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O se carousel o loʻo faʻaalia ai ni faaseʻe se tolu i le taimi e tasi. Faaaoga faamau Muamua ma le Sosoo ai e feoaʻi ai i faaseʻe se tolu i le taimi e tasi, pe faaaoga faamau faaseʻe i le faaiuga e feoaʻi ai i faaseʻe se tolu i le taimi e tasi.
Talu ai nei, ua atiaeina se fausaga e leai ni vailaau e tetee atu ai siama e faavae i luga o le nanotechnology e faaaoga ai ni nanostructures vai fa'apitoa (EWNS). O EWNS e maualuga le mamafa i luga ma ua fa'atumuina i ituaiga o le okesene tali vave (ROS) e mafai ona fegalegaleai ma fa'agata ai le tele o meaola ninii, e aofia ai siama e maua mai i mea'ai. O iinei ua fa'aalia ai o latou meatotino i le taimi o le fa'agasologa e mafai ona fa'aleleia atili ma fa'aleleia atili ai lo latou gafatia e tetee atu ai siama. O le fausaga o le fale su'esu'e EWNS na mamanuina e fa'aleleia atili ai meatotino o EWNS e ala i le suia o fa'asologa o le fa'agasologa. Fa'ailoaina o meatotino o EWNS (malosiaga, tele ma le anotusi o le ROS) e fa'aaoga ai metotia fa'aonaponei o su'esu'ega. E le gata i lea, na iloiloina mo lo latou gafatia e fa'agata ai siama fa'asaga i meaola ninii e maua mai i mea'ai e pei o le Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum ma le Saccharomyces cerevisiae. O taunuuga o lo'o tu'uina atu iinei e fa'aalia ai o meatotino o EWNS e mafai ona fa'aleleia atili i le taimi o le fa'agasologa, ma i'u ai i se fa'ateleina tele o le lelei o le fa'agata. Ae maise lava, na fa'ateleina le mamafa i luga i le fa taimi ma fa'ateleina ai ituaiga o le okesene tali vave. O le fua faatatau o le aveeseina o siama ninii sa faalagolago i siama ninii ma e mai le 1.0 i le 3.8 log ina ua mavae le 45 minute o le faʻaalia i se fua o le aerosol e 40,000 #/cc EWNS.
O le faʻaleagaina o siama o le mafuaʻaga autū lea o faʻamaʻi e mafua mai i meaʻai e mafua mai i le foloina o siama poʻo a latou mea oona. I le Iunaite Setete lava ia, o faʻamaʻi e mafua mai i meaʻai e mafua ai le tusa ma le 76 miliona faʻamaʻi, 325,000 ulufale i falemaʻi, ma le 5,000 maliu i tausaga taʻitasi1. E le gata i lea, ua fuafua e le Matagaluega o Faʻatoʻaga a le Iunaite Setete (USDA) o le faʻateleina o le taumafaina o fualaʻau fou e mafua ai le 48% o faʻamaʻi uma e mafua mai i meaʻai i le Iunaite Setete2. O le tau o faʻamaʻi ma le oti e mafua mai i siama e mafua mai i meaʻai i le Iunaite Setete e matua maualuga lava, e tusa ai ma le Centers for Disease Control and Prevention (CDC) e sili atu i le US$15.6 piliona i le tausaga3.
I le taimi nei, o togafitiga fa'aantimicrobial chemical4, radiation5 ma le thermal6 e fa'amautinoa ai le saogalemu o mea'ai e tele lava ina faia i ni vaega fa'atonutonu taua fa'atapula'aina (CCP) i le faasologa o gaosiga (e masani lava pe a uma le seleselega ma/pe i le taimi o afifiina) nai lo le fa'aauau pea. o lea la, e faigofie ona a'afia i le fefiloi o mea'ai. 7. O le pulea lelei o fa'ama'i e mafua mai i mea'ai ma le fa'aleagaina o mea'ai e mana'omia ai ni togafitiga fa'aantimicrobial e mafai ona fa'aogaina i le fa'asologa atoa mai le fa'ato'aga i le laulau a'o fa'aitiitia ai a'afiaga ma tau o le siosiomaga.
Talu ai nei, ua atiaeina ai se fausaga antimicrobial e leai ni vailaʻau, e faʻavae i luga o le nanotechnology e mafai ona faʻagata ai siama i luga ma luga o le ea e faʻaaoga ai nanostructures faʻapitoa o le vai (EWNS). Na faʻapipiʻiina le EWNS e faʻaaoga ai ni faiga tutusa se lua, electrospray ma le water ionization (Ata 1a). O suʻesuʻega na faia muamua ua faʻaalia ai o loʻo i ai i le EWNS se seti tulaga ese o meatotino faaletino ma faʻaolaola8,9,10. O le EWNS e iai le averesi o le 10 electrons i le fausaga ma le averesi o le tele o le nanoscale o le 25 nm (Ata 1b,c)8,9,10. I se faʻaopoopoga, o le electron spin resonance (ESR) na faʻaalia ai o loʻo i ai i le EWNS le tele o reactive oxygen species (ROS), o le tele lava o hydroxyl (OH•) ma superoxide (O2-) radicals (Ata 1c)8. O loʻo i ai le EVNS i le ea mo se taimi umi ma e mafai ona fetoʻai ma meaola ninii o loʻo tautau i le ea ma o loʻo i luga o le fogaeleele, e tuʻuina atu ai a latou uta ROS ma mafua ai ona faʻagata meaola ninii (Ata 1d). O nei suʻesuʻega muamua na faʻaalia ai foʻi e mafai e le EWNS ona fegalegaleai ma faʻagata le tele o siama gram-negative ma gram-positive, e aofia ai mycobacteria, i luga o mea ma luga o le ea. O le microscopy electron transmission na faʻaalia ai o le faʻagata na mafua mai i le faʻalavelaveina o le membrane o le sela. E le gata i lea, o suʻesuʻega o le manava faʻafuaseʻi ua faʻaalia ai o le tele o tui o le EWNS e le mafua ai le faʻaleagaina o mama poʻo le mumū 8.
(a) E tupu le electrospray pe a fa'aogaina se voltage maualuga i le va o se paipa capillary o lo'o i ai le vai ma se counter electrode. (b) O le fa'aogaina o le mamafa maualuga e mafua ai ni mea se lua eseese: (i) electrospraying o le vai ma le (ii) fausiaina o reactive oxygen species (ions) ua maileia i totonu o le EWNS. (c) O le fausaga tulaga ese o le EWNS. (d) Ona o lo latou natura nanoscale, e matua faigofie ona fe'avea'i EWNS ma e mafai ona fegalegaleai ma siama e felelei i le ea.
Ua faʻaalia talu ai nei foʻi le mafai e le EWNS antimicrobial platform ona faʻagata meaola ninii e maua mai meaʻai i luga o meaʻai fou. Ua faʻaalia foʻi e mafai ona faʻaaogaina le avega o le EWNS i luga o le fogaeleele faʻatasi ai ma se fanua eletise e ausia ai le tuʻuina atu faʻatatau. E le gata i lea, o taunuʻuga muamua mo tamato faʻanatura ina ua maeʻa le 90 minute o le faʻaalia i le EWNS e tusa ma le 50,000 #/cm3 sa faʻamalosiauina, faʻatasi ai ma meaola ninii eseese e maua mai meaʻai e pei o le E. coli ma le Listeria 11 na matauina. E le gata i lea, o suʻega muamua o le organoleptic e leʻi faʻaalia ai ni aafiaga lagona pe a faʻatusatusa i tamato pulea. E ui o nei taunuʻuga muamua o le faʻagataina e faʻamalosiauina mo faʻaoga saogalemu o meaʻai e oʻo lava i le maualalo o le EWNS i le 50,000#/cc. tagaʻi, e manino lava o le maualuga o le gafatia e faʻagata ai o le a sili atu ona aoga e faʻaitiitia atili ai le lamatiaga o faʻamaʻi ma le faʻaleagaina.
O iinei, o le a matou taula’i atu ai a matou su’esu’ega i le atina’eina o se fa’avae o le gaosiga o le EWNS ina ia mafai ai ona fa’aleleia atili fa’asologa o le fa’asologa ma fa’aleleia atili ai meatotino fa’aletino ma kemikolo o le EWNS ina ia fa’aleleia atili ai lo latou gafatia e tete’e ai i siama. Ae maise lava, o le fa’aleleia atili ua taula’i atu i le fa’ateleina o le mamafa o latou luga (e fa’aleleia atili ai le tu’uina atu fa’atatau) ma le aofa’i o le ROS (e fa’aleleia atili ai le lelei o le fa’agataina). Fa’ailoa mai meatotino fa’aletino ma kemikolo ua fa’aleleia atili (tele, mamafa ma le aofa’i o le ROS) e fa’aaoga ai metotia fa’aonaponei o su’esu’ega ma fa’aaoga meaola ninii masani o mea’ai e pei o le E. .
Sa fa'aputuina le EVNS e ala i le fa'asusuina fa'atasi o le eletise ma le fa'aionisasi o le vai mama maualuga (18 MΩ cm–1). O le nebulizer eletise 12 e masani ona fa'aaogaina mo le fa'aatomisasiina o vai ma le fa'aputuina o vaega polymer ma seramika 13 ma alava 14 o le tele fa'atonutonuina.
E pei ona fa'amatalaina auiliili i lomiga muamua 8, 9, 10, 11, i se fa'ata'ita'iga masani, na fa'aogaina ai se voltage maualuga i le va o se capillary u'amea ma se electrode fa'a'ele'ele. I le taimi o lenei faiga, e lua mea eseese e tutupu: i) electrospray ma le ii) water ionization. O se fanua eletise malosi i le va o electrodes e lua e mafua ai ona fa'aputuina ni moliaga leaga i luga o le vai ua fa'aputuina, ma iu ai ina fausia ni Taylor cones. O se taunuuga, e fausia ai ni mataua vai ua fa'atumuina tele, lea e fa'aauau pea ona malepe i ni vaega laiti, e pei o le Rayleigh theory16. I le taimi lava e tasi, o fanua eletise malolosi e mafua ai ona vaeluaina nisi o molela'au vai ma aveese electrons (ionize), lea e o'o atu ai i le fausiaina o le tele o reactive oxygen species (ROS)17. O le ROS18 na gaosia i le taimi e tasi na fa'apipi'iina i le EWNS (Ata 1c).
I le ata 2a o loʻo faʻaalia ai le faiga o le gaosiga o le EWNS na atiaʻe ma faʻaaogaina i le faʻasologa o le EWNS i lenei suʻesuʻega. O le vai mama na teuina i totonu o se fagu tapuni na fafaga e ala i se paipa Teflon (2 mm le lautele i totonu) i totonu o se nila uʻamea e le gaoia 30G (metal capillary). O le tafe o le vai e pulea e le mamafa o le ea i totonu o le fagu, e pei ona faʻaalia i le Ata 2b. O le nila ua faʻapipiʻiina i luga o se Teflon console ma e mafai ona fetuʻunaʻi lima i se mamao patino mai le counter electrode. O le counter electrode o se tisiketi alumini ua faʻapupula ma se pu i le ogatotonu mo le faʻataʻitaʻiga. I lalo o le counter electrode o loʻo i ai se faʻaputuga alumini, lea e fesoʻotaʻi i le vaega o totoe o le faʻatulagaga faʻataʻitaʻi e ala i se port sampling (Ata 2b). Ina ia ʻalofia le faʻaputuina o le totogi e ono faʻalavelaveina ai le faʻagaioiga o le sampler, o vaega uma o le sampler ua faʻapipiʻiina i le eletise.
(a) Faiga Fa'atupuina o le Nanostructure Water Engineered (EWNS). (b) Va'aiga fa'alava o le sampler ma le electrospray, o lo'o fa'aalia ai fa'asologa sili ona taua. (c) Fa'atulagaga fa'ata'ita'i mo le fa'agataina o siama.
O le faiga fa'atupuina o le EWNS o lo'o fa'amatalaina i luga e mafai ona suia ai fa'asologa autu o le fa'agaioiga e fa'afaigofie ai le fa'aleleia atili o meatotino a le EWNS. Fa'asa'o le voltage fa'aoga (V), le mamao i le va o le nila ma le counter electrode (L), ma le tafe o le vai (φ) e ala i le capillary e fa'aleleia atili ai uiga o le EWNS. Fa'ailoga e fa'aaogaina e fai ma sui o tu'ufa'atasiga eseese: [V (kV), L (cm)]. Fa'asa'o le tafe o le vai e maua ai se Taylor cone mautu o se seti patino [V, L]. Mo fa'amoemoega o lenei su'esu'ega, o le lautele o le avanoa o le counter electrode (D) sa tausia i le 0.5 inisi (1.29 cm).
Ona o le tapula'a o le geometry ma le le tutusa, e le mafai ona fuafuaina le malosi o le eletise mai mataupu faavae muamua. Nai lo lea, na fa'aaogaina le polokalama QuickField™ (Svendborg, Tenimaka)19 e fuafua ai le eletise. E le tutusa le eletise, o lea na fa'aaogaina ai le tau o le eletise i le pito o le capillary o se tau fa'asino mo fa'atulagaga eseese.
I le taimi o le suʻesuʻega, o le tele o tuʻufaʻatasiga o le voltage ma le mamao i le va o le nila ma le counter electrode na iloiloina e tusa ai ma le fausiaina o le Taylor cone, le mautu o le Taylor cone, le mautu o le gaosiga o le EWNS, ma le mafai ona toe gaosia. O loʻo faʻaalia i le Supplementary Table S1 tuʻufaʻatasiga eseese.
O le galuega faatino a le EWNS generation system sa fesoʻotaʻi saʻo i le Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) mo le fuaina o le aofaʻi o le vaega, faʻapea foʻi ma le Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN). ) mo le tafe o le aerosol sa fuaina e pei ona faʻamatalaina i la matou lomiga muamua. O le SMPS ma le aerosol electrometer na faʻataʻitaʻiina i le fua faatatau o le tafe o le 0.5 L/min (aofaʻi o le tafe o le faʻataʻitaʻiga 1 L/min). O le aofaʻi o le vaega ma le tafe o le aerosol sa fuaina mo le 120 sekone. O le fuaina e toe faia i le 30 taimi. E faʻavae i luga o fua o le tafe, o le aofaʻi o le aerosol charge e fuafuaina ma o le averesi o le EWNS charge e fuafuaina mo se aofaʻi o vaega ua filifilia o le EWNS. O le tau averesi o le EWNS e mafai ona fuafuaina e faʻaaoga ai le Equation (1):
lea o le IEl o le tafe ua fuaina, o le NSMPS o le faʻaputuga numera ua fuaina i le SMPS, ma o le φEl o le fua faatatau o le tafe i le electrometer taʻitasi.
Ona o le aʻafiaga o le susū o le ea (RH) i le mamafa o le fogaeleele, o lea sa tausia ai le vevela ma le (RH) e tutusa i le taimi o le faʻataʻitaʻiga i le 21°C ma le 45%, i le faasologa lava lea.
Sa fa'aaogaina le atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) ma le AC260T probe (Olympus, Tokyo, Iapani) e fua ai le tele ma le umi e ola ai le EWNS. O le tele o le su'esu'ega a le AFM e 1 Hz, o le vaega o le su'esu'ega e 5 μm × 5 μm, ma le 256 laina su'esu'e. O ata uma sa fa'atulagaina i le fa'atulagaga muamua o ata e fa'aaoga ai le polokalama Asylum (mask range 100 nm, threshold 100 pm).
Sa aveese le auala su'ega ma tu'u le fogā'ele'ele mica i le mamao e 2.0 cm mai le counter electrode mo se taimi averesi o le 120 s e 'alofia ai le fa'aputuga o vaega ma le fausiaina o ni mataua e le masani ai i luga o le fogā'ele'ele mica. Sa fa'asusu sa'o le EWNS i luga o le fogā'ele'ele o le mica fou tipi (Ted Pella, Redding, CA). Ata o le fogā'ele'ele mica i le taimi lava na mae'a ai le AFM sputtering. O le tulimanu fa'afeso'ota'i o le fogā'ele'ele o le mica fou tipi e le'i suia e latalata i le 0°, o lea e tufatufa atu ai le EVNS i luga o le fogā'ele'ele mica i le foliga o se dome. O le lautele (a) ma le maualuga (h) o mataua o lo'o fa'asalalauina sa fuaina sa'o mai le topography AFM ma fa'aaoga e fuafua ai le voluma o le fa'asalalauina o le dome o le EWNS e fa'aaoga ai la matou metotia ua fa'amaonia muamua. I le manatu o le EWNS i luga o le va'alele e tutusa le voluma, e mafai ona fuafuaina le lautele tutusa e fa'aaoga ai le Equation (2):
E faʻavae i luga o la matou metotia na atiaʻe muamua, o se electron spin resonance (ESR) spin trap na faʻaaogaina e iloa ai le i ai o ni radical intermediates e le tumau i le EWNS. O aerosols na faʻafefeteina i totonu o se 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) o loʻo i ai se 235 mM solution o le DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.). Portland, Oregon). O fua uma o le ESR na faia e faʻaaoga ai se Bruker EMX spectrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ISA) ma se flat panel cell. O le polokalama Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ISA) na faʻaaogaina e aoina ma auʻiliʻili ai faʻamatalaga. O le fuafuaina o uiga o le ROS na faia mo naʻo se seti o tulaga faʻagaioiga [-6.5 kV, 4.0 cm]. O le maualuga o le EWNS na fuaina e faʻaaoga ai le SMPS ina ua maeʻa ona faʻamaumauina le gau o le EWNS i le impactor.
Sa mata'ituina le maualuga o le ozone e fa'aaoga ai le 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Mo meatotino uma a le EWNS, o le tau averesi e faʻaaogaina o le tau fuaina, ma o le faʻasologa masani e faʻaaogaina o le mea sese o le fuaina. Sa faia suega-T e faʻatusatusa ai tau o uiga EWNS ua faʻaleleia atili ma tau talafeagai o le EWNS faʻavae.
O le Ata 2c o loʻo faʻaalia ai se faiga "toso" electrostatic precipitation (EPES) na atiaʻe ma faʻamatalaina muamua e mafai ona faʻaaogaina mo le tuʻuina atu faʻatatau o le EWNS i luga. E faʻaaogaina e le EPES ni EVNS charges e mafai ona "taʻitaʻia" saʻo i luga o le sini i lalo o le faatosinaga o se fanua eletise malosi. O faʻamatalaga auiliili o le faiga EPES o loʻo tuʻuina atu i se lomiga talu ai nei e Pyrgiotakis et al. 11. O lea la, o le EPES e aofia ai se potu PVC lolomi 3D ma pito faʻapipiʻi ma o loʻo i ai ni uʻamea uʻamea e lua e tutusa (304 uʻamea uʻamea, ufiufi faʻata) i le ogatotonu e 15.24 cm le va. O laupapa na faʻafesoʻotaʻi i se puna voltage maualuga mai fafo (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), o le laupapa pito i lalo sa faʻafesoʻotaʻi i taimi uma i le voltage lelei, ma o le laupapa pito i luga sa faʻafesoʻotaʻi i taimi uma i le eleele (eleele opeopea). O puipui o le potu e ufiufi i le pepa alumini, lea e faʻamautuina i le eletise e puipuia ai le leiloa o vaega. O le potu e iai se faitotoʻa faʻamaufaʻailoga i luma e mafai ai ona tuʻu ni mea e fai ai suʻega i luga o ni tulaga palasitika e siʻitia ai i luga aʻe o le laupapa uʻamea pito i lalo e ʻalofia ai le faʻalavelave maualuga i le voltage.
O le lelei o le teuina o le EWNS i le EPES na fuafuaina e tusa ai ma se faʻatulagaga na atiaʻe muamua o loʻo faʻamatalaina auiliili i le Ata Faʻaopoopo S111.
I le avea ai ma potu pulea, o se potu tafe fa'ata'amilomilo lona lua na fa'afeso'ota'i fa'asolosolo i le faiga EPES, lea na fa'aaogaina ai se faamama HEPA vaeluaga e aveese ai EWNS. E pei ona fa'aalia i le Ata 2c, o le aerosol EWNS na pamuina i totonu o potu e lua ua fausia i totonu. O le faamama i le va o le potu pulea ma le EPES e aveese ai so'o se EWNS o totoe ma mafua ai ona tutusa le vevela (T), le susu fa'atatau (RH) ma le maualuga o le ozone.
Ua maua o meaola ninii taua e maua mai mea'ai e fa'aleagaina ai mea'ai fou e pei o le E. coli (ATCC #27325), fa'ailoga o fe'ese'esea'iga, Salmonella enterica (ATCC #53647), siama e maua mai mea'ai, Listeria harmless (ATCC #33090), sui mo le Listeria monocytogenes pathogenic, e maua mai i le ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098), o se sui mo le yeast pala, ma se siama e sili atu ona tete'e atu i le inactivated bacteria, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Fa'atau ni pusa fa'afuase'i o tamato vine fa'alenatura mai lau maketi i le lotoifale ma teu i totonu o le pusaaisa i le 4°C se'ia o'o i le taimi e fa'aaoga ai (e o'o atu i le 3 aso). O tamato na fa'ata'ita'iina sa tutusa uma le lapopo'a, pe tusa ma le 1/2 inisi le lautele.
O fa'asologa o le totoina, tui, fa'aalia, ma le faitauina o kolone o lo'o fa'amatalaina auiliili i la matou lomiga muamua ma fa'amatalaina auiliili i Fa'amatalaga Fa'aopoopo. O le aoga o le EWNS na iloiloina e ala i le fa'aalia o tamato na tui i le 40,000 #/cm3 mo le 45 minute. I se aotelega, e tolu tamato na fa'aaogaina e iloilo ai meaola ninii na ola i le taimi t = 0 minute. E tolu tamato na tu'u i totonu o le EPES ma fa'aalia i le EWNS i le 40,000 #/cc (tamato na fa'aalia i le EWNS) ma o isi tamato e tolu na tu'u i totonu o le potu fa'atonutonu (tamato fa'atonutonu). E le'i faia se fa'agasologa fa'aopoopo o tamato i vaega uma e lua. O tamato na fa'aalia i le EWNS ma tamato fa'atonutonu na aveeseina pe a mavae le 45 minute e iloilo ai le a'afiaga o le EWNS.
Sa fa'atinoina fa'atolu fa'ata'ita'iga ta'itasi. Sa fa'atinoina le au'ili'iliga o fa'amaumauga e tusa ai ma le fa'atulagaga o lo'o fa'amatalaina i le Fa'amaumauga Fa'aopoopo.
Sa iloiloina auala e fa'agata ai le fa'agataina e ala i le fa'aputuina o fa'ata'ita'iga EWNS ua fa'aalia (45 minute i le 40,000 #/cm3 EWNS aerosol concentration) ma fa'ata'ita'iga e le'i fa'avevela o siama e le afaina E. coli, Salmonella enterica ma Lactobacillus. O vaega na fa'amautu i le 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde ma le 0.03% picric acid i le 0.1 M sodium cacodylate buffer (pH 7.4) mo le 2 itula i le vevela o le potu. A uma ona fufulu, fa'amau i le 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) mo le 2 itula, fufulu fa'atolu i le vai ma fa'asusu i le 1% uranyl acetate mo le 1 itula, ona fufulu fa'alua lea i le vai, ona fa'amago lea mo le 10 minute i le 50%, 70%, 90%, 100% alcohol. Ona tu'u lea o fa'ata'ita'iga i totonu o le propylene oxide mo le 1 itula ma fa'asusu i le paluga 1:1 o le propylene oxide ma le TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA). Na fa'apipi'iina fa'ata'ita'iga i totonu o le TAAB Epon ma fa'apipi'iina i le 60°C mo le 48 itula. O le resin granular ua fa'amamago na tipiina ma va'aia e le TEM e fa'aaoga ai se microscope eletise fa'asalalau masani JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Iapani) ua fa'apipi'iina i se meapueata AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, ISA).
Sa fa'atinoina uma fa'ata'ita'iga i ni fa'atolu. Mo taimi ta'itasi, sa fa'aputuina fa'atolu siama, ma maua ai le aofa'i o fa'amaumauga e iva i le fa'amaumauga ta'itasi, o le averesi o lea fa'amaumauga sa fa'aaogaina e fai ma fua o le maualuga o siama mo lena meaola ninii fa'apitoa. Sa fa'aaogaina le tulaga fa'atusatusa o le mea sese o le fuaina. E faitaulia uma fa'amaumauga.
O le logarithm o le faʻaitiitia o le tele o siama pe a faʻatusatusa i le t = 0 min na fuafuaina e faʻaaoga ai le fua faʻatatau lenei:
lea o le C0 o le tele o siama i le faʻataʻitaʻiga faʻatonutonu i le taimi 0 (pe a uma ona mago le fogaeleele ae aʻo leʻi tuʻuina i totonu o le potu) ma le Cn o le tele o siama i luga o le fogaeleele pe a uma le n minute o le faʻaalia.
Ina ia fa'amatalaina le fa'aleagaina masani o siama i le taimi o le 45-minute fa'aalia, o le fa'aitiitia o le log pe a fa'atusatusa i le fa'atonutonu ina ua mavae le 45 minute na fuafuaina fo'i e pei ona taua i lalo:
lea o le Cn o le tele o siama i le faʻataʻitaʻiga faʻatonutonu i le taimi n ma le Cn-Control o le tele o siama faʻatonutonu i le taimi n. O faʻamaumauga o loʻo tuʻuina atu o se faʻaitiitiga log pe a faʻatusatusa i le faʻataʻitaʻiga faʻatonutonu (leai se faʻaalia o le EWNS).
I le taimi o le suʻesuʻega, na iloiloina ai ni tuʻufaʻatasiga o le voltage ma le mamao i le va o le nila ma le counter electrode e tusa ai ma le fausiaina o le Taylor cone, le mautu o le Taylor cone, le mautu o le gaosiga o le EWNS, ma le mafai ona toe gaosia. O loʻo faʻaalia i le Supplementary Table S1 ni tuʻufaʻatasiga eseese. E lua mataupu o loʻo faʻaalia ai meatotino mautu ma toe gaosia (Taylor cone, EWNS generation, ma le mautu i le aluga o taimi) na filifilia mo se suʻesuʻega atoatoa. I le ata. O loʻo faʻaalia i le Ata 3 taunuuga mo le totogi, tele, ma le anotusi o le ROS i mataupu uma e lua. O loʻo faʻaalia foʻi taunuuga i le Laulau 1. Mo se faʻamatalaga, o loʻo aofia i le Ata 3 ma le Laulau 1 meatotino o le EWNS8, 9, 10, 11 na faʻapipiʻiina muamua (baseline-EWNS). O faʻatusatusaga o le taua faʻamaumauga e faʻaaoga ai le t-test e lua-tailed ua toe lolomiina i le Supplementary Table S2. E le gata i lea, o faʻamatalaga faʻaopoopo e aofia ai suʻesuʻega o le aʻafiaga o le lautele o le pu o le counter electrode sampler (D) ma le mamao i le va o le ground electrode ma le pito (L) (Supplementary Figures S2 ma le S3).
(ac) Tufatufaina o le tele na fuaina e le AFM. (df) Uiga o le mamafa o le fogaeleele. (g) Fa'ailoga o le ROS o le EPR.
E tāua fo‘i le mātauina, mo tulaga uma o lo‘o ta‘ua i luga, o le fua o le ionization current sa i le va o le 2 ma le 6 μA ma le voltage i le va o le -3.8 ma le -6.5 kV, ma i‘u ai i le fa‘aaogāina o le eletise e itiiti ifo i le 50 mW mo lenei module e tasi o le EWNS generation contact. E ui ina sa fa‘aputuina le EWNS i lalo o le mamafa maualuga, ae sa matuā maualalo lava le maualuga o le ozone, e le‘i sili atu i le 60 ppb.
O le Ata Faaopoopo S4 o loʻo faʻaalia ai fanua eletise faʻataʻitaʻi mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm], i le faasologa. Mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm], o le fuafuaina o le fanua e 2 × 105 V/m ma le 4.7 × 105 V/m, i le faasologa. O le mea lea e faʻamoemoeina, aua i le tulaga lona lua o le fua faatatau o le voltage-mamao e sili atu le maualuga.
I le ata 3a,b o loʻo faʻaalia ai le lautele o le EWNS na fuaina i le AFM8. O le averesi o lautele o le EWNS na fuafuaina e 27 nm ma le 19 nm mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] fuafuaga, i le faasologa. Mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] tulaga, o le faʻasologa masani o le geometric o tufatufaga e 1.41 ma le 1.45, i le faasologa, o loʻo faʻaalia ai se tufatufaga vaapiapi o le tele. O le averesi o le tele ma le faʻasologa masani o le geometric e matua latalata lava i le EWNS autu, i le 25 nm ma le 1.41, i le faasologa. I le ata 3c o loʻo faʻaalia ai le tufatufaina o le tele o le EWNS autu na fuaina e faʻaaoga ai le metotia lava e tasi i lalo o tulaga lava e tasi.
I le ata 3d, o loʻo faʻaalia ai iʻuga o le faʻailoaina o le moliaga. O faʻamaumauga o fua faʻatatau ia o fua faʻatatau e 30 o le faʻaputuga (#/cm3) ma le tafe (I). O le auʻiliʻiliga e faʻaalia ai o le averesi o le moliaga i luga o le EWNS e 22 ± 6 e- ma le 44 ± 6 e- mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm], i le faasologa. E sili atu le maualuga o latou moliaga i luga pe a faʻatusatusa i le EWNS autu (10 ± 2 e-), e faaluaina le tele nai lo le tulaga [-6.5 kV, 4.0 cm] ma e faina le tele nai lo le [-3 .8 kV, 0.5 cm]. O loʻo faʻaalia i le Ata 3f le moliaga. faʻamaumauga mo le Baseline-EWNS.
Mai fa'afanua o le fa'aputuga o le numera EWNS (Ata Fa'aopoopo S5 ma le S6), e mafai ona iloa ai o le tulaga [-6.5 kV, 4.0 cm] e sili atu le tele o vaega nai lo le tulaga [-3.8 kV, 0.5 cm]. E taua fo'i le maitauina o le fa'aputuga o le numera EWNS na mata'ituina e o'o atu i le 4 itula (Ata Fa'aopoopo S5 ma le S6), lea na fa'aalia ai e le mautu o le gaosiga o le EWNS le tutusa o le maualuga o le numera o vaega i tulaga uma e lua.
I le ata 3g o loʻo faʻaalia ai le EPR spectrum ina ua maeʻa ona toʻesea le faʻatonutonuina o le EWNS ua faʻaleleia atili (tua) i le [-6.5 kV, 4.0 cm]. Na faʻatusatusa foʻi le ROS spectra ma le Baseline-EWNS scenario i se galuega na lolomiina muamua. O le aofaʻi o EWNS na tali atu i spin traps na fuafuaina e 7.5 × 104 EWNS/s, lea e tutusa ma le Baseline-EWNS8 na lolomiina muamua. Na faʻaalia manino e le EPR spectra le i ai o ituaiga e lua o ROS, faʻatasi ai ma le O2- o le ituaiga e sili ona taatele ma le OH• e itiiti ifo. E le gata i lea, o se faʻatusatusaga tuusaʻo o le maualuga o le malosi na faʻaalia ai o le EWNS ua faʻaleleia atili e sili atu le maualuga o le ROS pe a faʻatusatusa i le baseline EWNS.
I le ata 4 o loʻo faʻaalia ai le lelei o le faʻaputuina o le EWNS i le EPES. O faʻamaumauga o loʻo aoteleina foʻi i le Laulau I ma faʻatusatusa i faʻamaumauga muamua a le EWNS. Mo tulaga uma e lua o le EUNS, o le faʻaputuina e latalata i le 100% e tusa lava pe maualalo le voltage o le 3.0 kV. E masani lava, e lava le 3.0 kV mo le 100% o le faʻaputuina, e tusa lava po o le a le suiga o le totogi o le fogaeleele. I lalo o tulaga lava e tasi, o le lelei o le faʻaputuina o le Baseline-EWNS e naʻo le 56% ona o le maualalo o le totogi (averesi 10 electrons i le EWNS).
I le ata 5 ma le laulau 2 o loʻo aoteleina ai le taua o le faʻagata o meaola ninii na faʻapipiʻiina i luga o le fogāeleele o tamato ina ua uma ona faʻaalia i le tusa ma le 40,000 #/cm3 EWNS mo le 45 minute i le tulaga sili ona lelei [-6.5 kV, 4.0 cm]. O le E. coli ma le Lactobacillus innocuous na faʻapipiʻiina na faʻaalia ai se faʻaitiitiga taua o le 3.8 logs i le taimi o le faʻaalia i le 45 minute. I lalo o tulaga lava e tasi, o le S. enterica na i ai se faʻaitiitiga e 2.2-log, ae o le S. cerevisiae ma le M. parafortutum na i ai se faʻaitiitiga e 1.0-log.
O ata eletise (Ata 6) o loʻo faʻaalia ai suiga faaletino na mafua mai i le EWNS i luga o sela e le afaina o le Escherichia coli, Streptococcus, ma le Lactobacillus lea na mafua ai ona le toe galue. O siama pulea sa i ai ni membrane o sela e leʻi faaleagaina, ae o siama na faaalia sa faaleagaina membrane i fafo.
O le ata fa'aeletoronika o siama fa'atonutonu ma siama ua a'afia na fa'aalia ai le fa'aleagaina o le membrane.
O faʻamaumauga i luga o meatotino faʻaletino ma kemikolo o le EWNS ua faʻaleleia faʻatasi e faʻaalia ai o meatotino (le totogi o luga ma le anotusi o le ROS) o le EWNS na matua faʻaleleia pe a faʻatusatusa i faʻamaumauga autu o le EWNS na lolomiina muamua8,9,10,11. I le isi itu, o lo latou tele na tumau i le laina nanometer, e tutusa lava ma taunuuga na lipotia muamua, ma mafai ai ona latou tumau i le ea mo se taimi umi. O le polydispersity na matauina e mafai ona faʻamatalaina e ala i suiga o le totogi o luga e fuafua ai le tele o le EWNS, le faʻafuaseʻi o le aafiaga o Rayleigh, ma le mafai ona faʻatasi. Peitaʻi, e pei ona faʻamatalaina auiliili e Nielsen et al. 22, o le maualuga o le totogi o luga e faʻaitiitia ai le faʻamamago e ala i le faʻateleina lelei o le malosi o luga/tetele o le mataua o le vai. I la matou lomiga muamua8 o lenei aʻoaʻoga na faʻamaonia faʻataʻitaʻiga mo microdroplets 22 ma EWNS. O le leiloa o le totogi i le taimi o le taimi e mafai foi ona aʻafia ai le tele ma fesoasoani i le tufatufaina atu o le tele na matauina.