: [V (kV)، L (cm)]. د اوبو جریان تنظیم کړئ ترڅو د یو ځانګړي سیټ [V، L] مستحکم ټیلر شنک ترلاسه کړئ. د دې مطالعې د موخو لپاره، د کاونټر الکترود (D) د اپرچر قطر په 0.5 انچه (1.29 سانتي متره) کې ساتل شوی و.
د محدود هندسي او نا متناسب والي له امله، د بریښنایی ساحې ځواک د لومړیو اصولو څخه نشي محاسبه کیدی. پرځای یې، د QuickField™ سافټویر (Svendborg، ډنمارک)19 د بریښنایی ساحې محاسبه کولو لپاره کارول شوی و. بریښنایی ساحه یونیفورم نه ده، نو د کیپلیري په سر کې د بریښنایی ساحې ارزښت د مختلفو تشکیلاتو لپاره د حوالې ارزښت په توګه کارول شوی.
د مطالعې په جریان کې، د ستنې او کاونټر الکترود ترمنځ د ولتاژ او واټن څو ترکیبونه د ټیلر مخروط جوړښت، ټیلر مخروط ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تکثیر وړتیا له مخې ارزول شوي. مختلف ترکیبونه په ضمیمه جدول S1 کې ښودل شوي.
د EWNS نسل سیسټم محصول په مستقیم ډول د ذراتو شمیر غلظت اندازه کولو لپاره د سکیننګ موبیلټي ذراتو اندازه تحلیل کونکي (SMPS، ماډل 3936، TSI، شور ویو، MN) سره وصل شوی و، او همدارنګه د ایروسول فاراډي الیکټرومیټر (TSI، ماډل 3068B، شور ویو، MN) سره د ایروسول جریان لپاره اندازه شوی و لکه څنګه چې زموږ په تیرو خپرونو کې تشریح شوی. SMPS او ایروسول الیکټرومیټر دواړه د 0.5 L/min د جریان نرخ سره نمونه شوي (د نمونې ټول 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 د ورکړل شوي ټول شمیر لپاره اټکل کیږي. د EWNS اوسط لګښت د مساوات (1) په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
چیرې چې IEl اندازه شوی جریان دی، NSMPS هغه ډیجیټل غلظت دی چې د SMPS سره اندازه کیږي، او φEl د هر الیکټرومیټر د جریان کچه ده.
ځکه چې نسبي رطوبت (RH) د سطحې چارج اغیزه کوي، تودوخه او (RH) د تجربې په جریان کې په ترتیب سره په 21 درجو سانتی ګراد او 45٪ کې ثابت ساتل شوي وو.
د EWNS د اندازې او ژوند د اندازه کولو لپاره د اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM)، اسایلم MFP-3D (اسایلم ریسرچ، سانټا باربرا، CA) او AC260T پروب (اولمپوس، ټوکیو، جاپان) کارول شوي. د AFM سکین کولو فریکونسي 1 Hz وه، د سکین کولو ساحه 5 μm × 5 μm وه، او 256 سکین لاینونه. ټول انځورونه د اسایلم سافټویر په کارولو سره د لومړي ترتیب عکس سمون سره مخ شوي (د ماسک حد 100 nm، حد 100 pm).
د ازموینې فنل لرې شو او د میکا سطح د کاونټر الیکټروډ څخه د 2.0 سانتي مترو په فاصله کې د 120 ثانیو په اوسط وخت کې کیښودل شو ترڅو د میکا سطحې باندې د ذراتو راټولیدو او غیر منظم څاڅکو رامینځته کیدو مخه ونیول شي. EWNS په مستقیم ډول د تازه پرې شوي میکا په سطح باندې سپری شو (ټیډ پیلا، ریډینګ، CA). د AFM د توییدو وروسته سمدلاسه د میکا سطح انځور. د تازه پرې شوي غیر تعدیل شوي میکا د سطحې د تماس زاویه 0° ته نږدې ده، نو EVNS د گنبد په بڼه د میکا سطح باندې ویشل کیږي. د خپریدونکي 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 ګنبد خپریدو حجم محاسبه کولو لپاره کارول شوي. فرض کړئ چې په بورډ کې EWNS ورته حجم لري، مساوي قطر د مساوات (2) په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
زموږ د پخوانۍ پرمختللې طریقې پر بنسټ، د EWNS کې د لنډمهاله رادیکال منځګړیو شتون کشفولو لپاره د الکترون سپن ریزونانس (ESR) سپن ټریپ کارول شوی و. ایروسولونه د 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) له لارې بلبل شوي وو چې د DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.) 235 mM محلول لري. پورټلینډ، اوریګون. د ESR ټولې اندازه کول د بروکر EMX سپیکٹرومیټر (بروکر انسټرومینټس انکارپوریشن. بلریکا، MA، USA) او د فلیټ پینل حجرې په کارولو سره ترسره شوي. د اکویزیټ سافټویر (بروکر انسټرومینټس انکارپوریشن. بلریکا، MA، USA) د معلوماتو راټولولو او تحلیل لپاره کارول شوی و. د ROS ځانګړتیاو ټاکل یوازې د عملیاتي شرایطو سیټ لپاره ترسره شوي [-6.5 kV، 4.0 سانتي متره]. د EWNS غلظت د SMPS په کارولو سره د امپیکټر کې د EWNS زیانونو حساب کولو وروسته اندازه شو.
د اوزون کچه د 205 دوه ګوني بیم اوزون مانیټر™ (2B ټیکنالوژیو، بولډر، شرکت) 8،9،10 په کارولو سره څارل شوې.
د ټولو EWNS ملکیتونو لپاره، د اوسط ارزښت د اندازه کولو ارزښت په توګه کارول کیږي، او معیاري انحراف د اندازه کولو غلطۍ په توګه کارول کیږي. د T- ازموینې ترسره شوې ترڅو د غوره شوي EWNS ځانګړتیاو ارزښتونه د اساس EWNS اړوند ارزښتونو سره پرتله کړي.
شکل 2c د پخوا څخه رامینځته شوی او مشخص شوی الکتروسټاتیک باران (EPES) "کشش" سیسټم ښیې چې په سطحه د EWNS د هدفمند تحویل لپاره کارول کیدی شي. EPES د EVNS چارجونه کاروي چې د قوي بریښنایی ساحې تر اغیز لاندې د هدف سطحې ته مستقیم "لارښوونه" کیدی شي. د EPES سیسټم توضیحات د پیرجیوټاکیس او نورو لخوا په یوه وروستي خپرونه کې وړاندې شوي. 11. په دې توګه، EPES د 3D چاپ شوي PVC چیمبر څخه جوړ دی چې د ټیټ شوي پایونو سره او په مرکز کې دوه موازي سټینلیس سټیل (304 سټینلیس سټیل، د عکس پوښل شوی) فلزي پلیټونه لري چې 15.24 سانتي متره واټن لري. تختې د بهرني لوړ ولټاژ سرچینې (برټران 205B-10R، سپیل مین، هاپپاج، نیویارک) سره وصل شوي، ښکته پلیټ تل د مثبت ولټاژ سره وصل و، او پورتنۍ پلیټ تل د ځمکې (تیرېدونکې ځمکې) سره وصل و. د چیمبر دیوالونه د المونیم ورق سره پوښل شوي، کوم چې په بریښنایی ډول د ذراتو د ضایع کیدو مخنیوي لپاره ځمکني دي. دا خونه د مخکینۍ بارولو لپاره مهر شوې دروازه لري چې د ازموینې سطحې ته اجازه ورکوي چې په پلاستيکي سټینډونو کې ځای په ځای شي چې دوی د فلزي پلیټ څخه پورته پورته کوي ترڅو د لوړ ولټاژ مداخلې مخه ونیسي.
په EPES کې د EWNS د زیرمو موثریت د مخکینۍ پراختیا شوي پروتوکول سره سم محاسبه شوی چې په ضمیمه شکل S111 کې توضیح شوی.
د کنټرول خونې په توګه، د دوهم سلنډر جریان خونه په لړۍ کې د EPES سیسټم سره وصل وه، په کوم کې چې د EWNS لرې کولو لپاره یو منځنی HEPA فلټر کارول شوی و. لکه څنګه چې په شکل 2c کې ښودل شوي، د EWNS ایروسول د دوو جوړو شویو خونو له لارې پمپ شوی و. د کنټرول خونې او EPES ترمنځ فلټر هر پاتې EWNS لرې کوي چې پایله یې ورته تودوخه (T)، نسبي رطوبت (RH) او اوزون کچه ده.
د خوړو څخه پیدا کیدونکي مهم مایکرو ارګانیزمونه موندل شوي چې تازه خواړه ککړوي لکه E. coli (ATCC #27325)، د فاضله موادو شاخص، سالمونیلا انټریکا (ATCC #53647)، د خوړو څخه پیدا کیدونکي رنځجن، لیسټریا بې ضرره (ATCC #33090)، د رنځجنیک لیسټریا مونوسایټوجینز لپاره ځای ناستی، د ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) څخه اخیستل شوی، د خراب شوي خمیر بدیل، او یو ډیر مقاومت لرونکی غیر فعال باکتریا، مایکوباکټیریم پارالکي (ATCC #19686).
د خپل محلي بازار څخه د عضوي انګورو روميانو بې ترتیب بکسونه واخلئ او د کارولو پورې په 4 درجو سانتي ګراد کې په یخچال کې وساتئ (تر 3 ورځو پورې). تجربوي روميان ټول ورته اندازه وو، شاوخوا 1/2 انچه قطر کې.
د کلتور، واکسین کولو، افشا کولو، او د کالونیو شمیر پروتوکولونه زموږ په تیرو خپرونو کې او په ضمیمه معلوماتو کې په تفصیل سره تشریح شوي دي. د EWNS اغیزمنتوب د 45 دقیقو لپاره د 40,000 #/cm3 ته د واکسین شوي روميانو د افشا کولو له لارې ارزول شوی. په لنډه توګه، درې روميان د ژوندي پاتې شوي مایکرو ارګانیزمونو د ارزونې لپاره د t = 0 دقیقې په وخت کې کارول شوي. درې روميان په EPES کې ځای په ځای شوي او په 40,000 #/cc کې EWNS ته افشا شوي (EWNS افشا شوي روميان) او پاتې درې یې د کنټرول چیمبر (کنټرول روميان) کې ځای په ځای شوي. په دواړو ډلو کې د روميانو اضافي پروسس نه دی ترسره شوی. د EWNS سره افشا شوي روميان او کنټرول روميان د EWNS اغیز ارزولو لپاره د 45 دقیقو وروسته لرې شوي.
هره تجربه په درې ګوني ډول ترسره شوه. د معلوماتو تحلیل د هغه پروتوکول سره سم ترسره شو چې په ضمیمه معلوماتو کې تشریح شوی.
د غیر فعالولو میکانیزمونه د افشا شوي EWNS نمونو (45 دقیقې په 40,000 #/cm3 EWNS ایروسول غلظت کې) او د بې ضرره باکتریا E. coli، Salmonella enterica او Lactobacillus غیر شعاع شوي نمونو د رسوب له لارې ارزول شوي. ذرات په 2.5٪ glutaraldehyde، 1.25٪ paraformaldehyde او 0.03٪ picric acid کې د 0.1 M سوډیم کاکوډیلیټ بفر (pH 7.4) کې د خونې په حرارت کې د 2 ساعتونو لپاره تنظیم شوي وو. د مینځلو وروسته، د 1٪ osmium tetroxide (OsO4) / 1.5٪ پوټاشیم فیروکیانایډ (KFeCN6) سره د 2 ساعتونو لپاره وروسته فکس کړئ، 3 ځله په اوبو کې ومینځئ او د 1٪ یورانیل اسټیټ کې د 1 ساعت لپاره انکیوبیټ کړئ، بیا په اوبو کې دوه ځله ومینځئ، بیا د 10 دقیقو لپاره په 50٪، 70٪، 90٪، 100٪ الکول کې ډیهایډریټ کړئ. بیا نمونې د یو ساعت لپاره په پروپیلین اکسایډ کې کیښودل شوې او د پروپیلین اکسایډ او TAAP ایپون (ماریویک کاناډا شرکت سینټ لارینټ، CA) د 1:1 مخلوط سره ککړې شوې. نمونې په TAAB ایپون کې ځای پر ځای شوې او د 48 ساعتونو لپاره په 60 درجو سانتي ګراد کې پولیمر شوې. روغ شوی دانه لرونکی رال د TEM لخوا د دودیز لیږد الکترون مایکروسکوپ JEOL 1200EX (JEOL، ټوکیو، جاپان) په کارولو سره پرې او لیدل شوی چې د AMT 2k CCD کیمرې سره سمبال دی (پرمختللي مایکروسکوپي تخنیکونه، کارپوریشن، ووبورن، میساچوسټس، امریکا).
ټولې تجربې په درې ګوني ډول ترسره شوې. د هر وخت نقطې لپاره، د باکتریا مینځل په درې ګوني ډول تخم شوي وو، چې په پایله کې په هر نقطه کې ټولټال نهه معلوماتي ټکي وو، چې اوسط یې د هغه ځانګړي مایکرو ارګانیزم لپاره د باکتریا غلظت په توګه کارول شوی و. معیاري انحراف د اندازه کولو غلطۍ په توګه کارول شوی و. ټول ټکي شمیرل کیږي.
د باکتریا د غلظت د کمښت لوګاریتم د t = 0 دقیقې په پرتله د لاندې فورمول په کارولو سره محاسبه شو:
چیرې چې C0 د کنټرول نمونې کې د باکتریا غلظت دی په 0 وخت کې (یعنې وروسته له دې چې سطحه وچه شي مګر مخکې له دې چې په چیمبر کې کیښودل شي) او Cn د n دقیقو افشا کیدو وروسته په سطحه کې د باکتریا غلظت دی.
د ۴۵ دقیقو د تماس په جریان کې د باکتریا طبیعي تخریب حساب کولو لپاره، د ۴۵ دقیقو وروسته د کنټرول په پرتله د لاګ کمښت هم په لاندې ډول محاسبه شو:
چیرې چې Cn د کنټرول نمونې کې د باکتریا غلظت دی په n وخت کې او Cn-کنټرول د کنټرول باکتریا غلظت دی په n وخت کې. معلومات د کنټرول په پرتله د لاګ کمښت په توګه وړاندې کیږي (د EWNS سره مخ کیدو نشته).
د مطالعې په جریان کې، د ټیلر مخروط جوړښت، د ټیلر مخروط ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تولید وړتیا له مخې د ستنې او کاونټر الکترود ترمنځ د ولتاژ او واټن څو ترکیبونه ارزول شوي. په ضمیمه جدول S1 کې مختلف ترکیبونه ښودل شوي. دوه قضیې چې باثباته او د تولید وړ ملکیتونه ښیې (ټیلر مخروط، د EWNS تولید، او د وخت په تیریدو سره ثبات) د جامع مطالعې لپاره غوره شوي. په شکل کې. شکل 3 په دواړو قضیو کې د ROS د چارج، اندازې او مینځپانګې پایلې ښیې. پایلې هم په جدول 1 کې لنډیز شوي. د حوالې لپاره، شکل 3 او جدول 1 دواړه د مخکې ترکیب شوي غیر مطلوب EWNS8، 9، 10، 11 (بیس لاین-EWNS) ملکیتونه شامل دي. د دوه لکۍ لرونکي t-ټیسټ په کارولو سره د احصایوي اهمیت محاسبې په ضمیمه جدول S2 کې بیا خپرې شوې. سربیره پردې، اضافي معلومات د کاونټر الکترود نمونې سوري قطر (D) او د ځمکې الکترود او ټیپ (L) ترمنځ واټن اغیزې مطالعات شامل دي (ضمیمه شکلونه S2 او S3).
(ac) د AFM لخوا اندازه شوي د اندازې ویش. (df) د سطحې چارج ځانګړتیا. (g) د EPR ROS ځانګړتیا.
دا هم مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د پورته ټولو شرایطو لپاره، اندازه شوی ایونیزیشن جریان د 2 او 6 μA ترمنځ او ولتاژ د -3.8 او -6.5 kV ترمنځ و، چې په پایله کې د دې واحد EWNS تولید تماس ماډل لپاره د 50 میګاواټو څخه کم بریښنا مصرف شو. که څه هم EWNS د لوړ فشار لاندې ترکیب شوی و، د اوزون کچه خورا ټیټه وه، هیڅکله د 60 ppb څخه ډیر نه و.
ضمیمه شکل S4 په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریوګانو لپاره نقل شوي بریښنایی ساحې ښیې. د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریوګانو لپاره، د ساحې محاسبې په ترتیب سره 2 × 105 V/m او 4.7 × 105 V/m دي. دا تمه کیږي، ځکه چې په دویمه قضیه کې د ولټاژ - واټن تناسب خورا لوړ دی.
په انځور ۳ الف، ب کې د AFM8 سره اندازه شوي EWNS قطر ښودل شوی دی. د محاسبې شوي اوسط EWNS قطرونه 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 انحرافات په ترتیب سره 1.41 او 1.45 دي، چې د اندازې تنګ ویش په ګوته کوي. د اوسط اندازه او جیومیټریک معیاري انحراف دواړه د اساس EWNS سره ډیر نږدې دي، په ترتیب سره په 25 nm او 1.41 کې. په انځور ۳ ج کې د اساس EWNS د اندازې ویش ښیې چې د ورته شرایطو لاندې د ورته میتود په کارولو سره اندازه کیږي.
په انځور 3d، e کې د چارج ځانګړتیا پایلې ښیي. معلومات د غلظت (#/cm3) او اوسني (I) د 30 یو وخت اندازه کولو اوسط اندازه کول دي. تحلیل ښیې چې په EWNS کې اوسط چارج په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] لپاره 22 ± 6 e- او 44 ± 6 e- دی. دوی د بیس لاین EWNS (10 ± 2 e-) په پرتله د سطحې چارجونه د پام وړ لوړ دي، د [-6.5 kV، 4.0 cm] سناریو څخه دوه ځله لوی او د [-3 .8 kV، 0.5 cm] څخه څلور ځله لوی. شکل 3f د بیس لاین-EWNS لپاره د چارج ډاټا ښیې.
د EWNS شمیرې د غلظت نقشو څخه (ضمیمه شوي 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 یادونې وړ ده چې د EWNS شمیرې غلظت تر 4 ساعتونو پورې څارل شوی و (ضمیمه شوي ارقام S5 او S6)، چیرې چې د EWNS نسل ثبات په دواړو قضیو کې د ذراتو شمیرې غلظت ورته کچه ښودلې.
په انځور کې 3g د مطلوب EWNS کنټرول (شالید) د [-6.5 kV، 4.0 سانتي متره] کې د کمولو وروسته د EPR طیف ښیي. د ROS طیف هم د مخکینۍ خپرې شوې کار کې د بیس لاین-EWNS سناریو سره پرتله شوی. د سپن ټریپونو سره د غبرګون ښودلو EWNS شمیر 7.5 × 104 EWNS/s محاسبه شوی، کوم چې د مخکینۍ خپرې شوې بیس لاین-EWNS8 سره ورته دی. د EPR طیف په څرګنده توګه د ROS دوه ډوله شتون ښودلی، چې O2- غالب ډولونه دي او OH• لږ زیات دي. برسېره پردې، د لوړ شدت مستقیم پرتله کول ښیې چې مطلوب EWNS د بیس لاین EWNS په پرتله د پام وړ لوړ ROS مینځپانګه درلوده.
په شکل ۴ کې د EPES کې د EWNS د زیرمو موثریت ښودل شوی دی. معلومات په جدول I کې هم لنډیز شوي او د اصلي EWNS معلوماتو سره پرتله شوي دي. د EUNS دواړو قضیو لپاره، زیرمو نږدې ۱۰۰٪ دی حتی د ۳.۰ kV ټیټ ولټاژ کې. په عمومي ډول، ۳.۰ kV د سطحې چارج بدلون پرته، د ۱۰۰٪ زیرمو لپاره کافي دی. د ورته شرایطو لاندې، د بیس لاین-EWNS د زیرمو موثریت یوازې ۵۶٪ و ځکه چې دوی ټیټ چارج لري (په هر EWNS کې اوسط ۱۰ الکترونونه).
په شکل ۵ او جدول ۲ کې د هغو مایکرو ارګانیزمونو د غیر فعالولو ارزښت لنډیز شوی چې د روميانو په سطحه د شاوخوا ۴۰،۰۰۰ #/cm3 EWNS سره د ۴۵ دقیقو لپاره په غوره حالت [-۶.۵ kV، ۴.۰ سانتي متره] کې د تماس وروسته لګول شوي وو. د ای کولی او لاکټوباسیلس بې ضرره واکسین شوي وو چې د ۴۵ دقیقو تماس په جریان کې د ۳.۸ لاګونو د پام وړ کمښت ښودلی و. د ورته شرایطو لاندې، S. انټریکا د ۲.۲-لاګ کمښت درلود، پداسې حال کې چې S. cerevisiae او M. parafortutum د ۱.۰-لاګ کمښت درلود.
د الکترون مایکروګرافونه (شکل ۶) هغه فزیکي بدلونونه ښیي چې د EWNS لخوا په بې ضرره ایسچریچیا کولی، سټریپټوکوکس، او لاکټوباسیلس حجرو باندې رامینځته شوي چې د دوی غیر فعالیدو لامل کیږي. کنټرول باکتریا د حجرو غشاګانې درلودې، پداسې حال کې چې افشا شوي باکتریا بهرنۍ غشاګانې زیانمنې کړې وې.
د کنټرول او افشا شوي باکتریا الکترون مایکروسکوپي عکس اخیستنې د غشا زیان څرګند کړ.
د اصلاح شوي EWNS د فزیکو کیمیاوي ملکیتونو په اړه معلومات په ټولیز ډول ښیي چې د EWNS ملکیتونه (د سطحې چارج او ROS مینځپانګه) د EWNS د مخکینۍ خپرې شوې اساسې معلوماتو 8,9,10,11 په پرتله د پام وړ ښه شوي. له بلې خوا، د دوی اندازه د نانومیټر حد کې پاتې شوه، د مخکې راپور شوي پایلو سره ورته وه، چې دوی ته اجازه ورکوي چې د اوږدې مودې لپاره په هوا کې پاتې شي. مشاهده شوې پولی ډیسپرسیت د سطحې چارج بدلونونو لخوا تشریح کیدی شي چې د EWNS اندازه، د ریلي اغیزې تصادفي، او احتمالي یوځای کیدو ټاکي. په هرصورت، لکه څنګه چې د نیلسن او نورو لخوا توضیح شوي. 22، د سطحې لوړ چارج د اوبو څاڅکي د سطحې انرژي/تشنج په مؤثره توګه زیاتولو سره تبخیر کموي. زموږ په تیرو خپرونو کې 8 دا تیوري په تجربوي ډول د مایکروډراپلیټونو 22 او EWNS لپاره تایید شوې. د اضافي وخت په جریان کې د چارج ضایع کول هم کولی شي اندازه اغیزه وکړي او د مشاهده شوي اندازې ویش کې مرسته وکړي.
سربیره پردې، د هر جوړښت چارج شاوخوا 22-44 e- دی، چې 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 الکترونونو اوسط چارج لري. په هرصورت، دا باید په پام کې ونیول شي چې دا د EWNS اوسط چارج دی. سیټو او نور. دا ښودل شوي چې چارج غیر متجانس دی او د لاګ نورمال ویش تعقیبوي21. زموږ د تیرو کارونو په پرتله، د سطحې چارج دوه چنده کول د EPES سیسټم کې د زیرمو موثریت نږدې 100٪ ته دوه چنده کوي11.