Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Waxaad isticmaaleysaa nooc biraawsar ah oo leh taageero CSS oo xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho biraawsar la cusbooneysiiyay (ama aad joojiso Habka La-qabsiga ee Internet Explorer). Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada socota, waxaan tusineynaa goobta iyada oo aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Dhawaan, goob antimicrobial oo aan kiimiko lahayn oo ku salaysan nanotechnology iyadoo la adeegsanayo nanostructures biyo macmalka ah (EWNS) ayaa la sameeyay. EWNS waxay leeyihiin dusha sare oo sare waxayna qani ku yihiin noocyada oksijiinta falcelisa (ROS) kuwaas oo la falgali kara oo joojin kara tiro ka mid ah noolaha yaryar, oo ay ku jiraan jeermisyada cuntada laga qaado. Halkan waxaa lagu muujiyay in sifooyinkooda inta lagu jiro isku-darka la hagaajin karo oo la hagaajin karo si loo sii wanaajiyo awooddooda bakteeriyada dila. Goobta shaybaarka ee EWNS waxaa loogu talagalay inay hagaajiso sifooyinka EWNS iyadoo la beddelayo xuduudaha isku-darka. Astaamaha sifooyinka EWNS (kharashka, cabbirka, iyo waxyaabaha ku jira ROS) waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo habab falanqayn casri ah. Intaa waxaa dheer, noolaha yaryar ee cuntada sida Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocua, Mycobacterium para fortitum, iyo Saccharomyces cerevisiae ayaa lagu tallaalay dusha sare ee yaanyada canabka dabiiciga ah si loo qiimeeyo awooddooda joojinta microbial-ka. Natiijooyinka halkan lagu soo bandhigay waxay muujinayaan in sifooyinka EWNS la hagaajin karo inta lagu jiro isku-darka, taasoo keentay koror baaxad leh oo ku yimaada hufnaanta joojinta. Gaar ahaan, daalka dusha sare wuxuu kordhay afar dhibcood, tirada ROS-na way korodhay. Heerka ka saarista jeermiska wuxuu ku xirnaa microbial ahaan wuxuuna u dhexeeyay 1.0 ilaa 3.8 log ka dib 45 daqiiqo oo la soo bandhigay qiyaas aerosol ah oo ah 40,000 #/cm3 EWNS.
Wasakhowga microbial-ka ayaa ah sababta ugu weyn ee keenta cudurrada cuntada ka dhasha ee ay keento nuugista jeermiska ama suntooda. Cudurrada cuntada ka dhasha waxay sababaan qiyaastii 76 milyan oo cudur, 325,000 oo isbitaal la dhigo, iyo 5,000 oo dhimasho ah sannad kasta Mareykanka oo keliya1. Intaa waxaa dheer, Waaxda Beeraha ee Mareykanka (USDA) waxay ku qiyaastay in kororka isticmaalka wax soo saarka cusub uu mas'uul ka yahay 48 boqolkiiba dhammaan cudurrada cuntada laga qaado ee laga soo sheego Mareykanka2. Qiimaha cudurrada iyo dhimashada ka dhasha jeermiska cuntada laga qaado ee Mareykanka aad ayuu u sarreeyaa, sida ay ku qiyaastay Xarumaha Xakamaynta iyo Kahortagga Cudurrada (CDC) in ka badan US$15.6 bilyan sannadkii3.
Waqtigan xaadirka ah, faragelinta jeermiska dila ee kiimikada4, shucaaca5 iyo thermal6 si loo hubiyo badbaadada cuntada waxaa inta badan lagu hirgeliyaa meelaha xakamaynta ee muhiimka ah ee xaddidan (CCPs) ee silsiladda wax soo saarka (badanaa ka dib goosashada iyo/ama inta lagu jiro baakadaha) halkii si joogto ah loogu hirgelin lahaa si wax soo saarka cusub uu u nugul yahay wasakhowga 7. Faragelinta lidka bakteeriyada ayaa loo baahan yahay si loo xakameeyo cudurrada ka dhasha cuntada iyo burburka cuntada loona yeesho suurtagalnimada in lagu dabaqo dhammaan beeraha-ilaa-miiska. Saameyn yar iyo kharash yar.
Madal antimicrobial oo aan kiimiko lahayn oo ku salaysan nanotechnology ayaa dhawaan la sameeyay si loo joojiyo bakteeriyada dusha sare iyo hawada iyadoo la adeegsanayo qaab-dhismeedka biyaha ee macmalka ah (EWNS). Si loo sameeyo EVNS, laba hab oo is barbar socda ayaa la isticmaalay: buufin elektrooni ah iyo ionization biyo ah (Jaantuska 1a). EWNS waxaa hore loo muujiyay inay leedahay astaamo gaar ah oo jireed iyo bayooloji ah8,9,10. EWNS waxay leedahay celcelis ahaan 10 elektrooni qaab-dhismeedkiiba iyo celcelis ahaan cabbirka nanometer-ka oo ah 25 nm (Jaantuska 1b,c)8,9,10. Intaa waxaa dheer, resonance spin electron (ESR) waxay muujisay in EWNS ay ka kooban tahay xaddi badan oo noocyada oksijiinta falgalka ah (ROS), oo inta badan ah hydroxyl (OH•) iyo superoxide (O2-) radicals (Jaantuska 1c) 8. EWNS waxay ku sii jirtay hawada muddo dheer waxayna isku dhici kartaa microbes-ka hawada ku jira oo ku jira dusha sare, iyagoo keenaya culayskooda ROS waxayna sababi karaan joojinta microbes-ka (Jaantuska 1d). Daraasadahan hore waxay sidoo kale muujiyeen in EWNS ay la falgali karto oo ay hawlgelin karto bakteeriyada kala duwan ee garaam-negative iyo garaam-positive ee muhiimadda caafimaadka dadweynaha, oo ay ku jiraan mycobacteria, dusha sare iyo hawada8,9. Microscope-ka elektaroonigga ah ee gudbinta ayaa muujiyay in joojinta firfircoonida ay sabab u tahay khalkhal ku yimid xuubka unugyada. Intaa waxaa dheer, daraasadaha neefsashada degdegga ah waxay muujiyeen in qiyaaso badan oo EWNS ah aysan sababin waxyeello sambabada ama barar8.
(a) Buufinta elektroogu waxay dhacdaa marka danab sare la mariyo inta u dhaxaysa dareere ka kooban xididka iyo elektroodh ka soo horjeeda. (b) Adeegsiga danab sare wuxuu keenaa laba dhacdo oo kala duwan: (i) buufinta elektroogga biyaha iyo (ii) soo saarista noocyada oksijiinta ee falgalka leh (ions) ee ku xayiran EWNS. (c) Qaab-dhismeedka gaarka ah ee EWNS. (d) EWNS aad bay u dhaqaaqaan sababtoo ah dabeecadooda nanoscale waxayna la falgeli karaan jeermiska hawada ku jira.
Awoodda madal-ka jeermiska dila ee EWNS si ay u joojiso noolaha cuntada ku jira ee dusha sare ee cuntada cusub ayaa sidoo kale dhawaan la muujiyay. Waxaa sidoo kale la muujiyay in dallacaadda dusha sare ee EWNS loo isticmaali karo iyadoo lala kaashanayo goob koronto si loogu geeyo bartilmaameedka. Waxaa ka sii muhiimsan, natiijo bilow ah oo rajo leh oo ah qiyaastii 1.4 log dhimis ah oo ku timid dhaqdhaqaaqa yaanyada dabiiciga ah ee ka dhanka ah noolaha kala duwan ee cuntada sida E. coli iyo Listeria ayaa la arkay 90 daqiiqo gudahood markii la soo gaadhay EWNS oo leh isku-darka qiyaastii 50,000#/cm311. Intaa waxaa dheer, baaritaannada qiimaynta organoleptic ee hordhaca ah ma muujin wax saameyn organoleptic ah marka loo eego yaanyada la xakameeyo. Inkasta oo natiijooyinkan joojinta bilowga ah ay ballan qaadayaan badbaadada cuntada xitaa qiyaasaha EWNS ee aadka u hooseeya ee 50,000#/cc. eeg, waa iska cadahay in awoodda joojinta oo sareysa ay faa'iido badan u yeelan doonto si loo sii yareeyo khatarta caabuqa iyo burburka.
Halkan, waxaan diiradda saari doonnaa cilmi-baaristayada ku saabsan horumarinta madal jiilaynta EWNS si loo hagaajiyo xuduudaha isku-darka loona wanaajiyo sifooyinka fiisikokemikaalka ee EWNS si loo xoojiyo awooddooda bakteeriyada disha. Gaar ahaan, hagaajinta waxay diiradda saartay kordhinta dallacaadda dusha sare (si loo hagaajiyo gaarsiinta la beegsanayo) iyo waxyaabaha ku jira ROS (si loo hagaajiyo waxtarka joojinta firfircoonida). Astaamaha sifooyinka fiisiko-kiimikada ee la hagaajiyay (cabbirka, dallacaadda iyo waxyaabaha ku jira ROS) iyadoo la adeegsanayo hababka falanqaynta casriga ah iyo isticmaalka noolaha cuntada ee caadiga ah sida E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae iyo M. parafortutum.
EVNS waxaa lagu sameeyay buufin koronto oo isku mar ah iyo ionization biyo nadiif ah oo sarreeya (18 MΩ cm–1). Atomizer-ka korontada ku shaqeeya 12 waxaa badanaa loo isticmaalaa in lagu atomiyo dareerayaasha iyo walxaha polymer-ka iyo dhoobada ee isku-dhafan 13 iyo fiilooyinka 14 ee cabbirka la xakameeyey.
Sida ku cad daabacaadihii hore 8, 9, 10, 11, tijaabo caadi ah, danab sare ayaa la mariyaa inta u dhaxaysa birta xididka iyo elektroodka dhulka lagu shubo. Inta lagu jiro hawshan, laba dhacdo oo kala duwan ayaa dhaca: 1) electrospray iyo 2) ionization oo biyo ah. Goob koronto oo xooggan oo u dhaxaysa labada elektroodka ayaa sababa in dallacaadyo taban ay ku ururaan dusha sare ee biyaha la isku daray, taasoo keenta sameynta koonooyinka Taylor. Natiijo ahaan, dhibco biyood oo aad u sarreeya ayaa la sameeyaa, kuwaas oo sii wada inay u kala jabaan qaybo yaryar, sida ku cad aragtida Rayleigh16. Isla mar ahaantaana, goob koronto oo xooggan ayaa keenta in qaar ka mid ah molecules-ka biyaha ay kala qaybsamaan oo ay ka saaraan elektroonada (ionization), taasoo soo saarta tiro badan oo ah noocyada oksijiinta ee falcelinta leh (ROS)17. Baakadaha ROS18 ee isku mar la soo saaro ayaa lagu duubay EWNS (Jaantuska 1c).
Jaantuska 2a wuxuu muujinayaa nidaamka jiilka EWNS ee loo sameeyay loona isticmaalay isku-darka EWNS ee daraasaddan. Biyaha la nadiifiyey ee lagu kaydiyey dhalo xiran ayaa lagu shubay tuubo Teflon ah (dhexroor gudaha ah oo 2 mm ah) ilaa irbad bir ah oo aan miridh lahayn oo 30G ah (bir bir ah). Sida ku cad Jaantuska 2b, socodka biyaha waxaa xakameeya cadaadiska hawada ee ku jira dhalada. Irbadda waxaa lagu dhejiyay konsole Teflon ah oo gacanta lagu hagaajin karo masaafo gaar ah oo ka fog elektroodka miiska. Elektroodka miiska lagu qaato waa saxan aluminium ah oo la safeeyey oo leh god dhexe oo loogu talagalay muunad qaadista. Hoosta elektroodka miiska lagu qaato waxaa ku yaal funnel muunad qaadis aluminium ah, kaas oo ku xiran inta kale ee dejinta tijaabada iyada oo loo marayo dekedda muunadda (Jaantuska 2b). Dhammaan qaybaha muunadda waxaa lagu rakibay koronto si looga fogaado kororka dallacaadda kaas oo burburin kara muunadda walxaha.
(a) Nidaamka Soo Saarista Nanostructure-ka Biyaha ee Injineerka ah (EWNS). (b) Qaybaha isdhaafka ah ee cutubka muunadda iyo buufinta elektiroonigga ah oo muujinaya xuduudaha ugu muhiimsan. (c) Dejinta tijaabada ah ee joojinta bakteeriyada.
Nidaamka jiilka EWNS ee kor lagu sharraxay wuxuu awood u leeyahay inuu beddelo xuduudaha hawlgalka muhiimka ah si loo fududeeyo hagaajinta sifooyinka EWNS. Hagaaji danabka la adeegsaday (V), masaafada u dhaxaysa irbadda iyo elektroodka miiska (L), iyo socodka biyaha (φ) iyada oo loo marayo xididka si loo hagaajiyo astaamaha EWNS. Calaamadaha [V (kV), L (cm)] waxaa loo isticmaalaa in lagu tilmaamo isku-darka kala duwan. Hagaaji socodka biyaha si aad u hesho koon Taylor oo deggan oo go'an [V, L]. Ujeeddooyinka daraasaddan awgeed, daloolka elektroodka miiska (D) waxaa la dhigay 0.5 inji (1.29 cm).
Maadaama ay xaddidan tahay joomatari iyo isku-dheelitir la'aan, xoogga goobta korontada laguma xisaabin karo mabaadi'da koowaad. Taa beddelkeeda, barnaamijka QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 ayaa loo isticmaalay in lagu xisaabiyo goobta korontada. Goobta korontada laguma siman yahay, sidaa darteed qiimaha goobta korontada ee ku taal cidhifka xididka ayaa loo isticmaalay qiime tixraac ah oo loogu talagalay qaabab kala duwan.
Inta lagu guda jiray daraasadda, dhowr isku-darka danabka iyo masaafada u dhaxaysa irbadda iyo elektroodka miiska lagu soo celiyo ayaa la qiimeeyay marka la eego sameynta koonka Taylor, xasilloonida koonka Taylor, xasilloonida wax soo saarka EWNS, iyo soo-saarista. Isku-darka kala duwan ayaa lagu muujiyay Shaxda Dheeraadka ah ee S1.
Wax soo saarka nidaamka jiilka EWNS waxaa si toos ah ugu xirnaa Cabbiraha Qaybta Isku-darka ee Dhaqdhaqaaqa Dhaqdhaqaaqa (SMPS, qaabka 3936, TSI, Shoreview, Minnesota) si loo cabbiro fiirsashada tirada walxaha waxaana loo isticmaalay koronto-yaqaan Faraday aerosol ah (TSI, qaabka 3068B, Shoreview, USA). MN) si loo cabbiro socodka hawada, sida lagu sharraxay daabacaaddeennii hore9. Labada SMPS iyo koronto-yaqaanka aerosol-ka waxaa lagu muunadeeyay heerka socodka oo ah 0.5 L/daqiiqo (wadarta socodka muunadda 1 L/daqiiqo). Fiirsashada walxaha iyo qulqulka hawada waxaa lagu cabiray 120 ilbiriqsi. Ku celi cabbirka 30 jeer. Wadarta kharashka hawada waxaa laga xisaabiyaa cabbiraadaha hadda jira, celceliska kharashka EWNS waxaa lagu qiyaasaa wadarta tirada walxaha EWNS ee la muunadeeyay. Celceliska kharashka EWNS waxaa lagu xisaabin karaa iyadoo la adeegsanayo Isle'egta (1):
halkaasoo IEl uu yahay hadda la cabbiray, NSMPS waa tirada fiirsashada ee lagu cabbiray SMPS, iyo φEl waa heerka socodka ee elektrometer-ka.
Maadaama qoyaanka qaraabada ah (RH) uu saameeyo kharashka dusha sare, heerkulka iyo (RH) waxaa lagu hayay 21°C iyo 45%, siday u kala horreeyaan, intii lagu jiray tijaabada.
Mikroskoobka xoogga atomiga (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) iyo baaritaanka AC260T (Olympus, Tokyo, Japan) ayaa loo isticmaalay in lagu cabbiro cabbirka iyo cimriga EWNS. Heerka sawirka AFM waa 1 Hz aagga sawirkuna waa 5 µm×5 µm oo leh 256 xariiq oo sawir ah. Dhammaan sawirrada waxaa lagu sameeyay habaynta sawirka dalabka koowaad iyadoo la adeegsanayo barnaamijka Asylum (maaskaro leh kala duwanaansho 100 nm ah iyo xadka 100 pm).
Ka saar marinka muunadda oo dhig dusha sare ee mica masaafo dhan 2.0 cm laga bilaabo elektroodka miiska muddo celcelis ahaan ah 120 ilbiriqsi si looga fogaado isku-darka walxaha iyo sameynta dhibco aan caadi ahayn oo ku yaal dusha sare ee mica. EWNS waxaa si toos ah loogu mariyey dusha sare ee mica ee cusub ee la jaray (Ted Pella, Redding, CA). Isla markii la buufiyo ka dib, dusha sare ee mica waxaa lagu sawiray iyadoo la adeegsanayo AFM. Xagasha taabashada dusha sare ee mica ee cusub ee aan la beddelin waxay ku dhowdahay 0°, sidaa darteed EWNS waxay ku faaftaa dusha sare ee mica qaab domed ah20. Dhexroorka (a) iyo dhererka (h) ee dhibcaha kala firdhinaya waxaa si toos ah looga cabbiray muuqaalka dhulka ee AFM waxaana loo isticmaalay in lagu xisaabiyo mugga faafinta domed EWNS iyadoo la adeegsanayo habkayagii hore loo xaqiijiyay8. Iyadoo la malaynayo in EVNS-ka saaran uu leeyahay mug isku mid ah, dhexroorka u dhigma waxaa laga xisaabin karaa isla'egta (2):
Sida waafaqsan habkeennii hore loo sameeyay, dabinka wareegga elektaroonigga ah (ESR) ayaa loo isticmaalay in lagu ogaado jiritaanka dhexdhexaadiyeyaasha xagjirka ah ee muddada gaaban ku jira EWNS. Aerosols-ka waxaa la mariyay xal ka kooban 235 mM DEPMPO (5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc., Portland, Oregon). Dhammaan cabbiraadaha EPR waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo qalabka cabbira Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) iyo arraysyada unugyada fidsan. Barnaamijka Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ayaa loo isticmaalay in lagu ururiyo laguna falanqeeyo xogta. Sifeynta ROS waxaa lagu sameeyay oo keliya xaalado hawlgal ah [-6.5 kV, 4.0 cm]. Xoogga EWNS waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo SMPS ka dib markii la tixgeliyey luminta EWNS ee saameynta.
Heerarka Ozone-ka waxaa lagu kormeeray iyadoo la adeegsanayo 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Dhammaan sifooyinka EWNS, qiimaha cabbirku waa celceliska cabbiraadaha, khaladka cabbirkuna waa leexashada caadiga ah. Tijaabada t-ga ayaa la sameeyay si loo barbar dhigo qiimaha sifada EWNS ee la hagaajiyay iyo qiimaha u dhigma ee EWNS-ka salka ah.
Jaantuska 2c wuxuu muujinayaa Nidaamka Gudbinta Roobka Korontada ee hore loo sameeyay oo sifaysan loo yaqaan (EPES) kaas oo loo isticmaali karo in lagu beegsado EWNS11 dusha sare. EPES waxay isticmaashaa dallac EWNS ah oo ay weheliso garoon koronto oo xooggan si ay si toos ah ugu "tilmaanto" dusha sare ee bartilmaameedka. Faahfaahinta nidaamka EPES waxaa lagu soo bandhigay daabacaad dhawaan ay soo saartay Pyrgiotakis et al.11. Sidaa darteed, EPES waxay ka kooban tahay qol PVC oo 3D ah oo daabacan oo leh darafyo wareegsan oo ka kooban laba bir oo aan lahayn bir aan lahayn bir ah oo barbar socda (304 bir aan lahayn bir ah, muraayad la safeeyey) oo ku yaal bartamaha 15.24 cm. Looxyadu waxay ku xirnaayeen ilo koronto sare oo dibadda ah (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), looxa hoose wuxuu had iyo jeer ahaa mid togan looxa sarena had iyo jeer waa la dhigay (sabbaynayay). Darbiyada qolka waxaa lagu daboolay bir aluminium ah, kaas oo si koronto leh loogu rakibay si looga hortago luminta walxaha. Qolku wuxuu leeyahay albaab rarista hore oo xiran kaas oo u oggolaanaya in dusha sare ee tijaabada lagu dhejiyo raafka balaastikada ah, isagoo ka qaadaya saxanka birta hoose si looga fogaado faragelinta danab sare.
Waxtarka dhigaalka EWNS ee EPES waxaa lagu xisaabiyay hab-maamuuska hore loo sameeyay ee lagu faahfaahiyay Jaantuska Dheeraadka ah ee S111.
Sida qol kontarool, socodka labaad ee dhex mara qolka dhululubada ah waxaa si taxane ah loogu xiraa nidaamka EPES iyadoo la adeegsanayo shaandho HEPA oo dhexdhexaad ah si looga saaro EWNS. Sida ka muuqata Jaantuska 2c, aerosol-ka EWNS waxaa lagu shubay laba qol oo isku xiran oo taxane ah. Shaandhada u dhaxaysa qolka kontaroolada iyo EPES waxay ka saartaa wixii EWNS ah ee haray taasoo keentay heerkul isku mid ah (T), qoyaan qaraabo ah (RH) iyo heerarka ozone.
Waxaa la ogaaday in noolaha yaryar ee muhiimka ah ee cuntada laga helo ay wasakheeyaan wax soo saarka cusub sida Escherichia coli (ATCC #27325), tilmaame saxaro ah, Salmonella enterica (ATCC #53647), cudur-sidaha cuntada laga qaado, Listeria innocua (ATCC #33090), oo ah beddel u ah Listeria monocytogenes-ka cudurka keena., Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098) oo ah beddel u ah khamiirka wasakhaysan, iyo Mycobacterium parafortuitous (ATCC #19686) oo ah bakteeriya nool oo iska caabbin badan ayaa laga soo iibsaday ATCC (Manassas, Virginia).
Si aan kala sooc lahayn uga iibso sanduuqyo yaanyo canab dabiici ah suuqaaga maxalliga ah oo ku qabooji 4°C ilaa la isticmaalo (ilaa 3 maalmood). Dooro yaanyada si aad u tijaabiso hal cabbir, oo ah qiyaastii 1/2 inji dhexroor.
Habraacyada ku saabsan ku-meel-gaadhka, tallaalka, soo-gaadhista iyo tirinta gumeysiga ayaa lagu faahfaahiyay daabacaadihii hore waxaana si faahfaahsan loogu sharraxay Xogta Dheeraadka ah ee 11. Waxqabadka EWNS waxaa lagu qiimeeyay iyadoo yaanyada la tallaalay la gaarsiiyay 40,000 #/cm3 muddo 45 daqiiqo ah. Si kooban, waqtiga t = 0 daqiiqo, saddex yaanyo ayaa loo isticmaalay in lagu qiimeeyo noolaha nool ee badbaaday. Saddex yaanyo ayaa lagu riday EPES waxaana lagu soo bandhigay EWNS 40,000 #/cc (Yaanyada la soo bandhigay EWNS) saddex kalena waxaa la dhigay qolka xakamaynta (yaanyada la xakameeyey). Midna kooxaha yaanyada laguma sameynin habayn dheeraad ah. Yaanyada la soo bandhigay EWNS iyo kontaroolada ayaa laga saaray 45 daqiiqo ka dib si loo qiimeeyo saameynta EWNS.
Tijaabo kasta waxaa lagu sameeyay saddex-geesood. Falanqaynta xogta waxaa lagu sameeyay iyadoo la raacayo hab-maamuuska lagu sharraxay Xogta Dheeraadka ah.
Shaybaarada bakteeriyada E. coli, Enterobacter, iyo L. innocua ee lagu arkay EWNS (45 daqiiqo, EWNS aerosol fiirsashada 40,000 #/cm3) iyo kuwa aan la shaacin ayaa la jarjaray si loo qiimeeyo farsamooyinka joojinta dhaqdhaqaaqa. Qulqulka waxaa la hagaajiyay muddo 2 saacadood ah heerkulka qolka iyadoo lagu daray 0.1 M sodium cacodylate xal (pH 7.4) oo leh xal 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde iyo 0.03% picric acid. Ka dib markii la dhaqay, waxaa lagu hagaajiyay 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) muddo 2 saacadood ah, saddex jeer lagu dhaqay biyo oo lagu dhex geliyay 1% uranyl acetate muddo 1 saac ah, ka dibna laba jeer lagu dhaqay biyo. Fuuqbax xigay 10 daqiiqo midkiiba 50%, 70%, 90%, 100% aalkolo. Shaybaarrada waxaa la geliyay propylene oxide muddo 1 saac ah, waxaana lagu shubay isku dar ah 1:1 oo ah propylene oxide iyo TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA). Shaybaarrada waxaa lagu dhejiyay TAAB Epon waxaana lagu buufiyay heerkul ah 60°C muddo 48 saacadood ah. Resin-ka granular-ka ah ee la daaweeyay ayaa la jaray oo lagu sawiray TEM iyadoo la adeegsanayo JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan), oo ah mikroskoob elektaroonig ah oo gudbin ah oo caadi ah oo lagu rakibay kamarad AMT 2k CCD ah (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, MA, USA).
Dhammaan tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay saddex-geesood. Waqti kasta, dhaqidda bakteeriyada waxaa lagu dahaadhay saddex-geesood, taasoo keentay wadarta sagaal dhibcood oo xog ah halkii dhibic, celceliskaasna waxaa loo isticmaalay isu-ururinta bakteeriyada ee noolahaas gaarka ah. Kala-goynta caadiga ah waxaa loo isticmaalay khaladka cabbirka. Dhammaan dhibcaha waa la tiriyaa.
Logarithm-ka hoos u dhaca fiirsashada bakteeriyada marka la barbar dhigo t = 0 daqiiqo waxaa lagu xisaabiyay qaacidada soo socota:
halkaasoo C0 uu yahay isku-darka bakteeriyada ee muunadda xakamaynta waqtiga 0 (tusaale ahaan ka dib marka dusha sare la qalajiyo laakiin ka hor inta aan la dhigin qolka) iyo Cn waa isku-darka bakteeriyada ee dusha sare ka dib n daqiiqado soo-gaadhis ah.
Si loo xisaabiyo burburka dabiiciga ah ee bakteeriyada inta lagu jiro muddada soo-gaadhista 45-ka daqiiqo, Qiimeynta Diiwaangelinta ayaa sidoo kale la xisaabiyay marka la barbar dhigo xakamaynta 45 daqiiqo sida soo socota:
Halka Cn uu yahay fiirsashada bakteeriyada ee muunadda xakamaynta waqtiga n iyo Cn-Control uu yahay fiirsashada bakteeriyada xakamaynta waqtiga n. Xogta waxaa loo soo bandhigay sidii hoos u dhac diiwaan marka la barbar dhigo kantaroolka (ma jiro soo-gaadhis EWNS ah).
Inta lagu guda jiray daraasadda, isku-darka dhowr ah ee danabka iyo masaafada u dhaxaysa irbadda iyo elektroodka miiska lagu qaato ayaa la qiimeeyay marka la eego sameynta koonka Taylor, xasilloonida koonka Taylor, xasilloonida wax soo saarka EWNS, iyo soo-saarista. Isku-darka kala duwan ayaa lagu muujiyay Shaxda Dheeraadka ah ee S1. Laba kiis ayaa loo doortay daraasad dhammaystiran oo muujinaysa sifooyinka deggan iyo kuwa la soo saari karo (koonka Taylor, wax soo saarka EWNS, iyo xasilloonida waqti ka dib). Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa natiijooyinka ku saabsan dallacaadda, cabbirka iyo waxa ku jira ROS laba kiis. Natiijooyinka waxaa sidoo kale lagu soo koobay Shaxda 1. Tixraac ahaan, Jaantuska 3 iyo Shaxda 1 waxaa ka mid ah sifooyinka EWNS8, 9, 10, 11 ee aan hore loo habayn (saldhigga-EWNS). Xisaabinta muhiimadda tirakoobka iyadoo la adeegsanayo tijaabada t-ga laba-dabo leh ayaa dib loogu daabacay Shaxda Dheeraadka ah ee S2. Intaa waxaa dheer, xog dheeraad ah waxaa ka mid ah daraasado ku saabsan saameynta dhexroorka godka muunadda elektroodka miiska lagu qaato (D) iyo masaafada u dhaxaysa elektroodka dhulka iyo caarada irbadda (L) (Jaantusyada Dheeraadka ah ee S2 iyo S3).
(a–c) Qaybinta cabbirka AFM. (d – f) Astaamaha dallacaadda dusha sare. (g) Astaamaha ROS iyo ESR.
Waxaa sidoo kale muhiim ah in la ogaado in dhammaan xaaladaha kor ku xusan, hirarka ionization-ka ee la cabbiray ay ahaayeen inta u dhaxaysa 2-6 µA, danabkuna wuxuu ahaa inta u dhaxaysa -3.8 ilaa -6.5 kV, taasoo keentay isticmaalka korontada ee EWNS-kan hal-terminal-ka ah ee ka yar 50 mW.. module-ka jiilka. Inkasta oo EWNS lagu sameeyay cadaadis sare, haddana heerarka ozone-ku aad bay u hooseeyaan, weligoodna ma dhaafin 60 ppb.
Jaantuska Dheeraadka ah ee S4 wuxuu muujinayaa goobaha korontada ee la sawiray ee xaaladaha [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo [-3.8 kV, 0.5 cm], siday u kala horreeyaan. Beeraha sida waafaqsan xaaladaha [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo [-3.8 kV, 0.5 cm] waxaa loo xisaabiyaa 2 × 105 V/m iyo 4.7 × 105 V/m, siday u kala horreeyaan. Tan waa la filayaa, maadaama saamiga danabka iyo masaafada uu aad uga sarreeyo kiiska labaad.
Jaantuska 3a,b wuxuu muujinayaa dhexroorka EWNS ee lagu cabiray AFM8. Celceliska dhexroorka EWNS ee xaaladaha [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo [-3.8 kV, 0.5 cm] waxaa loo xisaabiyay 27 nm iyo 19 nm, siday u kala horreeyaan. Kala duwanaanshaha heerka joomatari ee qaybinta kiisaska [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo [-3.8 kV, 0.5 cm] waa 1.41 iyo 1.45, siday u kala horreeyaan, taasoo tilmaamaysa qaybinta cabbirka cidhiidhiga ah. Labada leexasho ee cabbirka celceliska iyo heerka joomatari waxay aad ugu dhow yihiin bilowga-EWNS, iyagoo ah 25 nm iyo 1.41, siday u kala horreeyaan. Jaantuska 3c wuxuu muujinayaa qaybinta cabbirka ee EWNS-ka aasaasiga ah ee lagu cabbiray habka isku midka ah xaaladaha isku midka ah.
Jaantuska 3d,e wuxuu muujinayaa natiijooyinka qeexitaanka kharashka. Xogtu waa cabbir celcelis ahaan 30 cabbir oo isku mar ah oo ah fiirsashada (#/cm3) iyo hadda (I). Falanqaynta waxay muujinaysaa in celceliska kharashka EWNS uu yahay 22 ± 6 e- iyo 44 ± 6 e- ee [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo [-3.8 kV, 0.5 cm], siday u kala horreeyaan. Marka la barbardhigo Saldhigga-EWNS (10 ± 2 e-), dallacooda dusha sare aad ayuu uga sarreeyaa, labanlaab ka mid ah xaaladda [-6.5 kV, 4.0 cm] iyo afar jeer ka badan tan [-3 .8 kV, 0.5 cm]. 3f wuxuu muujinayaa xogta lacag bixinta EWNS ee aasaasiga ah.
Laga soo bilaabo khariidadaha fiirsashada tirada EWNS (Jaantusyada Dheeraadka ah S5 iyo S6), waxaa la arki karaa in muuqaalka [-6.5 kV, 4.0 cm] uu leeyahay tiro aad uga badan walxaha marka loo eego muuqaalka [-3.8 kV, 0.5 cm]. Sidoo kale waa in la ogaadaa in fiirsashada tirada EWNS la kormeeray ilaa 4 saacadood (Jaantusyada Dheeraadka ah S5 iyo S6), halkaas oo xasilloonida jiilka EWNS ay muujisay heerar isku mid ah fiirsashada tirada walxaha labada xaaladoodba.
Jaantuska 3g wuxuu muujinayaa kala-goynta EPR ka dib xakamaynta (asalka) ee EWNS-ka la hagaajiyay ee [-6.5 kV, 4.0 cm]. Jaantuska ROS waxaa sidoo kale la barbar dhigayaa saldhigga EWNS ee warqad hore loo daabacay. Tirada la xisaabiyay ee EWNS ee ka falcesha dabinka wareegga waa 7.5 × 104 EWNS/s, taas oo la mid ah Saldhigga Hore ee EWNS8 ee hore loo daabacay. Jaantuska EPR si cad ayuu u muujiyay jiritaanka laba nooc oo ROS ah, halkaas oo O2- ay ku badan tahay, halka OH• ay ku jirtay xaddi yar. Intaa waxaa dheer, isbarbardhig toos ah oo ku saabsan xoojinta ugu sarreysa ayaa muujiyay in EWNS-ka la hagaajiyay uu lahaa content ROS oo aad uga sarreeya marka loo eego EWNS-ka aasaasiga ah.
Jaantuska 4aad wuxuu muujinayaa hufnaanta dhigista EWNS ee EPES. Xogta waxaa sidoo kale lagu soo koobay Shaxda I waxaana la barbar dhigay xogta EWNS ee asalka ah. Labada kiis ee EUNS, dhigista waxay ku dhowdahay 100% xitaa danab hooseeya oo ah 3.0 kV. Caadiyan, 3.0 kV ayaa ku filan in lagu gaaro dhigista 100% iyadoon loo eegin isbeddelka dallacaadda dusha sare. Xaaladahaas oo kale, hufnaanta dhigista ee Saldhigga-EWNS waxay ahayd 56% oo keliya sababtoo ah dallacaadda hoose (celcelis ahaan 10 elektaroono EWNS kasta).
Jaantuska 5aad iyo Shaxda 2aad waxay soo koobayaan heerka joojinta noolaha yaryar ee lagu tallaalay dusha sare ee yaanyada ka dib markii la gaarsiiyay qiyaastii 40,000 #/cm3 EWNS muddo 45 daqiiqo ah xaaladda ugu habboon [-6.5 kV, 4.0 cm]. E. coli iyo L. innocua oo la tallaalay waxay muujiyeen hoos u dhac weyn oo ah 3.8 log ka dib 45 daqiiqo oo la soo bandhigay. Xaaladahaas oo kale, S. enterica waxay muujisay hoos u dhac hoose oo ah 2.2 log, halka S. cerevisiae iyo M. parafortuitum ay muujiyeen hoos u dhac 1.0 log ah.
Micrographs-ka elektaroonigga ah (Jaantuska 6) oo muujinaya isbeddellada jireed ee ay EWNS ku keentay unugyada E. coli, Salmonella enterica, iyo L. innocua taasoo keentay in la joojiyo. Bakteeriyada xakamaynta waxay muujisay xuubka unugyada oo aan shaqaynayn, halka bakteeriyada soo ifbaxday ay waxyeello u geysatay xuubka dibadda.
Sawir-qaadista elektaroonigga ah ee bakteeriyada la xakameeyey iyo kuwa la soo bandhigay ayaa muujisay dhaawac xuubka ah.
Xogta ku saabsan sifooyinka fiisikokemikaalka ee EWNS-ka la hagaajiyay si wadajir ah waxay muujinaysaa in sifooyinka EWNS (kharashka dusha sare iyo waxa ku jira ROS) si weyn loo hagaajiyay marka la barbar dhigo xogta aasaasiga ah ee EWNS ee hore loo daabacay8,9,10,11. Dhanka kale, cabbirkoodu wuxuu ku sii jiray heerka nanometer-ka, kaas oo aad ugu eg natiijooyinka hore loo daabacay, taasoo u oggolaanaysa inay hawada ku sii jiraan muddo dheer. Kala-soocidda la arkay waxaa lagu sharxi karaa isbeddellada ku yimaada kharashka dusha sare, kuwaas oo go'aamiya baaxadda saameynta Rayleigh, kala soocidda, iyo isku-darka suurtagalka ah ee EWNS. Si kastaba ha ahaatee, sida uu faahfaahin ka bixiyay Nielsen et al.22, kharashka sare ee dusha sare wuxuu yareeyaa uumiga isagoo si wax ku ool ah u kordhinaya tamarta/xiisadda dusha sare ee dhibicda biyaha. Aragtidan waxaa si tijaabo ah loogu xaqiijiyay microdroplets22 iyo EWNS daabacaaddeenii hore8. Lumitaanka waqtiga dheeraadka ah wuxuu sidoo kale saameyn karaa cabbirka wuxuuna gacan ka geysan karaa qaybinta cabbirka la arkay.
Intaa waxaa dheer, kharashka qaab-dhismeed kasta waa qiyaastii 22–44 e-, iyadoo ku xiran duruufaha, kaas oo si weyn uga sarreeya marka loo eego EWNS-ka aasaasiga ah, kaas oo leh celcelis ahaan dallacaad 10 ± 2 elektaroono qaab-dhismeed kasta. Si kastaba ha ahaatee, waa in la ogaadaa in tani ay tahay celceliska dallacaad ee EWNS. Seto et al. Waxaa la muujiyay in dallacaaddu aysan isku mid ahayn oo ay raacdo qaybin caadi ah21. Marka la barbardhigo shaqadeennii hore, labanlaabidda dallacaadda dusha sare waxay labanlaabaysaa hufnaanta dhigaalka ee nidaamka EPES ilaa ku dhawaad ​​100%11.