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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 e tele i le reactive oxygen species (ROS) e mafai ona fegalegaleai ma faaleaogaina le tele o meaola ninii, e aofia ai siama e maua mai i meaai. O iinei ua faaalia ai o latou meatotino i le taimi o le gaosiga e mafai ona faaleleia atili ma faaleleia atili ai lo latou gafatia e tetee atu ai siama. O le fausaga o le fale suesue EWNS na mamanuina e faaleleia atili ai meatotino o EWNS e ala i le suia o parakalafa o le gaosiga. O le faamatalaina o meatotino o EWNS (malosi, tele, ma le anotusi o le ROS) na faia e faaaoga ai metotia au'ili'ili fa'aonaponei. E le gata i lea, o meaola ninii o meaai e pei o le Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocua, Mycobacterium para fortitum, ma Saccharomyces cerevisiae na tui i luga o le luga o tamato vine fa'aola e iloilo ai lo latou gafatia e le fa'agata ai siama. O taunuuga o lo'o tu'uina atu iinei e fa'aalia ai o meatotino o EWNS e mafai ona faaleleia atili i le taimi o le gaosiga, ma iu ai i se fa'ateleina tele o le lelei o le fa'agata. Ae maise lava, na faʻateleina le mamafa o le fogaeleele i le fa taimi, ma faʻateleina le aofaʻi o le ROS. O le fua faatatau o le aveeseina o siama sa faʻalagolago i siama ma e mai le 1.0 i le 3.8 log ina ua mavae le 45 minute o le faʻaalia i se fua faʻatatau o le aerosol e 40,000 #/cm3 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. O faʻamaʻi e mafua mai i meaʻai e tusa ma le 76 miliona faʻamaʻi, 325,000 taofia i falemaʻi, ma le 5,000 maliu i tausaga taʻitasi i le Iunaite Setete lava ia1. 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 pasene o faʻamaʻi uma e mafua mai i meaʻai na lipotia mai i le Iunaite Setete2. O le tau o faʻamaʻi ma le oti mai 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 e fa'aaogaina vaila'au4, radiation5 ma le vevela6 e fa'amautinoa ai le saogalemu o mea'ai o lo'o fa'atinoina tele lava i vaega fa'atapula'aina taua (CCPs) i le filifili o gaosiga (e masani lava pe a uma le seleselega ma/pe a'o afifiina) nai lo le fa'aauau pea ona fa'atinoina i se auala e ono a'afia ai fuala'au fou i le fefiloi 7. E mana'omia togafitiga fa'aantimicrobial e sili atu ona pulea ai fa'ama'i e mafua mai i mea'ai ma le fa'aleagaina o mea'ai ma e mafai ona fa'aogaina i le fa'asologa atoa mai le fa'ato'aga i le laulau. E itiiti le a'afiaga ma le tau.
Ua fa'ato'ā atia'e talu ai nei se fa'avae fa'ama'i e aunoa ma ni vaila'au fa'a'au'au e fa'avae i luga o le nanotechnology e fa'agata ai siama i luga o luga ma luga o le ea e fa'aaoga ai nanostructures fa'apitoa o le vai (EWNS). Mo le fa'aputuga o le EVNS, e lua faiga tutusa na fa'aaogaina: electrospray ma le water ionization (Ata 1a). Ua fa'aalia muamua o le EWNS e iai se seti tulaga ese o meatotino fa'aletino ma fa'aolaola8,9,10. O le EWNS e iai le averesi o le 10 electrons i le fausaga ma le averesi o le nanometer tele o le 25 nm (Ata 1b,c)8,9,10. E le gata i lea, o le electron spin resonance (ESR) na fa'aalia ai o le EWNS o lo'o iai le tele o reactive oxygen species (ROS), o le tele lava o hydroxyl (OH•) ma superoxide (O2-) radicals (Ata 1c)8. Sa tumau pea le EWNS i le ea mo se taimi umi ma e mafai ona feto'ai ma microbes o lo'o tautau i le ea ma o lo'o iai i luga o luga, ma tu'uina atu ai a latou uta ROS ma mafua ai ona le fa'agata microbial (Ata 1d). O nei suʻesuʻega na muamua atu na faʻaalia ai foʻi e mafai e le EWNS ona fegalegaleai ma faʻagata siama eseese o le gram-negative ma le gram-positive e taua i le soifua maloloina lautele, e aofia ai mycobacteria, i luga o mea ma luga o le ea8,9. O le microscopy o le transmission electron 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 mumū8.
(a) E tupu le electrospray pe a fa'aogaina se voltage maualuga i le va o se vai e iai le capillary ma se counter electrode. (b) O le fa'aogaina o le voltage maualuga e mafua ai ni mea se lua eseese: (i) electrospraying o le vai ma le (ii) gaosiga o reactive oxygen species (ions) ua maileia i totonu o le EWNS. (c) O le fausaga tulaga ese o le EWNS. (d) E matua'i fe'avea'i lava EWNS ona o lo latou natura nanoscale 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 EWNS surface charge faʻatasi ma se eletise mo le tuʻuina atu faʻatatau. O le mea e sili ona taua, o se taunuuga muamua e folafolaina mai o le pe tusa ma le 1.4 log le faʻaitiitia o le gaioiga o tamato faʻalenatura e faasaga i meaola ninii eseese o meaʻai e pei o le E. coli ma le Listeria na matauina i totonu o le 90 minute talu ona faʻaalia i le EWNS i le maualuga e tusa ma le 50,000#/cm311. E le gata i lea, o suʻega muamua o iloiloga organoleptic e leʻi faʻaalia ai se aafiaga organoleptic pe a faʻatusatusa i le tamato pulea. E ui o nei taunuuga muamua o le faʻagata e folafola mai ai le saogalemu o meaʻai e tusa lava pe maualalo tele le EWNS doses o 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 e fa’aleleia atili ai tulaga fa’atulagaina ma fa’aleleia atili ai meatotino fa’aletino ma fa’akemikolo o le EWNS e 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’ailoaina o meatotino fa’aletino ma fa’akemikolo 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 le fa’aaogaina o meaola ninii masani o mea’ai e pei o le E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae ma le M. parafortuitum.
Sa fa'aputuina le EVNS e ala i le fa'asusuina fa'atasi o le eletise ma le fa'aionization o le vai mama maualuga (18 MΩ cm–1). O le atomizer eletise 12 e masani ona fa'aaogaina e fa'aatomi ai vai ma polymer fa'apitoa ma fasi seramika 13 ma alava 14 o le tele fa'atonutonuina.
E pei ona fa'amatalaina auiliili i lomiga ua mavae 8, 9, 10, 11, i se fa'ata'ita'iga masani, e fa'aogaina 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: 1) electrospray ma le 2) ionization o le vai. 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 fa'aputu, ma iu ai ina fausia ni Taylor cones. O se taunuuga, e fausia ai ni mataua vai e maualuga le mamafa, lea e fa'aauau pea ona malepe i ni vaega laiti, e tusa ai ma le Rayleigh theory16. I le taimi lava e tasi, o se fanua eletise malosi e mafua ai ona vaeluaina nisi o molela'au vai ma aveese electrons (ionization), ma fa'atupuina ai le tele o reactive oxygen species (ROS)17. O afifi 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 se nila uʻamea e le gaoia 30G (capillary uʻamea). E pei ona faʻaalia i le Ata 2b, o le tafe o le vai e pulea e le mamafa o le ea i totonu o le fagu. O le nila e faʻapipiʻi i se Teflon console e mafai ona fetuʻunaʻi lima i se mamao patino mai le counter electrode. O le counter electrode o se tisiketi alumini faʻapupula ma se pu i le ogatotonu mo le faʻataʻitaʻiga. I lalo o le counter electrode o loʻo i ai se faʻaputuga faʻataʻitaʻi alumini, lea e fesoʻotaʻi i le vaega o totoe o le faʻatulagaga faʻataʻitaʻi e ala i se port sampling (Ata 2b). O vaega uma o le sampler ua faʻapipiʻiina i le eletise e aloese ai mai le faʻaputuina o le mamafa e ono faʻaleagaina ai le faʻataʻitaʻiga o vaega.
(a) Faiga Fa'atupuina o le Nanostructure o le Vai Fa'ainisinia (EWNS). (b) Vaega fa'alava o le sampler ma le electrospray unit o lo'o fa'aalia ai fa'ailoga 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. O fa'ailoga [V (kV), L (cm)] e fa'aaogaina e fa'ailoa ai tu'ufa'atasiga eseese. 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 avanoa o le counter electrode (D) na setiina 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 faiga o le gaosiga o le EWNS sa fesoʻotaʻi saʻo i se Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS, faʻataʻitaʻiga 3936, TSI, Shoreview, Minnesota) e fua ai le aofaʻi o le vaega ma sa faʻaaogaina faʻatasi ma se Faraday aerosol electrometer (TSI, faʻataʻitaʻiga 3068B, Shoreview, ISA). MN) e fua ai le tafe o le aerosol, e pei ona faʻamatalaina i la matou lomiga muamua9. 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 aerosol fluxes na fuaina mo le 120 sekone. Toe fai le fuaina i le 30 taimi. O le aofaʻi o le aerosol charge e fuafuaina mai fua o loʻo iai nei, ma o le averesi o le EWNS charge e fuafuaina mai le aofaʻi o le aofaʻi o vaega EWNS na faʻataʻitaʻiina. 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 numera o le maualuga o le eletise ua fuaina i le SMPS, ma le φEl o le fua faatatau o le tafe atu i le electrometer.
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 21°C ma le 45%, i le taimi atoa o le faʻataʻitaʻiga.
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 fua faatatau o le scan AFM e 1 Hz ma o le eria o le scan e 5 µm×5 µm ma laina scan e 256. O ata uma na faia i ai le fa'atulagaina muamua o ata e fa'aaoga ai le polokalama Asylum (mask ma le lautele o le 100 nm ma le tulaga maualuga o le 100 pm).
Aveese le fa'aputuga fa'ata'ita'i ma tu'u le fogā'ele'ele mica i le mamao e 2.0 cm mai le counter electrode mo le taimi averesi o le 120 s e 'alo 'ese ai mai le so'ofa'atasi o vaega ma le fausiaina o ni mataua e le masani ai i luga o le fogā'ele'ele mica. Sa fa'aoga sa'o le EWNS i luga o le mica fou tipi (Ted Pella, Redding, CA). I ​​le taimi lava na mae'a ai ona sputtering, sa va'aia le fogā'ele'ele mica e fa'aaoga ai le AFM. O le tulimanu o le feso'ota'iga o le fogā'ele'ele o le mica fou tipi e lata i le 0°, o lea e sosolo ai le EWNS i luga o le fogā'ele'ele mica i se foliga dome20. 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 domed diffusion volume EWNS e fa'aaoga ai la matou metotia ua fa'amaonia muamua8. I le manatu o le EVNS i luga o le va'a e tutusa le voluma, e mafai ona fuafuaina le lautele tutusa mai le fua fa'atatau (2):
E tusa ai ma la matou metotia na atiaʻe muamua, na faʻaaogaina ai se electron spin resonance (ESR) spin trap e iloa ai le i ai o ni radical intermediates e le tumau i le EWNS. Na faʻasolo atu Aerosols i totonu o se vailaʻau o loʻo i ai le 235 mM DEPMPO (5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc., Portland, Oregon). O fua uma o le EPR na faia e faʻaaoga ai le Bruker EMX spectrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ISA) ma flat cell arrays. Na faʻaaogaina le polokalama Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ISA) e aoina ma auʻiliʻili ai faʻamatalaga. Na faia le faʻamatalaga o le ROS mo naʻo se seti o tulaga faʻagaioiga [-6.5 kV, 4.0 cm]. Na fuaina le maualuga o le EWNS e faʻaaoga ai le SMPS ina ua maeʻa ona amanaʻia le leiloa 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 o le fuaina o le averesi lea o fuataga, ma o le sese o le fuaina o le tulaga masani lea. Sa faia se suega-t e faatusatusa ai le tau o le uiga EWNS ua faaleleia atili ma le tau talafeagai o le EWNS faavae.
O le Ata 2c o loʻo faʻaalia ai se Electrostatic Precipitation Pass Through System (EPES) ua uma ona atiaʻe ma faʻamatalaina e mafai ona faʻaaogaina e faʻatatau ai le EWNS11 i luga. E faʻaaogaina e le EPES se EWNS charge faʻatasi ai ma se fanua eletise malosi e "faʻasino" saʻo i luga o le sini. O faʻamatalaga auiliili o le EPES system o loʻo tuʻuina atu i se lomiga talu ai nei e Pyrgiotakis et al.11. O le mea lea, o le EPES e aofia ai se potu PVC lolomi 3D ma pito faʻapipiʻi e aofia ai ni uʻamea e lua e tutusa lelei (uʻamea e le gaoia 304, faʻata faʻapala) i le ogatotonu e 15.24 cm le va. O laupapa na faʻafesoʻotaʻi i se puna eletise maualuga mai fafo (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), o le laupapa pito i lalo sa lelei i taimi uma ma o le laupapa pito i luga sa faʻamauina i taimi uma (opeopea). O puipui o le potu e ufiufi i le pepa alumini, lea e faʻamauina i le eletise e puipuia ai le leiloa o vaega. O le potu e iai se faitotoʻa uta i luma e mafai ai ona tuʻu luga o suʻega i luga o fata palasitika, e siʻitia ai mai le uʻamea pito i lalo e aloese ai mai le faʻalavelave eletise maualuga.
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 se potu pulea, o le tafe lona lua i totonu o le potu fa'ata'amilomilo e feso'ota'i fa'asolosolo ma le faiga EPES e fa'aaoga 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 feso'ota'i fa'asolosolo. 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 mai ATCC (Manassas, Virginia) o meaola ninii taua e maua mai mea’ai e fa’aleagaina ai fua o la’au fou e pei o le Escherichia coli (ATCC #27325), o se fa’ailoga o otaota, Salmonella enterica (ATCC #53647), o se siama e maua mai mea’ai, Listeria innocua (ATCC #33090), o se isi auala e sui ai le Listeria monocytogenes e mafua ai le fa’ama’i. , Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) o se isi auala e sui ai le mea fa’afefete, ma le Mycobacterium parafortuitous (ATCC #19686) o se siama ola e sili atu ona tete’e atu i ai.
Fa'atau fa'afuase'i ni pusa 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). Filifili tamato e fa'ata'ita'i i le lapo'a e tasi, pe tusa ma le 1/2 inisi le lautele.
O fa'atulagaga mo le fa'asusuina, tui, fa'aalia ma le faitauina o kolone ua fa'amatalaina auiliili i a matou lomiga muamua ma fa'amatalaina auiliili i Fa'amatalaga Fa'aopoopo 11. O le fa'atinoga o le EWNS sa iloiloina e ala i le fa'aalia o tamato na tui i le 40,000 #/cm3 mo le 45 minute. I se fa'apu'upu'u, i le taimi t = 0 minute, e tolu tamato na fa'aaogaina e iloilo ai meaola ninii na ola. 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 isi tamato e tolu na tu'u i totonu o le potu fa'atonutonu (tamato fa'atonutonu). E leai se tasi o vaega tamato na faia i ai ni fa'agasologa fa'aopoopo. O tamato ma vaega fa'atonutonu na fa'aalia i le EWNS 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.
O faʻataʻitaʻiga o siama o le E. coli, Enterobacter, ma le L. innocua na faʻaalia i le EWNS (45 minute, EWNS aerosol concentration 40,000 #/cm3) ma e leʻi faʻaalia na faʻapipiʻiina i le pellet e iloilo ai auala e faʻagata ai. O le precipitate na faʻamautu mo le 2 itula i le vevela o le potu i le 0.1 M sodium cacodylate solution (pH 7.4) faʻatasi ai ma se fixative o le 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde ma le 0.03% picric acid. A maeʻa ona fufuluina, ona faʻamautu lea i le 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) mo le 2 itula, fufulu faʻatolu i le vai ma faʻaputu i le 1% uranyl acetate mo le 1 itula, ona fufulu faʻalua lea i le vai. Mulimuli ane, faʻamago i le 10 minute taʻitasi o 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 le JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Iapani), o se microscope eletise fa'asalalau masani ua fa'apipi'iina i se meapueata AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, MA, ISA).
Sa fa'atinoina uma fa'ata'ita'iga i ni fa'atolu. Mo taimi ta'itasi, sa fa'atulagaina fa'atolu ia fufuluga o 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 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.
I le fa'amatalaina o le fa'aleagaina masani o siama i le vaitaimi o le 45 minute, na fuafuaina ai fo'i le Log-Reduction pe a fa'atusatusa i le vaega fa'atonutonu i le 45 minute e pei ona taua i lalo:
O le mea 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 na filifilia mo se suʻesuʻega atoatoa e faʻaalia ai meatotino mautu ma toe gaosia (Taylor cone, gaosiga o le EWNS, ma le mautu i le aluga o taimi). I le ata 3 o loʻo faʻaalia ai taunuuga i luga o le totogi, tele ma le anotusi o le ROS mo mataupu e lua. O loʻo aoteleina foʻi taunuuga i le Table 1. Mo se faʻamatalaga, o le Ata 3 ma le Table 1 o loʻo aofia ai 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 i 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 o le nila (L) (Supplementary Figures S2 ma le S3).
(a–c) Fa'asalalauga o le tele o le AFM. (d – f) Uiga o le mamafa o luga. (g) Fa'amatalaga o le ROS ma le ESR.
E tāua fo‘i le mātauina, mo tulaga uma o lo‘o i luga, o le fua o le ionization currents sa i le va o le 2-6 µA, ma o voltage sa i le va o le -3.8 i le -6.5 kV, ma i‘u ai i le fa‘aaogāina o le eletise mo lenei EWNS e tasi le pito i lalo e itiiti ifo i le 50 mW. . module generation. E ui ina fa‘aputuina le EWNS i lalo o le mamafa maualuga, ae o le maualuga o le ozone sa matuā maualalo lava, e le sili atu i le 60 ppb.
O le Ata Fa'aopoopo S4 o lo'o fa'aalia ai fanua eletise fa'ata'ita'i mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] fa'asologa. O fanua e tusa ai ma le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] ua fuafuaina o le 2 × 105 V/m ma le 4.7 × 105 V/m. E tatau ona fa'amoemoeina lenei mea, aua o le fua fa'atatau o le voltage i le mamao e sili atu le maualuga i le tulaga lona lua.
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 mo le [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] na fuafuaina e pei o le 27 nm ma le 19 nm, i le faasologa. O le faʻasologa masani o le geometric o tufatufaga mo mataupu [-6.5 kV, 4.0 cm] ma le [-3.8 kV, 0.5 cm] 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 baseline-EWNS, o le 25 nm ma le 1.41, i le faasologa. I le ata 3c o loʻo faʻaalia ai le tufatufaga o le tele o le baseline EWNS 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 avega. 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 avega averesi 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 faʻasologa. Pe a faʻatusatusa i le Baseline-EWNS (10 ± 2 e-), o lo latou avega i luga e matua maualuga atu, faaluaina le tulaga [-6.5 kV, 4.0 cm] ma fa taimi le maualuga o le [-3 .8 kV, 0.5 cm]. O loʻo faʻaalia i le 3f faʻamaumauga faʻavae o totogi a le 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 vaaiga [-6.5 kV, 4.0 cm] e sili atu le maualuga o le numera o vaega nai lo le vaaiga [-3.8 kV, 0.5 cm]. E tatau foi ona maitauina o le fa'aputuga o le numera EWNS na mata'ituina mo le 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 tulaga o le fa'aputuga o le numera o vaega i tulaga uma e lua.
O le Ata 3g o loʻo faʻaalia ai le EPR spectrum ina ua maeʻa le faʻaitiitia o le pulea (tuaʻaga) mo le EWNS faʻaleleia atili i le [-6.5 kV, 4.0 cm]. O le ROS spectrum ua faʻatusatusaina foʻi i le EWNS baseline i se pepa na lolomiina muamua. O le aofaʻi fuafuaina o EWNS o loʻo tali atu i le spin trap e 7.5 × 104 EWNS/s, lea e tutusa ma le Baseline-EWNS8 na lolomiina muamua. O le EPR spectrum na faʻaalia manino ai le i ai o ituaiga e lua o ROS, lea na sili atu ai le O2-, ae o le OH• sa i ai i se aofaʻiga laʻititi. E le gata i lea, o se faʻatusatusaga tuusaʻo o le maualuga o le malosi na faʻaalia ai o le EWNS faʻaleleia atili sa i ai se aofaʻiga ROS e sili atu le maualuga pe a faʻatusatusa i le EWNS baseline.
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 mataupu uma e lua a le EUNS, o le faʻaputuina e lata i le 100% e tusa lava pe maualalo le voltage o le 3.0 kV. E masani lava, e lava le 3.0 kV e ausia ai 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).
O le Ata 5 ma le Laulau 2 o loʻo aoteleina ai le tulaga o le faʻagataina o meaola ninii na faʻapipiʻiina i luga o le fogāeleele o tamato ina ua uma ona faʻaalia i le pe tusa ma le 40,000 #/cm3 EWNS mo le 45 minute i lalo o le tulaga sili ona lelei [-6.5 kV, 4.0 cm]. O le E. coli ma le L. innocua na faʻapipiʻiina na faʻaalia ai se faʻaitiitiga tele o le 3.8 log ina ua maeʻa le 45 minute o le faʻaalia. I lalo o tulaga lava e tasi, na faʻaalia ai e le S. enterica se faʻaitiitiga maualalo o le log o le 2.2 log, aʻo le S. cerevisiae ma le M. parafortuitum na faʻaalia ai se faʻaitiitiga o le log e 1.0.
O ata maikoliko eletise (Ata 6) o loʻo faʻaalia ai suiga faʻaletino na mafua mai i le EWNS i le E. coli, Salmonella enterica, ma le L. innocua sela na mafua ai ona le toe galue. O siama pulea na faʻaalia ai ni membrane o sela e leʻi faaleagaina, aʻo siama na aliali mai na faʻaleagaina 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 o le EWNS ua faʻaleleia faʻatasi e faʻaalia ai o meatotino EWNS (le totogi o luga ma le anotusi o le ROS) 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, lea e matua tutusa lava ma taunuuga na lolomiina muamua, ma mafai ai ona latou nonofo i le ea mo se taimi umi. O le polydispersity na matauina e mafai ona faʻamatalaina e ala i suiga i le totogi o luga, lea e fuafua ai le tele o le aafiaga o Rayleigh, le faʻafuaseʻi, ma le ono tuʻufaʻatasia o EWNS. 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. O lenei aʻoaʻoga na faʻamaonia faʻataʻitaʻiga mo microdroplets22 ma EWNS i la matou lomiga muamua8. O le leiloa o le taimi faʻaopoopo e mafai foi ona aʻafia ai le tele ma fesoasoani i le tufatufaina atu o le tele na matauina.
E le gata i lea, o le totogi i le fausaga e tusa ma le 22–44 e-, e fuafua i tulaga, lea e matua maualuga atu pe a faatusatusa i le EWNS faavae, lea e iai le averesi o le totogi e 10 ± 2 electrons i le fausaga. Peitai, e tatau ona maitauina o le averesi lea o le totogi o le EWNS. Seto et al. Ua faaalia e le tutusa le totogi ma e mulimuli i se tufatufaga log-normal21. Pe a faatusatusa i la matou galuega muamua, o le faaluaina o le totogi o luga e faaluaina ai le lelei o le teuina i le faiga EPES i le toetoe lava 100%11.