Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngajantenkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
A carousel mintonkeun tilu slides dina waktos anu sareng.Pake tombol Saméméhna jeung Salajengna pikeun mindahkeun ngaliwatan tilu slides dina hiji waktu, atawa make tombol geseran di ahir pikeun mindahkeun ngaliwatan tilu slides dina hiji waktu.
Anyar-anyar ieu, platform antimikroba bébas kimiawi dumasar kana nanotéhnologi ngagunakeun struktur nano cai jieunan (EWNS) parantos dikembangkeun.EWNS gaduh muatan permukaan anu luhur sareng jenuh ku spésiés oksigén réaktif (ROS) anu tiasa berinteraksi sareng nganonaktipkeun sajumlah mikroorganisme, kalebet patogén bawaan pangan.Di dieu nunjukkeun yén sipatna nalika sintésis tiasa disaluyukeun sareng dioptimalkeun pikeun ningkatkeun poténsi antibakteri na.Platform laboratorium EWNS dirarancang pikeun nyempurnakeun sipat EWNS ku cara ngarobah parameter sintésis.Karakterisasi sipat EWNS (muatan, ukuran sareng eusi ROS) nganggo metode analitik modern.Salaku tambahan, aranjeunna dievaluasi pikeun poténsi inactivation mikroba ngalawan mikroorganisme bawaan pangan sapertos Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum sareng Saccharomyces cerevisiae.Hasil anu disayogikeun di dieu nunjukkeun yén pasipatan EWNS tiasa disaluyukeun nalika sintésis, nyababkeun paningkatan éksponénsial dina efisiensi inactivation.Utamana, muatan permukaan ngaronjat ku faktor opat jeung spésiés oksigén réaktif ngaronjat.Laju panyabutan mikroba gumantung kana mikroba sareng dibasajankeun 1.0 dugi ka 3.8 log saatos paparan 45 menit kana dosis aerosol 40.000 #/cc EWNS.
Kontaminasi mikroba mangrupikeun panyabab utama panyakit bawaan pangan anu disababkeun ku asupan patogén atanapi racunna.Di Amérika Serikat waé, panyakit bawaan dahareun nyababkeun sakitar 76 juta panyakit, 325,000 dirawat di rumah sakit, sareng 5,000 maotna unggal taun1.Sajaba ti éta, Departemen Pertanian Amérika Sarikat (USDA) ngira-ngira yén ngaronjat konsumsi produk seger tanggung jawab pikeun 48% tina sakabeh kasakit foodborne dilaporkeun di Amérika Serikat2.Biaya panyakit sareng maot anu disababkeun ku patogén bawaan pangan di Amérika Serikat kacida luhurna, diperkirakeun ku Pusat Pengendalian sareng Pencegahan Panyakit (CDC) langkung ti AS $ 15.6 milyar per taun3.
Ayeuna, chemical4, radiation5 and thermal6 interventions antimicrobial pikeun mastikeun kasalametan pangan lolobana dilaksanakeun di titik kontrol kritis (CCPs) kawates sapanjang ranté produksi (biasana sanggeus panén jeung/atawa salila bungkusan) tinimbang terus-terusan.sahingga, aranjeunna rawan cross-kontaminasi.7. Kontrol hadé tina kasakit foodborne sarta spoilage dahareun merlukeun interventions antimikrobial nu berpotensi bisa dilarapkeun sakuliah continuum tegalan-to-méja bari ngurangan dampak lingkungan sarta waragad.
Anyar-anyar ieu, platform antimikrobial berbasis nanotéhnologi anu bebas kimia parantos dikembangkeun anu tiasa nganonaktipkeun baktéri permukaan sareng hawa udara nganggo struktur nano cai jieunan (EWNS).EWNS disintésis ngagunakeun dua prosés paralel, electrospray jeung ionisasi cai (Gbr. 1a).Panaliti saméméhna nunjukkeun yén EWNS gaduh set unik sipat fisik sareng biologis8,9,10.EWNS boga rata-rata 10 éléktron per struktur jeung rata-rata ukuran nanoskala 25 nm (Gbr. 1b,c)8,9,10.Sajaba ti éta, résonansi spin éléktron (ESR) némbongkeun yén EWNS ngandung jumlah badag spésiés oksigén réaktif (ROS), utamana hidroksil (OH•) jeung superoksida (O2-) radikal (Gbr. 1c)8.EVNS aya dina hawa pikeun lila sarta bisa tabrakan jeung mikroorganisme ditunda dina hawa sarta hadir dina beungeut cai, delivering payload ROS maranéhanana sarta ngabalukarkeun inactivation tina mikroorganisme (Gbr. 1d).Panaliti awal ieu ogé nunjukkeun yén EWNS tiasa berinteraksi sareng nganonaktipkeun rupa-rupa baktéri gram-négatip sareng gram-positip, kalebet mikobaktéri, dina permukaan sareng hawa.Transmisi mikroskop éléktron némbongkeun yén inactivation disababkeun ku gangguan mémbran sél.Sajaba ti éta, studi inhalation akut geus ditémbongkeun yén dosis tinggi EWNS teu ngabalukarkeun karuksakan atawa radang paru 8.
(a) Electrospray lumangsung nalika tegangan luhur diterapkeun antara pipah kapiler anu ngandung cairan sareng éléktroda kontra.(b) Penerapan tekanan tinggi ngakibatkeun dua fenomena béda: (i) electrospraying cai jeung (ii) formasi spésiés oksigén réaktif (ion) trapped dina EWNS.(c) Struktur unik EWNS.(d) Alatan sipatna nanoskala, EWNS kacida mobile sarta bisa berinteraksi sareng patogén airborne.
Kamampuh platform antimikroba EWNS pikeun nganonaktipkeun mikroorganisme bawaan dahareun dina beungeut kadaharan seger ogé parantos nunjukkeun.Éta ogé parantos nunjukkeun yén muatan permukaan EWNS dina kombinasi sareng médan listrik tiasa dianggo pikeun ngahontal pangiriman anu dituju.Leuwih ti éta, hasil awal pikeun tomat organik sanggeus paparan 90 menit dina EWNS ngeunaan 50.000 #/cm3 éta encouraging, kalawan rupa-rupa mikroorganisme foodborne kayaning E. coli jeung Listeria 11 observasi.Sajaba ti éta, tés organoleptik awal némbongkeun euweuh épék sensori dibandingkeun tomat kontrol.Sanajan hasil inactivation awal ieu nyorong pikeun aplikasi kaamanan pangan sanajan dina dosis EWNS pisan low tina 50.000 # / cc.tingali, eta jelas yén poténsi inactivation luhur bakal leuwih mangpaat jang meberkeun ngurangan résiko inféksi jeung spoilage.
Di dieu, urang bakal museurkeun panalungtikan urang dina ngembangkeun platform generasi EWNS pikeun ngaktipkeun fine tuning parameter sintésis jeung optimasi sipat fisikokimia EWNS pikeun ngaronjatkeun poténsi antibakteri maranéhanana.Utamana, optimasi geus fokus kana ngaronjatkeun muatan permukaan maranéhanana (pikeun ngaronjatkeun pangiriman sasaran) jeung eusi ROS (pikeun ngaronjatkeun efisiensi inactivation).Cirian sipat fisik-kimiawi dioptimalkeun (ukuran, muatan jeung eusi ROS) ngagunakeun métode analitik modern jeung ngagunakeun mikroorganisme pangan umum kayaning E. .
EVNS disintésis ku electrospraying simultaneous sarta ionisasi cai purity tinggi (18 MΩ cm-1).Nebulizer listrik 12 biasana dianggo pikeun atomisasi cair sareng sintésis polimér sareng partikel keramik 13 sareng serat 14 ukuran anu dikontrol.
Salaku wincikan dina publikasi saméméhna 8, 9, 10, 11, dina percobaan has, tegangan tinggi ieu dilarapkeun antara kapilér logam jeung éléktroda counter grounded.Salila prosés ieu, dua fenomena béda lumangsung: i) electrospray jeung ii) ionisasi cai.Médan listrik anu kuat antara dua éléktroda ngabalukarkeun muatan négatip numpuk dina beungeut cai condensed, hasilna formasi Taylor congcot.Hasilna, kabentuk ogé titik-titik cai anu boga muatan anu luhur, anu terus ngarecah jadi partikel anu leuwih leutik, saperti dina téori Rayleigh16.Dina waktos anu sami, médan listrik anu kuat nyababkeun sababaraha molekul cai meulah sareng ngaleungitkeun éléktron (ionisasi), anu nyababkeun kabentukna sajumlah ageung spésiés oksigén réaktif (ROS)17.ROS18 dihasilkeun sakaligus ieu encapsulated di EWNS (Gbr. 1c).
Dina Gbr.2a nembongkeun sistem generasi EWNS dimekarkeun sarta dipaké dina sintésis EWNS dina ulikan ieu.Cai dimurnikeun disimpen dina botol katutup ieu fed ngaliwatan tube Teflon (diaméterna jero 2 mm) kana jarum stainless steel 30G (kapilér logam).Aliran cai dikawasa ku tekanan hawa di jero botol, sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 2b.Jarum dipasang dina konsol Teflon sareng tiasa sacara manual disaluyukeun kana jarak anu tangtu tina éléktroda counter.Éléktroda counter nyaéta piringan aluminium anu digosok kalayan liang di tengah pikeun sampling.Handapeun éléktroda counter mangrupa corong sampling aluminium, nu disambungkeun ka sesa setelan eksperimen via port sampling (Gbr. 2b).Pikeun ngahindarkeun muatan anu tiasa ngaganggu operasi sampler, sadaya komponén sampler di grounded sacara listrik.
(a) Engineered Water Nanostructure Generation System (EWNS).(b) Cross-bagian tina sampler na electrospray, némbongkeun parameter pangpentingna.(c) Setup ékspérimén pikeun inactivation baktéri.
Sistem generasi EWNS ditétélakeun di luhur sanggup ngarobah parameter operasi konci pikeun mempermudah tuning rupa sipat EWNS.Saluyukeun tegangan anu diterapkeun (V), jarak antara jarum sareng éléktroda kontra (L), sareng aliran cai (φ) ngalangkungan kapilér pikeun nyaluyukeun karakteristik EWNS.Lambang dipaké pikeun ngagambarkeun kombinasi béda: [V (kV), L (cm)].Saluyukeun aliran cai pikeun meunangkeun kerucut Taylor stabil tina set tangtu [V, L].Pikeun kaperluan ulikan ieu, diaméter aperture tina éléktroda counter (D) diteundeun dina 0,5 inci (1,29 cm).
Alatan géométri jeung asimétri kawates, kakuatan médan listrik teu bisa diitung tina prinsip munggaran.Gantina, software QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 dipaké pikeun ngitung médan listrik.Médan listrik henteu seragam, ku kituna nilai médan listrik dina ujung kapilér dipaké salaku nilai rujukan pikeun sagala rupa konfigurasi.
Salila pangajaran, sababaraha kombinasi tegangan jeung jarak antara jarum jeung éléktroda counter anu dievaluasi dina watesan formasi Taylor congcot, stabilitas congcot Taylor, stabilitas produksi EWNS, sarta reproducibility.Rupa-rupa kombinasi dipidangkeun dina Tabel Tambahan S1.
Kaluaran tina sistem generasi EWNS disambungkeun langsung ka Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, Bungbulang) pikeun pangukuran konsentrasi jumlah partikel, kitu ogé ka Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, Bungbulang).) pikeun arus aerosol diukur sakumaha anu dijelaskeun dina publikasi kami sateuacana.Duanana SMPS sareng éléktrométer aerosol disampel dina laju aliran 0,5 L / mnt (total aliran sampel 1 L / mnt).Konsentrasi jumlah partikel sareng aliran aerosol diukur salami 120 detik.Pangukuran diulang 30 kali.Dumasar pangukuran ayeuna, total muatan aerosol diitung sareng rata-rata muatan EWNS diperkirakeun pikeun jumlah total partikel EWNS anu dipilih.Biaya rata-rata EWNS tiasa diitung nganggo Persamaan (1):
dimana IEl nyaéta arus anu diukur, NSMPS nyaéta konsentrasi digital anu diukur nganggo SMPS, sareng φEl nyaéta laju aliran per éléktrométer.
Kusabab kalembaban relatif (RH) mangaruhan muatan permukaan, suhu jeung (RH) dijaga konstan salila percobaan dina 21 ° C jeung 45%, masing-masing.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) jeung AC260T probe (Olympus, Tokyo, Japan) digunakeun pikeun ngukur ukuran jeung umur EWNS.Frékuénsi scanning AFM nyaéta 1 Hz, wewengkon scanning éta 5 μm × 5 μm, sarta 256 garis scan.Sadaya gambar diturunkeun kana alignment gambar pesenan 1st nganggo parangkat lunak Asylum (rentang masker 100 nm, ambang 100 pm).
Corong tés dipiceun sareng permukaan mika disimpen dina jarak 2,0 cm tina éléktroda counter pikeun waktos rata-rata 120 s pikeun nyegah aglomerasi partikel sareng formasi titik-titik anu henteu teratur dina permukaan mika.EWNS disemprot langsung kana permukaan mika anu nembé dipotong (Ted Pella, Redding, CA).Gambar tina beungeut mika langsung saatos AFM sputtering.Sudut kontak permukaan mika anu henteu dirobih anu énggal dipotong caket 0 °, janten EVNS disebarkeun dina permukaan mika dina bentuk kubah.Diaméter (a) sareng jangkungna (h) tina titik-titik anu sumebar diukur langsung tina topografi AFM sareng dianggo pikeun ngitung volume difusi domed EWNS nganggo metodeu anu disahkeun sateuacana.Anggap EWNS onboard gaduh volume anu sami, diameter sarimbag tiasa diitung nganggo Persamaan (2):
Dumasar kana padika anu dikembangkeun sateuacana, bubu spin éléktron résonansi (ESR) dianggo pikeun ngadeteksi ayana perantara radikal pondok-cicing dina EWNS.Aerosol anu bubbled ngaliwatan 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) ngandung 235 mM solusi DEPMPO (5- (diethoxyphosphoryl) -5-métil-1-pyrroline-N-oksida) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Sadaya pangukuran ESR dilakukeun nganggo spéktrométer Bruker EMX (Bruker Instrumen Inc. Billerica, MA, AS) sareng sél panel datar.Parangkat lunak Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) dianggo pikeun ngumpulkeun sareng nganalisis data.Penentuan karakteristik ROS dilaksanakeun ngan pikeun sakumpulan kaayaan operasi [-6,5 kV, 4,0 cm].Konsentrasi EWNS diukur nganggo SMPS saatos ngitung karugian EWNS dina impactor.
Tingkat ozon dipantau nganggo 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Pikeun sakabéh sipat EWNS, nilai mean dipaké salaku nilai pangukuran, sarta simpangan baku dipaké salaku kasalahan pangukuran.Tés-T dilakukeun pikeun ngabandingkeun nilai atribut EWNS anu dioptimalkeun sareng nilai-nilai dasar EWNS anu saluyu.
angka 2c nembongkeun saméméhna dimekarkeun sarta dicirikeun présipitasi éléktrostatik (EPES) "tarik" sistem nu bisa dipaké pikeun pangiriman sasaran EWNS dina beungeut cai.EPES nganggo biaya EVNS anu tiasa "dipandu" langsung ka permukaan target dina pangaruh médan listrik anu kuat.Rincian sistem EPES dibere dina publikasi panganyarna ku Pyrgiotakis et al.11 .Ku kituna, EPES diwangun ku chamber PVC dicitak 3D kalawan tungtung tapered sarta ngandung dua stainless steel paralel (304 stainless steel, eunteung coated) pelat logam di puseur 15,24 cm eta.Papan disambungkeun ka sumber tegangan tinggi éksternal (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, Ny), plat handap salawasna disambungkeun ka tegangan positif, sarta plat luhur salawasna disambungkeun ka taneuh (floating ground).Tembok chamber ditutupan ku aluminium foil, nu geus grounded listrik pikeun nyegah leungitna partikel.The chamber ngabogaan panto loading hareup disegel anu ngamungkinkeun surfaces test bisa disimpen dina nangtung plastik nu ngangkat aranjeunna luhureun pelat métal handap pikeun nyegah gangguan tegangan tinggi.
Efisiensi déposisi EWNS di EPES diitung dumasar kana protokol anu dikembangkeun saméméhna anu diwincik dina Gambar Tambahan S111.
Salaku chamber kontrol, a chamber aliran cylindrical kadua disambungkeun dina runtuyan ka sistem EPES, nu hiji HEPA filter panengah dipaké pikeun nyoplokkeun EWNS.Ditémbongkeun saperti dina Gambar 2c, aerosol EWNS dipompa ngaliwatan dua kamar diwangun-di.Saringan antara kamar kontrol sareng EPES ngaleungitkeun EWNS sésana anu nyababkeun suhu (T), kalembaban relatif (RH) sareng tingkat ozon anu sami.
Mikroorganisme foodborne penting geus kapanggih ngotorkeun pangan seger kayaning E. coli (ATCC #27325), indikator fecal, Salmonella enterica (ATCC #53647), patogén foodborne, Listeria bahya (ATCC #33090), surrogate pikeun pathogenic Listeria monocytogenes, diturunkeun tina ATCC (ATCC 8 substitutes, a. ragi spoilage, sarta baktéri inactivated leuwih tahan, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Mésér kotak acak tomat anggur organik ti pasar lokal anjeun sareng refrigerate dina 4 ° C dugi ka dianggo (dugi ka 3 dinten).Tomat ékspérimén éta sadayana ukuran anu sami, kira-kira 1/2 inci diaméterna.
Budaya, inokulasi, paparan, sareng protokol count koloni diwincik dina publikasi kami sateuacana sareng rinci dina Data Suplemén.Éféktivitas EWNS dievaluasi ku ngalaan tomat anu diinokulasi ka 40.000 #/cm3 salami 45 menit.Sakeudeung, tilu tomat dipaké pikeun evaluate mikroorganisme salamet dina waktu t = 0 mnt.Tilu tomat disimpen dina EPES sarta kakeunaan EWNS dina 40.000 #/cc (EWNS kakeunaan tomat) jeung tilu sésana disimpen dina chamber kontrol (tomat kontrol).Ngolah tambahan tomat dina dua kelompok henteu dilaksanakeun.Tomat kakeunaan EWNS sareng tomat kontrol dipiceun saatos 45 menit pikeun ngira-ngira pangaruh EWNS.
Unggal percobaan dilaksanakeun dina rangkep tilu.Analisis data dilaksanakeun dumasar kana protokol anu dijelaskeun dina Data Suplemén.
Mékanisme inactivation ditaksir ku sedimentasi sampel EWNS kakeunaan (45 mnt dina 40,000 # / cm3 konsentrasi aerosol EWNS) jeung sampel non-irradiated baktéri bahya E. coli, Salmonella enterica na Lactobacillus.Partikel-partikelna dibereskeun dina 2,5% glutaraldehida, 1,25% paraformaldehida jeung 0,03% asam pikrat dina panyangga natrium cacodylate 0,1 M (pH 7,4) salila 2 jam dina suhu kamar.Sanggeus ngumbah, pos-fix kalawan 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1,5% kalium ferrocyanide (KFeCN6) salila 2 jam, ngumbah 3 kali dina cai jeung incubate dina 1% uranyl asétat salila 1 jam, teras ngumbah dua kali dina cai, teras dehydrate dina keur 10 menit dina 50%, 1% alkohol 0,9%Sampel lajeng disimpen dina propiléna oksida salila 1 jam sarta impregnated kalawan 1: 1 campuran propiléna oksida jeung TAAP Epon (Marivac Kanada Inc. St. Laurent, CA).Sampel dilebetkeun kana TAAB Epon sareng dipolimérisasi dina suhu 60 ° C salami 48 jam.Résin granular anu diubaran dipotong sareng ditingali ku TEM nganggo mikroskop éléktron transmisi konvensional JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Jepang) dilengkepan kaméra AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, AS).
Sadaya percobaan dilaksanakeun dina rangkep tilu.Pikeun unggal titik waktu, cuci baktéri diturunkeun dina rangkep tilu, hasilna total salapan titik data per titik, rata-rata dipaké salaku konsentrasi baktéri pikeun mikroorganisme nu tangtu.simpangan baku dipaké salaku kasalahan pangukuran.Kabéh titik diitung.
Logaritma tina panurunan dina konsentrasi baktéri dibandingkeun t = 0 mnt diitung ngagunakeun rumus ieu:
dimana C0 nyaéta konsentrasi baktéri dina sampel kontrol dina waktu 0 (ie sanggeus beungeut geus garing tapi saméméh disimpen dina chamber) jeung Cn nyaéta konsentrasi baktéri dina beungeut cai sanggeus n menit paparan.
Pikeun ngitung degradasi alami baktéri salami paparan 45 menit, pangurangan log dibandingkeun sareng kontrol saatos 45 menit ogé diitung sapertos kieu:
dimana Cn nyaéta konsentrasi baktéri dina sampel kontrol dina waktu n jeung Cn-Control nyaéta konsentrasi baktéri kontrol dina waktu n.Data dibere salaku réduksi log dibandingkeun kontrol (euweuh paparan EWNS).
Salila pangajaran, sababaraha kombinasi tegangan jeung jarak antara jarum jeung éléktroda counter anu dievaluasi dina watesan formasi Taylor congcot, stabilitas congcot Taylor, stabilitas produksi EWNS, sarta reproducibility.Rupa-rupa kombinasi dipidangkeun dina Tabel Tambahan S1.Dua kasus némbongkeun sipat stabil sarta reproducible (Taylor congcot, generasi EWNS, sarta stabilitas kana waktu) dipilih pikeun ulikan komprehensif.Dina Gbr.Gambar 3 nunjukkeun hasil pikeun muatan, ukuran, sareng eusi ROS dina dua kasus.Hasilna ogé dipidangkeun dina Table 1. Pikeun rujukan, duanana Gambar 3 na Table 1 kaasup sipat tina EWNS8 non-dioptimalkeun disintésis saméméhna, 9, 10, 11 (baseline-EWNS).Itungan signifikansi statistik ngagunakeun t-test dua-buntut anu republished dina Suplemén Table S2.Sajaba ti éta, data tambahan kaasup studi ngeunaan pangaruh counter éléktroda sampling diaméter liang (D) jeung jarak antara éléktroda taneuh jeung tip (L) (Suplemén Angka S2 jeung S3).
(ac) Distribusi ukuran diukur ku AFM.(df) Karakteristik muatan permukaan.(g) Karakterisasi ROS tina EPR.
Éta ogé penting pikeun dicatet yén pikeun sakabéh kaayaan di luhur, arus ionisasi diukur éta antara 2 jeung 6 μA jeung tegangan antara -3,8 jeung -6,5 kV, hasilna konsumsi kakuatan kirang ti 50 mW pikeun modul kontak generasi EWNS tunggal ieu.Sanajan EWNS disintésis dina tekenan luhur, tingkat ozon éta pisan low, pernah ngaleuwihan 60 ppb.
Suplemén Gambar S4 nembongkeun médan listrik simulated pikeun [-6,5 kV, 4,0 cm] jeung [-3,8 kV, 0,5 cm] skenario masing-masing.Pikeun skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] jeung [-3,8 kV, 0,5 cm], itungan médan nyaéta 2 × 105 V/m jeung 4,7 × 105 V/m, masing-masing.Ieu diperkirakeun, saprak dina kasus kadua rasio tegangan-jarak jauh leuwih luhur.
Dina Gbr.3a, b nunjukkeun diaméter EWNS diukur nganggo AFM8.Diaméter EWNS rata-rata diitung nyaéta 27 nm sareng 19 nm pikeun skema [-6,5 kV, 4,0 cm] sareng [-3,8 kV, 0,5 cm] masing-masing.Pikeun skénario [-6,5 kV, 4,0 cm] jeung [-3,8 kV, 0,5 cm], simpangan baku géométri tina distribusina masing-masing 1,41 jeung 1,45, nunjukkeun sebaran ukuran sempit.Boh ukuran rata-rata sareng simpangan baku géométri caket pisan sareng garis dasar EWNS, masing-masing dina 25 nm sareng 1.41.Dina Gbr.3c nembongkeun sebaran ukuran tina dasar EWNS diukur ngagunakeun métode sarua dina kaayaan anu sarua.
Dina Gbr.3d,e nembongkeun hasil karakterisasi muatan.Data nyaéta ukuran rata-rata 30 pangukuran simultaneous konsentrasi (#/cm3) jeung arus (I).Analisis nunjukkeun yén muatan rata-rata dina EWNS nyaéta 22 ± 6 e- sareng 44 ± 6 e- pikeun [-6,5 kV, 4,0 cm] sareng [-3,8 kV, 0,5 cm] masing-masing.Aranjeunna mibanda muatan permukaan nyata leuwih luhur dibandingkeun EWNS dasar (10 ± 2 e-), dua kali leuwih gede dibandingkeun skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] jeung opat kali leuwih gede dibandingkeun [-3 ,8 kV, 0,5 cm].Gambar 3f nembongkeun muatan.data pikeun Baseline-EWNS.
Tina peta konsentrasi jumlah EWNS (Tokoh Tambahan S5 sareng S6), tiasa katingali yén skenario [-6,5 kV, 4,0 cm] ngagaduhan partikel anu langkung ageung tibatan skenario [-3,8 kV, 0,5 cm].Perhatos ogé yén konsentrasi nomer EWNS dipantau dugi ka 4 jam (Tokoh Tambahan S5 sareng S6), dimana stabilitas generasi EWNS nunjukkeun tingkat konsentrasi jumlah partikel anu sami dina dua kasus.
Dina Gbr.3g nembongkeun spéktrum EPR sanggeus pangurangan kontrol EWNS dioptimalkeun (tukang) dina [-6,5 kV, 4,0 cm].Spéktra ROS ogé dibandingkeun sareng skenario Baseline-EWNS dina karya anu sateuacana diterbitkeun.Jumlah EWNS ngaréaksikeun sareng spin trap diitung janten 7,5 × 104 EWNS / s, anu sami sareng Baseline-EWNS8 anu diterbitkeun samemehna.Spéktra EPR jelas nunjukkeun ayana dua jinis ROS, kalayan O2- mangrupikeun spésiés anu dominan sareng OH• kirang seueur.Salaku tambahan, perbandingan langsung tina intensitas puncak nunjukkeun yén EWNS anu dioptimalkeun ngagaduhan eusi ROS anu langkung luhur dibandingkeun sareng EWNS dasar.
Dina Gbr.4 nembongkeun efisiensi déposisi EWNS di EPES.Data ogé diringkeskeun dina Tabel I sareng dibandingkeun sareng data EWNS asli.Pikeun duanana kasus EUNS, déposisi deukeut 100% sanajan dina tegangan low 3.0 kV.Ilaharna, 3,0 kV cukup pikeun 100% déposisi, paduli parobahan muatan permukaan.Dina kaayaan nu sarua, efisiensi déposisi Baseline-EWNS ngan 56% alatan muatan handap maranéhanana (rata-rata 10 éléktron per EWNS).
Dina Gbr.5 sarta dina tabel.2 nyimpulkeun nilai inaktivasi mikroorganisme anu diinokulasikeun dina permukaan tomat saatos kakeunaan sakitar 40.000 #/cm3 EWNS salami 45 menit dina modeu optimum [-6,5 kV, 4,0 cm].Inoculated E. coli na Lactobacillus innocuous némbongkeun réduksi signifikan tina 3,8 log salila paparan 45 menit.Dina kaayaan anu sami, S. enterica ngagaduhan panurunan 2.2-log, sedengkeun S. cerevisiae sareng M. parafortutum ngagaduhan panurunan 1.0-log.
Mikrograf éléktron (Gambar 6) ngagambarkeun parobahan fisik anu diakibatkeun ku EWNS dina sél Escherichia coli, Streptococcus, sareng Lactobacillus anu teu ngabahayakeun anu nyababkeun inaktivasina.Baktéri kontrol miboga mémbran sél gembleng, sedengkeun baktéri kakeunaan geus ruksak mémbran luar.
Pencitraan mikroskopis éléktron kontrol jeung baktéri kakeunaan nembongkeun karuksakan mémbran.
Data ngeunaan sipat fisikokimia tina EWNS dioptimalkeun sacara koléktif nunjukkeun yén sipat (muatan permukaan sareng eusi ROS) tina EWNS ningkat sacara signifikan dibandingkeun sareng data dasar EWNS anu diterbitkeun saméméhna8,9,10,11.Di sisi séjén, ukuranana tetep dina rentang nanometer, sarupa pisan jeung hasil dilaporkeun saméméhna, sahingga aranjeunna tetep dina hawa pikeun période lila.The polydispersity observasi bisa dipedar ku parobahan muatan permukaan nu nangtukeun ukuran EWNS, randomness tina pangaruh Rayleigh, sarta poténsi coalescence.Sanajan kitu, sakumaha diwincik ku Nielsen et al.22, muatan permukaan luhur ngurangan évaporasi ku éféktif ngaronjatkeun énergi permukaan / tegangan serelek cai.Dina publikasi kami saméméhna8 téori ieu sacara ékspériméntal dikonfirmasi pikeun microdroplets 22 sareng EWNS.Leungitna muatan di lembur ogé bisa mangaruhan ukuran sarta nyumbang kana sebaran ukuran observasi.