Nature.com تي اچڻ لاءِ مهرباني. توهان جي استعمال ڪيل برائوزر ورزن ۾ محدود CSS سپورٽ آهي. بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان هڪ اپڊيٽ ٿيل برائوزر استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي غير فعال ڪريو). انهي دوران، مسلسل سپورٽ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، اسان سائيٽ کي اسٽائل ۽ جاوا اسڪرپٽ کان سواءِ رينڊر ڪنداسين.
هڪ ڪاروسيل جيڪو هڪ ئي وقت ٽي سلائيڊون ڏيکاري ٿو. هڪ ئي وقت ٽن سلائيڊن مان گذرڻ لاءِ پوئين ۽ اڳيون بٽڻ استعمال ڪريو، يا هڪ ئي وقت ٽن سلائيڊن مان گذرڻ لاءِ آخر ۾ سلائيڊر بٽڻ استعمال ڪريو.
حال ۾، مصنوعي پاڻي جي نانو اسٽريچرز (EWNS) استعمال ڪندي نانو ٽيڪنالاجي تي ٻڌل هڪ ڪيميڪل فري اينٽي مائڪروبيل پليٽ فارم تيار ڪيو ويو آهي. EWNS ۾ مٿاڇري جو چارج تمام گهڻو هوندو آهي ۽ اهي رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) سان ڀريل هوندا آهن جيڪي ڪيترن ئي مائڪروجنزمن سان رابطو ڪري سگهن ٿا ۽ انهن کي غير فعال ڪري سگهن ٿا، جن ۾ کاڌي مان پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز شامل آهن. هتي اهو ڏيکاريو ويو آهي ته سنٿيسس دوران انهن جي خاصيتن کي بهتر ۽ بهتر بڻائي سگهجي ٿو ته جيئن انهن جي اينٽي بيڪٽيريل صلاحيت کي وڌيڪ وڌايو وڃي. EWNS ليبارٽري پليٽ فارم کي سنٿيسس پيرا ميٽرز کي تبديل ڪندي EWNS جي خاصيتن کي بهتر ڪرڻ لاءِ ٺاهيو ويو هو. جديد تجزياتي طريقن کي استعمال ڪندي EWNS خاصيتن (چارج، سائيز ۽ ROS جو مواد) جي خاصيت. ان کان علاوه، انهن کي کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزمن جهڙوڪ Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocuous، Mycobacterium paraaccidentum ۽ Saccharomyces cerevisiae جي خلاف انهن جي مائڪروبيل غير فعال ٿيڻ جي صلاحيت لاءِ جائزو ورتو ويو. هتي پيش ڪيل نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته EWNS جي خاصيتن کي سنٿيسس دوران بهتر ڪري سگهجي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ انٽيڪرائيزيشن ڪارڪردگي ۾ تيزيءَ سان اضافو ٿئي ٿو. خاص طور تي، مٿاڇري جي چارج ۾ چار فيڪٽر جو اضافو ٿيو ۽ رد عمل واري آڪسيجن جي قسمن ۾ اضافو ٿيو. مائڪروبيل هٽائڻ جي شرح مائڪروبيل طور تي منحصر هئي ۽ 40,000 #/cc EWNS جي ايروسول دوز جي 45 منٽن جي نمائش کان پوءِ 1.0 کان 3.8 لاگ تائين هئي.
مائڪروبيل آلودگي خوراڪ جي پيدا ٿيندڙ بيماري جو مکيه سبب آهي جيڪو پيٿوجنز يا انهن جي زهر جي استعمال جي ڪري ٿئي ٿو. صرف آمريڪا ۾، کاڌي مان پيدا ٿيندڙ بيماري هر سال تقريبن 76 ملين بيماريون، 325,000 اسپتال ۾ داخل ٿيڻ، ۽ 5,000 موت جو سبب بڻجندي آهي. ان کان علاوه، آمريڪا جي زراعت کاتي (USDA) جو اندازو آهي ته تازي پيداوار جو وڌندڙ استعمال آمريڪا ۾ سڀني رپورٽ ٿيل کاڌي مان پيدا ٿيندڙ بيمارين جو 48٪ ذميوار آهي. آمريڪا ۾ کاڌي مان پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز جي ڪري بيماري ۽ موت جي قيمت تمام گهڻي آهي، سينٽرز فار ڊزيز ڪنٽرول اينڊ پريوينشن (سي ڊي سي) پاران اندازو لڳايو ويو آهي ته هر سال 15.6 بلين آمريڪي ڊالر کان وڌيڪ آهي.
في الحال، کاڌي جي حفاظت کي يقيني بڻائڻ لاءِ ڪيميڪل 4، ريڊيئيشن 5 ۽ ٿرمل 6 اينٽي مائڪروبيل مداخلتون گهڻو ڪري پيداوار جي زنجير ۾ محدود نازڪ ڪنٽرول پوائنٽس (سي سي پي) تي ڪيون وينديون آهن (عام طور تي فصل کان پوءِ ۽/يا پيڪنگ دوران) مسلسل ڪرڻ بدران. ان ڪري، اهي ڪراس آلودگي جو شڪار آهن. 7. کاڌي مان پيدا ٿيندڙ بيماري ۽ کاڌي جي خراب ٿيڻ جي بهتر ڪنٽرول لاءِ اينٽي مائڪروبيل مداخلتن جي ضرورت آهي جيڪي ممڪن طور تي فارم کان ٽيبل جي تسلسل ۾ لاڳو ڪري سگهجن ٿيون جڏهن ته ماحولياتي اثر ۽ خرچن کي گهٽائي سگهجي ٿو.
حال ۾، هڪ ڪيميڪل فري، نانو ٽيڪنالاجي تي ٻڌل اينٽي مائڪروبيل پليٽ فارم تيار ڪيو ويو آهي جيڪو مصنوعي پاڻي جي نانو اسٽريچر (EWNS) استعمال ڪندي مٿاڇري ۽ هوا ۾ موجود بيڪٽيريا کي غير فعال ڪري سگهي ٿو. EWNS کي ٻن متوازي عملن، اليڪٽرو اسپري ۽ پاڻي جي آئنائيزيشن (شڪل 1a) استعمال ڪندي سنٿيسائز ڪيو ويو. پوئين مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته EWNS ۾ جسماني ۽ حياتياتي ملڪيتن جو هڪ منفرد سيٽ آهي8,9,10. EWNS ۾ هر ساخت ۾ سراسري طور تي 10 اليڪٽران آهن ۽ سراسري طور تي 25 nm جي نانو اسڪيل سائيز آهي (شڪل 1b,c)8,9,10. ان کان علاوه، اليڪٽران اسپن گونج (ESR) ڏيکاريو ته EWNS ۾ رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) جي وڏي مقدار شامل آهي، خاص طور تي هائيڊروڪسيل (OH•) ۽ سپر آڪسائيڊ (O2-) ريڊيڪل (شڪل 1c)8. EVNS ڊگهي وقت تائين هوا ۾ رهي ٿو ۽ هوا ۾ معطل ۽ سطح تي موجود مائڪروجنزمن سان ٽڪرائي سگهي ٿو، انهن جي ROS پيل لوڊ پهچائي ٿو ۽ مائڪروجنزمن جي غير فعال ٿيڻ جو سبب بڻجي ٿو (شڪل 1d). انهن ابتدائي مطالعي مان اهو به ظاهر ٿيو ته EWNS مختلف گرام-منفي ۽ گرام-مثبت بيڪٽيريا سان رابطو ڪري سگهي ٿو ۽ غير فعال ڪري سگهي ٿو، جن ۾ مائيڪو بيڪٽيريا شامل آهن، سطحن ۽ هوا ۾. ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي ڏيکاري ٿي ته غير فعال ٿيڻ سيل جھلي جي خلل جي ڪري ٿيو هو. ان کان علاوه، تيز سانس جي مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته EWNS جي وڏي مقدار ڦڦڙن کي نقصان يا سوزش جو سبب نه بڻجندي آهي 8.
(الف) اليڪٽرو اسپري تڏهن ٿئي ٿو جڏهن هڪ هاءِ وولٽيج هڪ ڪيپيلري ٽيوب جي وچ ۾ لاڳو ڪيو ويندو آهي جنهن ۾ مائع ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ شامل آهن. (ب) هاءِ پريشر جي استعمال سان ٻه مختلف واقعا ٿين ٿا: (i) پاڻي جو اليڪٽرو اسپري ڪرڻ ۽ (ii) EWNS ۾ ڦاٿل رد عمل واري آڪسيجن جي قسمن (آئنن) جي ٺهڻ. (ج) EWNS جي منفرد بناوت. (د) پنهنجي نانو اسڪيل نوعيت جي ڪري، EWNS تمام گهڻو موبائل آهن ۽ هوا ۾ پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز سان رابطو ڪري سگهن ٿا.
تازي کاڌي جي مٿاڇري تي کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزمن کي غير فعال ڪرڻ لاءِ EWNS antimicrobial پليٽ فارم جي صلاحيت پڻ تازو ظاهر ڪئي وئي آهي. اهو پڻ ڏيکاريو ويو آهي ته EWNS جي مٿاڇري جي چارج کي برقي ميدان سان گڏ ٽارگيٽڊ ڊليوري حاصل ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو. ان کان علاوه، 50,000 #/cm3 جي EWNS تي 90 منٽن جي نمائش کان پوءِ نامياتي ٽماٽن لاءِ ابتدائي نتيجا حوصلا افزائي ڪندڙ هئا، مختلف کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزمن جهڙوڪ E. coli ۽ Listeria 11 جو مشاهدو ڪيو ويو. ان کان علاوه، ابتدائي آرگنوليپٽڪ ٽيسٽ ڪنٽرول ٽماٽن جي مقابلي ۾ ڪو به حسي اثر نه ڏيکاريا. جيتوڻيڪ اهي شروعاتي غير فعال ٿيڻ جا نتيجا خوراڪ جي حفاظت جي ايپليڪيشنن لاءِ حوصلا افزائي ڪندڙ آهن جيتوڻيڪ 50,000 #/cc جي تمام گهٽ EWNS ڊوز تي. ڏسو، اهو واضح آهي ته هڪ وڌيڪ غير فعال ٿيڻ جي صلاحيت انفيڪشن ۽ خراب ٿيڻ جي خطري کي وڌيڪ گهٽائڻ لاءِ وڌيڪ فائديمند هوندي.
هتي، اسان پنهنجي تحقيق کي EWNS جنريشن پليٽ فارم جي ترقي تي ڌيان ڏينداسين ته جيئن سنٿيسس پيرا ميٽرز جي فائن ٽيوننگ ۽ EWNS جي فزيڪو ڪيميڪل ملڪيتن جي اصلاح کي انهن جي اينٽي بيڪٽيريل صلاحيت کي وڌائڻ لاءِ فعال ڪري سگهجي. خاص طور تي، اصلاح انهن جي مٿاڇري جي چارج (ٽارگيٽڊ ڊليوري کي بهتر ڪرڻ لاءِ) ۽ ROS مواد (غير فعال ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاءِ) وڌائڻ تي ڌيان ڏنو آهي. جديد تجزياتي طريقن کي استعمال ڪندي بهتر ڪيل فزيڪو-ڪيميائي ملڪيتن (سائيز، چارج ۽ ROS مواد) کي بيان ڪريو ۽ عام کاڌي جي مائڪروجنزمن جهڙوڪ E. کي استعمال ڪريو.
EVNS کي هڪ ئي وقت اليڪٽرو اسپري ڪرڻ ۽ اعليٰ پاڪائي واري پاڻي (18 MΩ cm–1) جي آئنائيزيشن ذريعي سنٿيسائز ڪيو ويو. اليڪٽرڪ نيبولائزر 12 عام طور تي مائع جي ايٽمائيزيشن ۽ ڪنٽرول ٿيل سائيز جي پوليمر ۽ سيرامڪ ذرڙن 13 ۽ فائبر 14 جي سنٿيسزيشن لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي.
جيئن اڳئين اشاعتن 8، 9، 10، 11 ۾ تفصيل سان ٻڌايو ويو آهي، هڪ عام تجربي ۾، هڪ ڌاتو ڪيپيلري ۽ هڪ گرائونڊ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ هڪ هاءِ وولٽيج لاڳو ڪيو ويو. هن عمل دوران، ٻه مختلف واقعا ٿين ٿا: i) اليڪٽرو اسپري ۽ ii) پاڻي آئنائيزيشن. ٻن اليڪٽروڊ جي وچ ۾ هڪ مضبوط برقي ميدان ڪنسنسڊ پاڻي جي مٿاڇري تي منفي چارجز ٺاهڻ جو سبب بڻجندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ٽيلر ڪونز ٺهندا آهن. نتيجي طور، تمام گهڻو چارج ٿيل پاڻي جا ڦڙا ٺهندا آهن، جيڪي ننڍن ذرڙن ۾ ٽٽندا رهندا آهن، جيئن ريلي ٿيوري 16 ۾. ساڳئي وقت، مضبوط برقي ميدان ڪجهه پاڻي جي ماليڪيولن کي ورهائڻ ۽ اليڪٽرانن کي (آئنائيز) ڪرڻ جو سبب بڻجن ٿا، جيڪو رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) 17 جي وڏي مقدار جي ٺهڻ جو سبب بڻجندو آهي. ساڳئي وقت پيدا ٿيل ROS18 کي EWNS (شڪل 1c) ۾ شامل ڪيو ويو.
شڪل 2a ۾ هن مطالعي ۾ EWNS جي جوڙجڪ ۾ ترقي يافته ۽ استعمال ٿيندڙ EWNS جنريشن سسٽم ڏيکاريو ويو آهي. هڪ بند بوتل ۾ ذخيرو ٿيل صاف ٿيل پاڻي کي ٽيفلون ٽيوب (2 ملي ميٽر اندروني قطر) ذريعي 30G اسٽينلیس اسٽيل سوئي (ڌاتو ڪيپيلري) ۾ ڀريو ويو. پاڻي جي وهڪري کي بوتل اندر هوا جي دٻاءُ ذريعي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي، جيئن شڪل 2b ۾ ڏيکاريل آهي. سوئي ٽيفلون ڪنسول تي لڳل آهي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ کان هڪ خاص فاصلي تي دستي طور تي ترتيب ڏئي سگهجي ٿي. ڪائونٽر اليڪٽروڊ هڪ پالش ٿيل ايلومينيم ڊسڪ آهي جنهن ۾ نموني لاءِ مرڪز ۾ هڪ سوراخ آهي. ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي هيٺان هڪ ايلومينيم نموني فينل آهي، جيڪو هڪ نموني پورٽ ذريعي باقي تجرباتي سيٽ اپ سان ڳنڍيل آهي (شڪل 2b). چارج بلڊ اپ کان بچڻ لاءِ جيڪو نموني جي آپريشن ۾ خلل وجهي سگهي ٿو، سڀئي نموني جا حصا برقي طور تي گرائونڊ ڪيا ويا آهن.
(الف) انجنيئرڊ واٽر نانو اسٽرڪچر جنريشن سسٽم (EWNS). (ب) سيمپلر ۽ اليڪٽرو اسپري جو ڪراس سيڪشن، جيڪو سڀ کان اهم پيرا ميٽر ڏيکاري ٿو. (ج) بيڪٽيريا جي غير فعال ٿيڻ لاءِ تجرباتي سيٽ اپ.
مٿي بيان ڪيل EWNS جنريشن سسٽم EWNS خاصيتن جي فائن ٽيوننگ کي آسان بڻائڻ لاءِ اهم آپريٽنگ پيرا ميٽرز کي تبديل ڪرڻ جي قابل آهي. EWNS خاصيتن کي فائن ٽيوننگ ڪرڻ لاءِ لاڳو ٿيل وولٽيج (V)، سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ (L) جي وچ ۾ فاصلو، ۽ ڪيپيلري ذريعي پاڻي جي وهڪري (φ) کي ترتيب ڏيو. مختلف مجموعن جي نمائندگي ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ علامت: [V (kV)، L (cm)]. هڪ خاص سيٽ [V، L] جو مستحڪم ٽيلر ڪون حاصل ڪرڻ لاءِ پاڻي جي وهڪري کي ترتيب ڏيو. هن مطالعي جي مقصدن لاءِ، ڪائونٽر اليڪٽروڊ (D) جو ايپرچر قطر 0.5 انچ (1.29 سينٽي ميٽر) تي رکيو ويو.
محدود جاميٽري ۽ غير متناسب هجڻ جي ڪري، برقي ميدان جي طاقت کي پهرين اصولن مان ڳڻيو نٿو وڃي. ان جي بدران، برقي ميدان جي حساب لاءِ QuickField™ سافٽ ويئر (Svendborg، ڊينمارڪ)19 استعمال ڪيو ويو. برقي ميدان هڪجهڙو نه آهي، تنهن ڪري ڪيپيلري جي چوٽي تي برقي ميدان جي قيمت کي مختلف ترتيبن لاءِ هڪ حوالي جي قيمت طور استعمال ڪيو ويو.
مطالعي دوران، سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ وولٽيج ۽ فاصلي جي ڪيترن ئي ميلاپن جو جائزو ٽيلر ڪون ٺهڻ، ٽيلر ڪون استحڪام، EWNS پيداوار استحڪام، ۽ پيداوار جي لحاظ کان ورتو ويو. مختلف ميلاپ ضمني جدول S1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن.
EWNS جنريشن سسٽم جو آئوٽ پُٽ سڌو سنئون اسڪيننگ موبلٽي پارٽيڪل سائيز اينالائيزر (SMPS، ماڊل 3936، TSI، شورويو، MN) سان پارٽيڪل نمبر ڪنسنٽريشن جي ماپ لاءِ ڳنڍيل هو، انهي سان گڏ ايروسول ڪرنٽ لاءِ ايروسول فيراڊي اليڪٽروميٽر (TSI، ماڊل 3068B، شورويو، MN) سان ماپيو ويو جيئن اسان جي پوئين اشاعت ۾ بيان ڪيو ويو آهي. SMPS ۽ ايروسول اليڪٽروميٽر ٻنهي کي 0.5 L/min جي وهڪري جي شرح تي نموني ڪيو ويو (ڪل نموني وهڪرو 1 L/min). ذرات جي تعداد ڪنسنٽريشن ۽ ايروسول وهڪري کي 120 سيڪنڊن لاءِ ماپيو ويو. ماپ 30 ڀيرا ورجايو ويندو آهي. موجوده ماپن جي بنياد تي، ڪل ايروسول چارج جو حساب ڪيو ويندو آهي ۽ چونڊيل EWNS ذرڙن جي ڏنل ڪل تعداد لاءِ سراسري EWNS چارج جو اندازو لڳايو ويندو آهي. EWNS جي سراسري قيمت مساوات (1) استعمال ڪندي حساب ڪري سگهجي ٿي:
جتي IEl ماپيل ڪرنٽ آهي، NSMPS SMPS سان ماپيل ڊجيٽل ڪنسنٽريشن آهي، ۽ φEl في اليڪٽروميٽر جي وهڪري جي شرح آهي.
ڇاڪاڻ ته نسبتي نمي (RH) مٿاڇري جي چارج کي متاثر ڪري ٿي، تجربي دوران گرمي پد ۽ (RH) کي ترتيب وار 21°C ۽ 45% تي برقرار رکيو ويو.
ايٽمي فورس مائڪروسڪوپي (AFM)، اسائلم MFP-3D (اسائلم ريسرچ، سانتا باربرا، CA) ۽ AC260T پروب (اولمپس، ٽوڪيو، جاپان) EWNS جي سائيز ۽ زندگي کي ماپڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا. AFM اسڪيننگ فريڪوئنسي 1 Hz هئي، اسڪيننگ ايريا 5 μm × 5 μm هئي، ۽ 256 اسڪين لائينون هيون. سڀني تصويرن کي اسائلم سافٽ ويئر استعمال ڪندي پهرين آرڊر تصوير جي ترتيب جي تابع ڪيو ويو (ماسڪ رينج 100 nm، حد 100 pm).
ٽيسٽ فينل کي هٽايو ويو ۽ ابرڪ جي مٿاڇري کي ڪائونٽر اليڪٽروڊ کان 2.0 سينٽي ميٽر جي مفاصلي تي 120 سيڪنڊن جي سراسري وقت لاءِ رکيو ويو ته جيئن ذرڙن جي جمع ٿيڻ ۽ ابرڪ جي مٿاڇري تي بي ترتيب قطرن جي ٺهڻ کان بچي سگهجي. EWNS کي تازو ڪٽيل ابرڪ جي مٿاڇري تي سڌو سنئون اسپري ڪيو ويو (ٽيڊ پيلا، ريڊنگ، CA). AFM ڦاٽڻ کان فوري پوءِ ابرڪ جي مٿاڇري جي تصوير. تازي ڪٽيل غير تبديل ٿيل ابرڪ جي مٿاڇري جو رابطي جو زاويه 0° جي ويجهو آهي، تنهن ڪري EVNS کي ابرڪ جي مٿاڇري تي گنبد جي صورت ۾ ورهايو ويندو آهي. ڦهلندڙ بوندن جو قطر (a) ۽ اوچائي (h) سڌو سنئون AFM ٽوپوگرافي مان ماپيو ويو ۽ اسان جي اڳئين تصديق ٿيل طريقي سان EWNS گنبد واري پکيڙ جي مقدار کي ڳڻڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو. فرض ڪيو ته آن بورڊ EWNS جو ساڳيو حجم آهي، برابر قطر مساوات (2) استعمال ڪندي حساب ڪري سگهجي ٿو:
اسان جي اڳئين ترقي يافته طريقي جي بنياد تي، EWNS ۾ مختصر مدت جي ريڊيڪل انٽرميڊيٽس جي موجودگي کي ڳولڻ لاءِ هڪ اليڪٽران اسپن گونج (ESR) اسپن ٽريپ استعمال ڪيو ويو. ايروسول کي 650 μm مڊگيٽ اسپارگر (Ace Glass, Vineland, NJ) ذريعي بلبل ڪيو ويو جنهن ۾ DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.) جو 235 mM محلول شامل هو. پورٽلينڊ، اوريگون. سڀئي ESR ماپون هڪ Bruker EMX اسپيڪٽروميٽر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ۽ هڪ فليٽ پينل سيل استعمال ڪندي ڪيون ويون. Acquisit سافٽ ويئر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ڊيٽا گڏ ڪرڻ ۽ تجزيو ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو. ROS جي خاصيتن جو تعين صرف آپريٽنگ حالتن جي هڪ سيٽ لاءِ ڪيو ويو [-6.5 kV, 4.0 cm]. اثر ڪندڙ ۾ EWNS نقصانن جي حساب کان پوءِ SMPS استعمال ڪندي EWNS ڪنسنٽريشن ماپيا ويا.
اوزون جي سطحن جي نگراني 205 ڊول بيم اوزون مانيٽر™ (2B ٽيڪنالاجيز، بولڊر، ڪمپني) 8,9,10 استعمال ڪندي ڪئي وئي.
سڀني EWNS خاصيتن لاءِ، اوسط قدر ماپ جي قدر طور استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ معياري انحراف ماپ جي غلطي طور استعمال ڪيو ويندو آهي. ٽي-ٽيسٽ ڪيا ويا ته جيئن بهتر ڪيل EWNS خاصيتن جي قدرن کي بنيادي EWNS جي لاڳاپيل قدرن سان ڀيٽيو وڃي.
شڪل 2c هڪ اڳ ۾ ترقي يافته ۽ خاصيت واري اليڪٽرو اسٽيٽڪ پرسيپيشن (EPES) "پل" سسٽم ڏيکاري ٿي جيڪا مٿاڇري تي EWNS جي ٽارگيٽ پهچائڻ لاءِ استعمال ٿي سگهي ٿي. EPES EVNS چارجز استعمال ڪري ٿو جيڪي هڪ مضبوط برقي ميدان جي اثر هيٺ سڌو سنئون ٽارگيٽ جي مٿاڇري تي "هدايت" ڪري سگهجن ٿا. EPES سسٽم جي تفصيل پيرگيوٽيڪس ۽ ٻين پاران هڪ تازي اشاعت ۾ پيش ڪئي وئي آهي. 11. اهڙيءَ طرح، EPES هڪ 3D پرنٽ ٿيل پي وي سي چيمبر تي مشتمل آهي جنهن ۾ ٽيپر ٿيل سر آهن ۽ مرڪز ۾ 15.24 سينٽي ميٽر جي فاصلي تي ٻه متوازي اسٽينلیس اسٽيل (304 اسٽينلیس اسٽيل، آئيني سان ڍڪيل) ڌاتو پليٽون شامل آهن. بورڊ هڪ ٻاهرين هاءِ وولٽيج سورس (Bertran 205B-10R، Spellman، Hauppauge، NY) سان ڳنڍيل هئا، هيٺيون پليٽ هميشه مثبت وولٽيج سان ڳنڍيل هئي، ۽ مٿين پليٽ هميشه زمين (سچل زمين) سان ڳنڍيل هئي. چيمبر جون ڀتيون ايلومينيم ورق سان ڍڪيل آهن، جيڪو برقي طور تي زمين تي آهي ته جيئن ذرڙن جي نقصان کي روڪي سگهجي. چيمبر ۾ هڪ سيل ٿيل فرنٽ لوڊنگ دروازو آهي جيڪو ٽيسٽ سطحن کي پلاسٽڪ اسٽينڊ تي رکڻ جي اجازت ڏئي ٿو جيڪي انهن کي هيٺئين ڌاتو پليٽ کان مٿي ڪن ٿا ته جيئن هاءِ وولٽيج مداخلت کان بچي سگهجي.
EPES ۾ EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي جو حساب هڪ اڳ ۾ تيار ڪيل پروٽوڪول جي مطابق ڪيو ويو هو جنهن جي تفصيل ضمني شڪل S111 ۾ ڏنل آهي.
ڪنٽرول چيمبر جي طور تي، هڪ ٻيو سلنڈر فلو چيمبر EPES سسٽم سان سيريز ۾ ڳنڍيل هو، جنهن ۾ EWNS کي هٽائڻ لاءِ هڪ وچولي HEPA فلٽر استعمال ڪيو ويو. جيئن شڪل 2c ۾ ڏيکاريل آهي، EWNS ايروسول کي ٻن بلٽ ان چيمبرن ذريعي پمپ ڪيو ويو. ڪنٽرول روم ۽ EPES جي وچ ۾ فلٽر ڪنهن به باقي EWNS کي هٽائي ٿو جنهن جي نتيجي ۾ ساڳيو درجه حرارت (T)، نسبتي نمي (RH) ۽ اوزون جي سطح پيدا ٿئي ٿي.
اهم کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزم تازين کاڌي کي آلوده ڪرڻ لاءِ مليا آهن جهڙوڪ اي. ڪولي (ATCC #27325)، فيڪل انڊيڪيٽر، سالمونلا انٽريڪا (ATCC #53647)، کاڌي مان پيدا ٿيندڙ پيٿوجن، ليسٽريا بي ضرر (ATCC #33090)، پيٿوجنڪ ليسٽريا مونوسائيٽوجينز لاءِ متبادل، ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) مان نڪتل، خراب ٿيندڙ خمير جو متبادل، ۽ هڪ وڌيڪ مزاحمتي غير فعال بيڪٽيريا، Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
پنهنجي مقامي مارڪيٽ مان نامياتي انگور جي ٽماٽن جا بي ترتيب دٻا خريد ڪريو ۽ استعمال تائين 4°C تي فرج ۾ رکو (3 ڏينهن تائين). تجرباتي ٽماٽا سڀئي ساڳي سائيز جا هئا، تقريبن 1/2 انچ قطر ۾.
ڪلچر، انوڪيوليشن، ايڪسپوزر، ۽ ڪالوني ڳڻپ پروٽوڪول اسان جي پوئين اشاعت ۾ تفصيلي آهن ۽ ضمني ڊيٽا ۾ تفصيل سان بيان ڪيا ويا آهن. EWNS جي اثرائتي جو جائزو 40,000 #/cm3 تي 45 منٽن لاءِ انوڪيوليشن ٿيل ٽماٽن کي بي نقاب ڪندي ڪيو ويو. مختصر طور تي، ٽي ٽماٽا استعمال ڪيا ويا ته جيئن بچيل مائڪروجنزمن جو جائزو t = 0 منٽ تي ورتو وڃي. ٽي ٽماٽا EPES ۾ رکيا ويا ۽ 40,000 #/cc تي EWNS جي سامهون رکيا ويا (EWNS بي نقاب ٽماٽا) ۽ باقي ٽي ڪنٽرول چيمبر (ڪنٽرول ٽماٽا) ۾ رکيا ويا. ٻنهي گروپن ۾ ٽماٽن جي اضافي پروسيسنگ نه ڪئي وئي. EWNS جي اثر جو جائزو وٺڻ لاءِ EWNS-بي نقاب ٽماٽن ۽ ڪنٽرول ٽماٽن کي 45 منٽن کان پوءِ هٽايو ويو.
هر تجربو ٽن حصن ۾ ڪيو ويو. ڊيٽا جو تجزيو ضمني ڊيٽا ۾ بيان ڪيل پروٽوڪول مطابق ڪيو ويو.
غير فعال ٿيڻ واري ميڪانيزم جو جائزو ظاهر ٿيل EWNS نمونن جي تلخي (40,000 #/cm3 EWNS ايروسول ڪنسنٽريشن تي 45 منٽ) ۽ بي ضرر بيڪٽيريا E. coli، Salmonella enterica ۽ Lactobacillus جي غير شعاع ٿيل نمونن ذريعي ڪيو ويو. ذرات کي 2.5٪ glutaraldehyde، 1.25٪ paraformaldehyde ۽ 0.03٪ picric acid ۾ 0.1 M سوڊيم ڪيڪوڊائليٽ بفر (pH 7.4) ۾ 2 ڪلاڪن لاءِ ڪمري جي حرارت تي مقرر ڪيو ويو. ڌوئڻ کان پوءِ، 1٪ osmium tetroxide (OsO4)/1.5٪ پوٽاشيم فيروسائنائيڊ (KFeCN6) سان 2 ڪلاڪن لاءِ پوسٽ فڪس ڪريو، پاڻي ۾ 3 ڀيرا ڌوئو ۽ 1٪ يورينيل ايسٽيٽ ۾ 1 ڪلاڪ لاءِ انڪيوبيٽ ڪريو، پوءِ پاڻي ۾ ٻه ڀيرا ڌوئو، پوءِ 50٪، 70٪، 90٪، 100٪ الڪوحل ۾ 10 منٽن لاءِ ڊيهائيڊريٽ ڪريو. پوءِ نمونن کي پروپيلين آڪسائيڊ ۾ 1 ڪلاڪ لاءِ رکيو ويو ۽ پروپيلين آڪسائيڊ ۽ TAAP ايپون (ماريويڪ ڪينيڊا انڪارپوريٽڊ سينٽ لارينٽ، CA) جي 1:1 مرکب سان متاثر ڪيو ويو. نمونن کي TAAB ايپون ۾ شامل ڪيو ويو ۽ 48 ڪلاڪن لاءِ 60 ° C تي پوليمرائيز ڪيو ويو. علاج ٿيل گرينولر رال کي TEM پاران ڪٽيو ويو ۽ هڪ روايتي ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپ JEOL 1200EX (JEOL، ٽوڪيو، جاپان) استعمال ڪندي ڏٺو ويو جيڪو AMT 2k CCD ڪئميرا سان ليس هو (ايڊوانسڊ مائڪروسڪوپي ٽيڪنڪس، ڪارپوريشن، ووبرن، ميساچوسٽس، آمريڪا).
سڀئي تجربا ٽن نقلن ۾ ڪيا ويا. هر وقت جي نقطي لاءِ، بيڪٽيريا ڌوئڻ کي ٽن نقلن ۾ ٻج ڪيو ويو، جنهن جي نتيجي ۾ هر نقطي تي ڪل نو ڊيٽا پوائنٽس هئا، جن جو سراسري ان خاص مائڪروجنزم لاءِ بيڪٽيريا ڪنسنٽريشن طور استعمال ڪيو ويو. معياري انحراف کي ماپ جي غلطي طور استعمال ڪيو ويو. سڀئي پوائنٽس ڳڻيا ويندا آهن.
t = 0 منٽ جي مقابلي ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن ۾ گهٽتائي جو لاگارٿم هيٺ ڏنل فارمولا استعمال ڪندي ڳڻيو ويو:
جتي C0 ڪنٽرول نموني ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي 0 وقت تي (يعني مٿاڇري سڪي وڃڻ کان پوءِ پر چيمبر ۾ رکڻ کان اڳ) ۽ Cn بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي n منٽن جي نمائش کان پوءِ مٿاڇري تي.
45 منٽن جي نمائش دوران بيڪٽيريا جي قدرتي تباهي جو حساب رکڻ لاءِ، 45 منٽن کان پوءِ ڪنٽرول جي مقابلي ۾ لاگ ۾ گهٽتائي جو حساب پڻ هن ريت ڪيو ويو:
جتي Cn ڪنٽرول نموني ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي n وقت تي ۽ Cn-ڪنٽرول ڪنٽرول بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي n وقت تي. ڊيٽا کي ڪنٽرول جي مقابلي ۾ لاگ گھٽائڻ جي طور تي پيش ڪيو ويو آهي (ڪوبه EWNS نمائش نه).
مطالعي دوران، سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ وولٽيج ۽ فاصلي جي ڪيترن ئي ميلاپن جو جائزو ٽيلر ڪون ٺهڻ، ٽيلر ڪون استحڪام، EWNS پيداوار استحڪام، ۽ ٻيهر پيداوار جي لحاظ کان ورتو ويو. مختلف ميلاپ ضمني جدول S1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. ٻه ڪيس مستحڪم ۽ ٻيهر پيدا ٿيندڙ خاصيتون ڏيکارين ٿا (ٽيلر ڪون، EWNS نسل، ۽ وقت سان گڏ استحڪام) جامع مطالعي لاءِ چونڊيو ويو. شڪل تي. شڪل 3 ٻنهي صورتن ۾ ROS جي چارج، سائيز ۽ مواد لاءِ نتيجا ڏيکاري ٿو. نتيجا جدول 1 ۾ پڻ ڏيکاريا ويا آهن. حوالي لاءِ، شڪل 3 ۽ جدول 1 ٻنهي ۾ اڳ ۾ ٺهيل غير اصلاح ٿيل EWNS8، 9، 10، 11 (بيس لائن-EWNS) جون خاصيتون شامل آهن. ٻه-ٽيل ٽي-ٽيسٽ استعمال ڪندي شمارياتي اهميت جي حسابن کي ضمني جدول S2 ۾ ٻيهر شايع ڪيو ويو آهي. ان کان علاوه، اضافي ڊيٽا ۾ ڪائونٽر اليڪٽروڊ نموني جي سوراخ جي قطر (D) ۽ زميني اليڪٽروڊ ۽ ٽپ (L) جي وچ ۾ فاصلي جي اثر جو مطالعو شامل آهي (اضافي شڪل S2 ۽ S3).
(ac) AFM پاران ماپيل سائيز جي ورڇ. (df) مٿاڇري جي چارج جي خاصيت. (g) EPR جي ROS خاصيت.
اهو پڻ نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته مٿين سڀني حالتن لاءِ، ماپيل آئنائيزيشن ڪرنٽ 2 ۽ 6 μA جي وچ ۾ ۽ وولٽيج -3.8 ۽ -6.5 kV جي وچ ۾ هو، جنهن جي نتيجي ۾ هن واحد EWNS جنريشن ڪانٽيڪٽ ماڊل لاءِ 50 ميگاواٽ کان گهٽ بجلي جو استعمال ٿيو. جيتوڻيڪ EWNS کي اعليٰ دٻاءُ هيٺ ٺهيل ڪيو ويو هو، اوزون جي سطح تمام گهٽ هئي، ڪڏهن به 60 ppb کان وڌيڪ نه هئي.
ضمني شڪل S4 ترتيب وار [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] ۽ [-3.8 kV، 0.5 سينٽي ميٽر] منظرنامي لاءِ نقلي برقي ميدان ڏيکاري ٿي. [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] ۽ [-3.8 kV، 0.5 سينٽي ميٽر] منظرنامي لاءِ، فيلڊ حساب ترتيب وار 2 × 105 V/m ۽ 4.7 × 105 V/m آهن. اهو متوقع آهي، ڇاڪاڻ ته ٻئي صورت ۾ وولٽيج-فاصلي جو تناسب تمام گهڻو وڌيڪ آهي.
شڪل 3a، b ۾ AFM8 سان ماپيل EWNS قطر ڏيکاريو ويو آهي. حساب ڪيل سراسري EWNS قطر [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] اسڪيمن لاءِ ترتيب وار 27 nm ۽ 19 nm هئا. شڪل 3a، b ۾ [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] منظرنامي لاءِ، تقسيم جي جاميٽري معياري انحراف ترتيب وار 1.41 ۽ 1.45 آهن، جيڪي هڪ تنگ سائيز جي ورڇ کي ظاهر ڪن ٿا. سراسري سائيز ۽ جاميٽري معياري انحراف ٻئي بنيادي EWNS جي تمام ويجهو آهن، ترتيب وار 25 nm ۽ 1.41 تي. شڪل 3c ۾ ساڳين حالتن هيٺ ساڳي طريقي سان ماپيل بنيادي EWNS جي سائيز جي ورڇ ڏيکاري ٿي.
شڪل 3d تي، e چارج جي خاصيت جا نتيجا ڏيکاري ٿو. ڊيٽا ڪنسنٽريشن (#/cm3) ۽ ڪرنٽ (I) جي 30 هڪ ئي وقت ماپن جي سراسري ماپون آهن. تجزيو ڏيکاري ٿو ته EWNS تي سراسري چارج [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] لاءِ ترتيب وار 22 ± 6 e- ۽ 44 ± 6 e- آهي. انهن وٽ بنيادي EWNS (10 ± 2 e-) جي مقابلي ۾ تمام گهڻي مٿاڇري چارج آهي، [-6.5 kV، 4.0 cm] منظرنامي کان ٻه ڀيرا وڌيڪ ۽ [-3 .8 kV، 0.5 cm] کان چار ڀيرا وڌيڪ. شڪل 3f بيس لائين-EWNS لاءِ چارج ڊيٽا ڏيکاري ٿي.
EWNS نمبر (ضمني انگ اکر S5 ۽ S6) جي ڪنسنٽريشن نقشن مان، اهو ڏسي سگهجي ٿو ته [-6.5 kV، 4.0 cm] منظرنامي ۾ [-3.8 kV، 0.5 cm] منظرنامي کان گهڻو وڌيڪ ذرات آهن. اهو پڻ قابل ذڪر آهي ته EWNS نمبر ڪنسنٽريشن کي 4 ڪلاڪن تائين مانيٽر ڪيو ويو (ضمني انگ اکر S5 ۽ S6)، جتي EWNS نسل جي استحڪام ٻنهي صورتن ۾ ذرڙن جي نمبر ڪنسنٽريشن جي ساڳي سطح ڏيکاري.
شڪل 3g ۾ [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] تي بهتر ڪيل EWNS ڪنٽرول (پس منظر) جي گھٽتائي کان پوءِ EPR اسپيڪٽرم ڏيکاريو ويو آهي. ROS اسپيڪٽرا جو مقابلو اڳ ۾ شايع ٿيل ڪم ۾ بيس لائين-EWNS منظرنامي سان پڻ ڪيو ويو هو. اسپن ٽريپس سان رد عمل ڪندڙ EWNS جو تعداد 7.5 × 104 EWNS/s ڪيو ويو، جيڪو اڳ ۾ شايع ٿيل بيس لائين-EWNS8 سان ملندڙ جلندڙ آهي. EPR اسپيڪٽرا واضح طور تي ٻن قسمن جي ROS جي موجودگي کي ظاهر ڪيو، جنهن ۾ O2- غالب نسل هو ۽ OH• گهٽ مقدار ۾ هو. ان کان علاوه، چوٽي جي شدت جي سڌي مقابلي مان ظاهر ٿيو ته بهتر ڪيل EWNS ۾ بيس لائين EWNS جي مقابلي ۾ ROS مواد تمام گهڻو هو.
شڪل 4 تي EPES ۾ EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي ڏيکاري ٿي. ڊيٽا کي ٽيبل I ۾ پڻ خلاصو ڪيو ويو آهي ۽ اصل EWNS ڊيٽا سان مقابلو ڪيو ويو آهي. EUNS جي ٻنهي صورتن لاءِ، جمع ڪرڻ 100٪ جي ويجهو آهي جيتوڻيڪ 3.0 kV جي گهٽ وولٽيج تي. عام طور تي، 3.0 kV 100٪ جمع ڪرڻ لاءِ ڪافي آهي، قطع نظر سطح جي چارج جي تبديلي جي. ساڳئي حالتن ۾، بيس لائين-EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي صرف 56٪ هئي ڇاڪاڻ ته انهن جي گهٽ چارج (اوسط 10 اليڪٽران في EWNS).
شڪل 5 ۽ جدول 2 ۾، ٽماٽن جي مٿاڇري تي لڳ ڀڳ 40,000 #/cm3 EWNS جي نمائش کان پوءِ 45 منٽن لاءِ بهترين موڊ [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] تي لڳل مائڪروجنزمن جي غير فعال ٿيڻ جي قدر جو خلاصو بيان ڪيو ويو آهي. 45 منٽن جي نمائش دوران انوڪيوليڊ ٿيل E. coli ۽ Lactobacillus innocuous ۾ 3.8 لاگ جي اهم گهٽتائي ڏيکاري وئي. ساڳئي حالتن ۾، S. enterica ۾ 2.2-لاگ گهٽتائي هئي، جڏهن ته S. cerevisiae ۽ M. parafortutum ۾ 1.0-لاگ گهٽتائي هئي.
اليڪٽران مائڪروگرافس (شڪل 6) EWNS پاران بي ضرر ايسچريچيا ڪولي، اسٽريپٽوڪوڪس، ۽ ليڪٽوباسيلس سيلز تي ٿيندڙ جسماني تبديلين کي ظاهر ڪن ٿا جيڪي انهن جي غير فعال ٿيڻ جو سبب بڻجن ٿا. ڪنٽرول بيڪٽيريا ۾ سيل جھليون برقرار هيون، جڏهن ته ظاهر ٿيل بيڪٽيريا ٻاهرين جھليون کي نقصان پهچايو هو.
ڪنٽرول ۽ ظاهر ٿيل بيڪٽيريا جي اليڪٽران خوردبيني تصوير جھلي جي نقصان کي ظاهر ڪيو.
بهتر ڪيل EWNS جي جسماني ڪيميڪل خاصيتن تي ڊيٽا مجموعي طور تي ڏيکاري ٿو ته EWNS جي ملڪيت (مٿاڇري چارج ۽ ROS مواد) اڳ ۾ شايع ٿيل EWNS بيس لائين ڊيٽا 8,9,10,11 جي مقابلي ۾ خاص طور تي بهتر ٿي چڪا هئا. ٻئي طرف، انهن جي سائيز نانو ميٽر رينج ۾ رهي، اڳ ۾ رپورٽ ڪيل نتيجن سان تمام گهڻي ملندڙ جلندڙ، انهن کي ڊگهي عرصي تائين هوا ۾ رهڻ جي اجازت ڏني. مشاهدو ڪيل پولي ڊسپرسٽي کي مٿاڇري جي چارج تبديلين ذريعي بيان ڪري سگهجي ٿو جيڪي EWNS جي سائيز، ريلي اثر جي بي ترتيبي، ۽ امڪاني اتحاد کي طئي ڪن ٿا. جڏهن ته، جيئن نيلسن ۽ ٻين پاران تفصيل سان بيان ڪيو ويو آهي. 22، اعلي سطحي چارج پاڻي جي بوند جي مٿاڇري جي توانائي / ٽينشن کي مؤثر طريقي سان وڌائي بخارات کي گھٽائي ٿو. اسان جي پوئين اشاعت ۾ 8 هن نظريي کي تجرباتي طور تي مائڪرو ڊراپلٽس 22 ۽ EWNS لاءِ تصديق ڪئي وئي هئي. اوور ٽائيم دوران چارج جو نقصان پڻ سائيز کي متاثر ڪري سگهي ٿو ۽ مشاهدو ڪيل سائيز جي ورڇ ۾ حصو وٺي سگهي ٿو.