Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Jukwaa linaloonyesha slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Hivi majuzi, jukwaa la antimicrobial lisilo na kemikali kulingana na nanoteknolojia kwa kutumia nanostructures za maji bandia (EWNS) limetengenezwa.EWNS ina chaji ya juu ya uso na imejaa spishi tendaji za oksijeni (ROS) ambazo zinaweza kuingiliana na kuzima idadi ya vijidudu, ikiwa ni pamoja na vimelea vya magonjwa vinavyotokana na chakula.Hapa inaonyeshwa kuwa mali zao wakati wa usanisi zinaweza kurekebishwa na kuboreshwa ili kuongeza uwezo wao wa antibacterial.Jukwaa la maabara la EWNS liliundwa ili kurekebisha vyema sifa za EWNS kwa kubadilisha vigezo vya usanisi.Tabia ya mali za EWNS (malipo, ukubwa na maudhui ya ROS) kwa kutumia mbinu za kisasa za uchambuzi.Zaidi ya hayo, yalitathminiwa kubaini uwezo wao wa kutofanya kazi kwa vijidudu dhidi ya vijidudu vya chakula kama vile Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum na Saccharomyces cerevisiae.Matokeo yaliyowasilishwa hapa yanaonyesha kuwa sifa za EWNS zinaweza kusasishwa vizuri wakati wa usanisi, na hivyo kusababisha ongezeko kubwa la ufanisi wa kutoamilisha.Hasa, malipo ya uso yaliongezeka kwa sababu ya nne na aina za oksijeni tendaji ziliongezeka.Kiwango cha uondoaji wa vijiumbe kilitegemea vijiumbe na kilianzia logi 1.0 hadi 3.8 baada ya kukaribia kwa dakika 45 kwa kipimo cha erosoli cha 40,000 #/cc EWNS.
Uchafuzi wa microbial ni sababu kuu ya ugonjwa wa chakula unaosababishwa na kumeza kwa pathogens au sumu zao.Nchini Marekani pekee, magonjwa yanayosababishwa na chakula husababisha magonjwa milioni 76 hivi, kulazwa hospitalini 325,000, na vifo 5,000 kila mwaka1.Zaidi ya hayo, Idara ya Kilimo ya Marekani (USDA) inakadiria kuwa kuongezeka kwa matumizi ya mazao mapya kunasababisha 48% ya magonjwa yote yanayoripotiwa kwa chakula nchini Marekani2.Gharama ya magonjwa na vifo vinavyosababishwa na vimelea vya magonjwa vinavyotokana na chakula nchini Marekani ni ya juu sana, ikikadiriwa na Kituo cha Kudhibiti na Kuzuia Magonjwa (CDC) kuwa zaidi ya dola za Marekani bilioni 15.6 kwa mwaka3.
Hivi sasa, afua za kemikali 4, mionzi5 na thermal6 za antimicrobial ili kuhakikisha usalama wa chakula hufanywa mara nyingi katika sehemu muhimu za udhibiti (CCPs) kwenye mnyororo wa uzalishaji (kwa kawaida baada ya kuvuna na/au wakati wa ufungaji) badala ya kuendelea.hivyo, huwa na uwezekano wa kuambukizwa na mtambuka.7. Udhibiti bora wa magonjwa yanayotokana na chakula na uharibifu wa chakula unahitaji uingiliaji kati wa antimicrobial ambao unaweza kutumika katika mwendelezo wa shamba hadi meza huku ukipunguza athari na gharama za mazingira.
Hivi majuzi, jukwaa la antimicrobial lisilo na kemikali, linalotegemea nanoteknolojia limetengenezwa ambalo linaweza kuzima bakteria ya uso na hewa kwa kutumia nanostructures za maji bandia (EWNS).EWNS iliundwa kwa kutumia michakato miwili inayofanana, electrospray na ionization ya maji (Mchoro 1a).Uchunguzi wa awali umeonyesha kuwa EWNS ina seti ya kipekee ya mali ya kimwili na ya kibiolojia8,9,10.EWNS ina wastani wa elektroni 10 kwa kila muundo na ukubwa wa wastani wa nanoscale wa 25 nm (Mchoro 1b, c)8,9,10.Aidha, elektroni spin resonance (ESR) ilionyesha kuwa EWNS ina kiasi kikubwa cha aina tendaji oksijeni (ROS), hasa hidroksili (OH•) na superoxide (O2-) radicals (Mtini. 1c)8.EVNS iko hewani kwa muda mrefu na inaweza kugongana na vijidudu vilivyosimamishwa hewani na vilivyopo kwenye uso, kutoa mzigo wao wa malipo ya ROS na kusababisha kutokufanya kazi kwa vijidudu (Mchoro 1d).Masomo haya ya awali pia yalionyesha kuwa EWNS inaweza kuingiliana na kuzima bakteria mbalimbali za gram-negative na gram-positive, ikiwa ni pamoja na mycobacteria, kwenye nyuso na hewa.Maambukizi ya hadubini ya elektroni ilionyesha kuwa ulemavu huo ulisababishwa na usumbufu wa utando wa seli.Kwa kuongeza, tafiti za kuvuta pumzi kwa papo hapo zimeonyesha kuwa viwango vya juu vya EWNS havisababishi uharibifu wa mapafu au kuvimba 8 .
(a) Electrospray hutokea wakati voltage ya juu inatumiwa kati ya tube ya kapilari yenye kioevu na electrode ya kukabiliana.(b) Utumiaji wa shinikizo la juu husababisha matukio mawili tofauti: (i) kunyunyizia maji kwa kielektroniki na (ii) uundaji wa spishi tendaji za oksijeni (ioni) zilizonaswa katika EWNS.(c) Muundo wa kipekee wa EWNS.(d) Kwa sababu ya asili yao ya nanoscale, EWNS ni ya rununu sana na inaweza kuingiliana na viini vya magonjwa vinavyopeperuka hewani.
Uwezo wa jukwaa la antimicrobial la EWNS kuzima vijidudu vinavyotokana na chakula kwenye uso wa chakula kipya pia umeonyeshwa hivi karibuni.Pia imeonyeshwa kuwa malipo ya uso ya EWNS pamoja na uwanja wa umeme yanaweza kutumika kufikia utoaji unaolengwa.Zaidi ya hayo, matokeo ya awali ya nyanya za kikaboni baada ya kufichuliwa kwa dakika 90 kwenye EWNS ya takriban 50,000 #/cm3 yalikuwa ya kutia moyo, huku vijidudu mbalimbali vinavyotokana na chakula kama vile E. coli na Listeria 11 vilizingatiwa.Aidha, vipimo vya awali vya organoleptic havikuonyesha athari za hisia ikilinganishwa na nyanya za kudhibiti.Ingawa matokeo haya ya awali ya ulemavu yanatia moyo kwa maombi ya usalama wa chakula hata kwa viwango vya chini sana vya EWNS vya 50,000#/cc.ona, ni wazi kwamba uwezo wa juu wa kuwezesha ungekuwa na manufaa zaidi kupunguza hatari ya kuambukizwa na kuharibika.
Hapa, tutaangazia utafiti wetu kuhusu uundaji wa jukwaa la kizazi la EWNS ili kuwezesha urekebishaji mzuri wa vigezo vya usanisi na uboreshaji wa sifa za fizikia za EWNS ili kuimarisha uwezo wao wa kuzuia bakteria.Hasa, uboreshaji umelenga kuongeza malipo yao ya uso (kuboresha utoaji unaolengwa) na maudhui ya ROS (ili kuboresha ufanisi wa kutokuwezesha).Weka sifa bora za fizikia-kemikali (ukubwa, chaji na maudhui ya ROS) kwa kutumia mbinu za kisasa za uchanganuzi na utumie vijidudu vya kawaida vya chakula kama vile E. .
EVNS iliundwa kwa kunyunyizia umeme kwa wakati mmoja na ionization ya maji safi ya juu (18 MΩ cm-1).Nebulizer ya umeme 12 kwa kawaida hutumiwa kwa atomization ya vinywaji na usanisi wa polima na chembe za kauri 13 na nyuzi 14 za saizi inayodhibitiwa.
Kama ilivyoelezwa katika machapisho ya awali 8, 9, 10, 11, katika jaribio la kawaida, voltage ya juu ilitumiwa kati ya capillary ya chuma na electrode ya kukabiliana na msingi.Wakati wa mchakato huu, matukio mawili tofauti hutokea: i) electrospray na ii) ionization ya maji.Sehemu ya umeme yenye nguvu kati ya electrodes mbili husababisha malipo hasi ya kujenga juu ya uso wa maji yaliyofupishwa, na kusababisha kuundwa kwa mbegu za Taylor.Matokeo yake, matone ya maji yenye chaji nyingi huundwa, ambayo yanaendelea kugawanyika katika chembe ndogo, kama katika nadharia ya Rayleigh16.Wakati huo huo, maeneo yenye nguvu ya umeme husababisha baadhi ya molekuli za maji kugawanyika na kuondokana na elektroni (ionize), ambayo husababisha kuundwa kwa kiasi kikubwa cha aina za oksijeni tendaji (ROS)17.Wakati huo huo yanayotokana ROS18 ilikuwa imesambazwa katika EWNS (Mtini. 1c).
Kwenye mtini.2a inaonyesha mfumo wa uzalishaji wa EWNS uliotengenezwa na kutumika katika usanisi wa EWNS katika utafiti huu.Maji yaliyotakaswa yaliyohifadhiwa kwenye chupa iliyofungwa yalishwa kupitia bomba la Teflon (kipenyo cha ndani cha mm 2) ndani ya sindano ya 30G ya chuma cha pua (capillary ya chuma).Mtiririko wa maji unadhibitiwa na shinikizo la hewa ndani ya chupa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2b.Sindano imewekwa kwenye console ya Teflon na inaweza kubadilishwa kwa mikono kwa umbali fulani kutoka kwa electrode ya kukabiliana.Electrode ya kukabiliana ni diski ya alumini iliyosafishwa na shimo katikati kwa ajili ya sampuli.Chini ya electrode ya kukabiliana ni fani ya sampuli ya alumini, ambayo imeunganishwa na usanidi uliobaki wa majaribio kupitia mlango wa sampuli (Mchoro 2b).Ili kuepuka mrundikano wa malipo unaoweza kutatiza utendakazi wa sampuli, vijenzi vyote vya sampuli vimewekewa msingi wa umeme.
(a) Mfumo wa Uzalishaji wa Nanostructure wa Maji ulioboreshwa (EWNS).(b) Sehemu mtambuka ya sampuli na kinyunyizio cha kielektroniki, kinachoonyesha vigezo muhimu zaidi.(c) Usanidi wa majaribio kwa uanzishaji wa bakteria.
Mfumo wa uzalishaji wa EWNS ulioelezwa hapo juu una uwezo wa kubadilisha vigezo muhimu vya uendeshaji ili kuwezesha urekebishaji mzuri wa sifa za EWNS.Rekebisha voltage inayotumika (V), umbali kati ya sindano na elektrodi ya kukabiliana (L), na mtiririko wa maji (φ) kupitia kapilari ili kurekebisha vizuri sifa za EWNS.Alama inayotumika kuwakilisha michanganyiko tofauti: [V (kV), L (cm)].Rekebisha mtiririko wa maji ili kupata koni thabiti ya Taylor ya seti fulani [V, L].Kwa madhumuni ya utafiti huu, kipenyo cha kufungua cha electrode ya kukabiliana (D) kiliwekwa kwa inchi 0.5 (1.29 cm).
Kutokana na jiometri mdogo na asymmetry, nguvu ya shamba la umeme haiwezi kuhesabiwa kutoka kwa kanuni za kwanza.Badala yake, programu ya QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 ilitumiwa kukokotoa sehemu ya umeme.Sehemu ya umeme si sare, kwa hivyo thamani ya uwanja wa umeme kwenye ncha ya kapilari ilitumiwa kama dhamana ya kumbukumbu kwa usanidi anuwai.
Wakati wa utafiti, michanganyiko kadhaa ya voltage na umbali kati ya sindano na elektrodi ya kukabiliana ilitathminiwa kulingana na uundaji wa koni ya Taylor, utulivu wa koni ya Taylor, utulivu wa uzalishaji wa EWNS, na uzazi.Mchanganyiko mbalimbali umeonyeshwa katika Jedwali la Nyongeza S1.
Toleo la mfumo wa uzalishaji wa EWNS liliunganishwa moja kwa moja kwenye Kichanganuzi cha Ukubwa wa Chembe cha Kuchanganua (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) kwa kipimo cha mkusanyiko wa nambari ya chembe, na pia kwa Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) kwa mikondo ya erosoli ilipimwa kama ilivyoelezwa katika uchapishaji wetu uliopita.SMPS na kieletrometa cha erosoli zilizochukuliwa kwa kiwango cha mtiririko cha 0.5 L/min (mtiririko wa jumla wa sampuli 1 L/min).Mkusanyiko wa nambari ya chembe na mtiririko wa erosoli ulipimwa kwa sekunde 120.Kipimo kinarudiwa mara 30.Kulingana na vipimo vya sasa, jumla ya malipo ya erosoli huhesabiwa na wastani wa malipo ya EWNS hukadiriwa kwa jumla ya idadi fulani ya chembe za EWNS zilizochaguliwa.Gharama ya wastani ya EWNS inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Mlingano (1):
ambapo IEl ni mkondo uliopimwa, NSMPS ni ukolezi wa kidijitali unaopimwa kwa SMPS, na φEl ni kiwango cha mtiririko kwa kieletrometa.
Kwa sababu unyevu wa kiasi (RH) huathiri chaji ya uso, halijoto na (RH) ziliwekwa mara kwa mara wakati wa jaribio katika 21°C na 45%, mtawalia.
Microscopy ya nguvu ya atomiki (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) na AC260T probe (Olympus, Tokyo, Japan) zilitumika kupima ukubwa na maisha ya EWNS.Mzunguko wa skanning wa AFM ulikuwa 1 Hz, eneo la skanning lilikuwa 5 μm × 5 μm, na mistari 256 ya scan.Picha zote ziliwekwa kwenye mpangilio wa picha wa mpangilio wa 1 kwa kutumia programu ya Asylum (masafa ya barakoa 100 nm, kizingiti 100 jioni).
Funeli ya majaribio iliondolewa na uso wa mica uliwekwa kwa umbali wa sm 2.0 kutoka kwa elektrodi ya kaunta kwa muda wa wastani wa s 120 ili kuepuka mkusanyiko wa chembe na uundaji wa matone yasiyo ya kawaida kwenye uso wa mica.EWNS ilinyunyiziwa moja kwa moja kwenye uso wa mica iliyokatwa hivi karibuni (Ted Pella, Redding, CA).Picha ya uso wa mica mara baada ya AFM kutapika.Pembe ya mguso wa uso wa mica iliyokatwa mpya isiyobadilishwa inakaribia 0 °, kwa hivyo EVNS inasambazwa kwenye uso wa mica kwa namna ya dome.Kipenyo (a) na urefu (h) wa matone yanayosambaa vilipimwa moja kwa moja kutoka kwa topografia ya AFM na kutumika kukokotoa ujazo wa usambaaji wa EWNS kwa kutumia mbinu yetu iliyoidhinishwa awali.Kwa kuchukulia EWNS ya ubao ina ujazo sawa, kipenyo sawa kinaweza kukokotwa kwa kutumia Mlingano (2):
Kulingana na mbinu yetu iliyotengenezwa hapo awali, mtego wa kusota wa elektroni spin resonance (ESR) ulitumiwa kugundua uwepo wa vipatanishi vya muda mfupi vya radical katika EWNS.Erosoli zilitolewa kwa Bubbles kupitia 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) iliyo na myeyusho wa mm 235 wa DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Vipimo vyote vya ESR vilifanywa kwa kutumia spectrometer ya Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) na seli ya paneli ya gorofa.Programu ya Kupata (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ilitumika kukusanya na kuchanganua data.Uamuzi wa sifa za ROS ulifanyika tu kwa seti ya hali ya uendeshaji [-6.5 kV, 4.0 cm].Viwango vya EWNS vilipimwa kwa kutumia SMPS baada ya kuhesabu hasara za EWNS katika athari.
Viwango vya Ozoni vilifuatiliwa kwa kutumia 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10.
Kwa sifa zote za EWNS, thamani ya wastani hutumika kama thamani ya kipimo, na mkengeuko wa kawaida hutumika kama hitilafu ya kipimo.Majaribio ya T yalifanywa ili kulinganisha maadili ya sifa za EWNS zilizoboreshwa na maadili yanayolingana ya msingi wa EWNS.
Kielelezo 2c kinaonyesha mfumo wa “vuta” uliotengenezwa na wenye sifa ya kielektroniki (EPES) ambao unaweza kutumika kwa utoaji lengwa wa EWNS kwenye uso.EPES hutumia malipo ya EVNS ambayo yanaweza "kuongozwa" moja kwa moja kwenye uso wa lengo chini ya ushawishi wa uwanja wenye nguvu wa umeme.Maelezo ya mfumo wa EPES yanawasilishwa katika chapisho la hivi karibuni la Pyrgiotakis et al.11 .Kwa hivyo, EPES inajumuisha chumba cha PVC kilichochapishwa cha 3D na ncha zilizopigwa na ina chuma cha pua mbili sambamba (chuma cha pua 304, kioo kilichofunikwa) sahani za chuma katikati ya 15.24 cm mbali.Bodi ziliunganishwa na chanzo cha nje cha voltage ya juu (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), sahani ya chini ilikuwa daima kushikamana na voltage chanya, na sahani ya juu ilikuwa daima kushikamana chini (floating ardhi).Kuta za chumba zimefunikwa na karatasi ya alumini, ambayo ina msingi wa umeme ili kuzuia upotevu wa chembe.Chumba hicho kina mlango wa mbele wa upakiaji uliofungwa unaoruhusu nyuso za majaribio kuwekwa kwenye stendi za plastiki ambazo huziinua juu ya bati la chini la chuma ili kuepuka kuingiliwa kwa volteji ya juu.
Ufanisi wa uwekaji wa EWNS katika EPES ulikokotolewa kulingana na itifaki iliyotengenezwa hapo awali iliyofafanuliwa katika Kielelezo cha Nyongeza S111.
Kama chumba cha kudhibiti, chumba cha pili cha mtiririko wa silinda kiliunganishwa kwa mfululizo kwenye mfumo wa EPES, ambapo kichujio cha kati cha HEPA kilitumiwa kuondoa EWNS.Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2c, erosoli ya EWNS ilisukumwa kupitia vyumba viwili vilivyojengwa ndani.Kichujio kati ya chumba cha kudhibiti na EPES huondoa EWNS yoyote iliyobaki na kusababisha halijoto sawa (T), unyevu wa kiasi (RH) na viwango vya ozoni.
Vijidudu muhimu vinavyotokana na chakula vimegunduliwa kuchafua vyakula vibichi kama vile E. coli (ATCC #27325), kiashirio cha kinyesi, Salmonella enterica (ATCC #53647), pathojeni inayoenezwa na chakula, Listeria isiyo na madhara (ATCC #33090), mbadala wa Listeria monocytogenes, Mavisinamy ya ATCC, Mavisinamy (ATCC) (ATCC #4098), kibadala cha chachu inayoharibika, na bakteria iliyolemazwa sugu zaidi, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Nunua masanduku nasibu ya nyanya za zabibu kutoka soko la ndani na uziweke kwenye jokofu kwa nyuzijoto 4 hadi uitumie (hadi siku 3).Nyanya za majaribio zilikuwa na ukubwa sawa, karibu 1/2 inchi kwa kipenyo.
Itifaki za utamaduni, chanjo, mfiduo na idadi ya koloni zimefafanuliwa katika chapisho letu la awali na kuelezewa kwa kina katika Data ya Ziada.Ufanisi wa EWNS ulitathminiwa kwa kuweka nyanya zilizochanjwa hadi 40,000 #/cm3 kwa dakika 45.Kwa ufupi, nyanya tatu zilitumika kutathmini vijiumbe vilivyobaki kwa wakati t = 0 min.Nyanya tatu ziliwekwa kwenye EPES na kuwekwa kwenye EWNS kwa 40,000 #/cc (EWNS wazi nyanya) na tatu zilizobaki ziliwekwa kwenye chumba cha kudhibiti (control tomatoes).Usindikaji wa ziada wa nyanya katika vikundi vyote viwili haukufanyika.Nyanya zilizowekwa wazi na EWNS na nyanya za kudhibiti ziliondolewa baada ya dakika 45 ili kutathmini athari za EWNS.
Kila jaribio lilifanywa kwa nakala tatu.Uchambuzi wa data ulifanywa kulingana na itifaki iliyoelezwa katika Data ya Ziada.
Mbinu za kuwezesha kuwezesha sampuli za EWNS zilizowekwa wazi (dakika 45 kwa 40,000 #/cm3 EWNS ukolezi wa erosoli) na sampuli zisizo na miale za bakteria wasiodhuru E. coli, Salmonella enterica na Lactobacillus.Chembe hizo ziliwekwa katika 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde na 0.03% asidi picric katika 0.1 M sodium cacodylate buffer (pH 7.4) kwa saa 2 kwenye joto la kawaida.Baada ya kuosha, rekebisha na 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% ferrocyanide potasiamu (KFeCN6) kwa saa 2, osha mara 3 kwa maji na uangulie katika 1% ya acetate ya uranyl kwa saa 1, kisha osha mara mbili kwa maji, kisha uondoe maji kwa dakika 10, 9 0% 0% 50%, pombe.Kisha sampuli ziliwekwa kwenye oksidi ya propylene kwa saa 1 na kupachikwa kwa mchanganyiko wa 1:1 wa oksidi ya propylene na TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Sampuli zilipachikwa katika TAAB Epon na kupolimishwa kwa 60°C kwa saa 48.Resini ya punjepunje iliyoponywa ilikatwa na kuonyeshwa na TEM kwa kutumia hadubini ya kawaida ya upitishaji ya elektroni JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japani) iliyo na kamera ya AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA).
Majaribio yote yalifanywa mara tatu.Kwa kila nukta ya muda, sehemu za kuoshea za bakteria ziliwekwa mbegu mara tatu, na hivyo kusababisha jumla ya pointi tisa za data kwa kila nukta, ambayo wastani ilitumika kama ukolezi wa bakteria kwa kiumbe hicho mahususi.Mkengeuko wa kawaida ulitumika kama hitilafu ya kipimo.Pointi zote zinahesabu.
Logarithm ya kupungua kwa mkusanyiko wa bakteria ikilinganishwa na t = 0 min ilihesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:
ambapo C0 ni mkusanyiko wa bakteria kwenye sampuli ya udhibiti kwa wakati 0 (yaani baada ya uso kukauka lakini kabla ya kuwekwa kwenye chemba) na Cn ni mkusanyiko wa bakteria juu ya uso baada ya dakika n ya kufichua.
Ili kuhesabu uharibifu wa asili wa bakteria wakati wa mfiduo wa dakika 45, upunguzaji wa kumbukumbu ikilinganishwa na udhibiti baada ya dakika 45 pia ulihesabiwa kama ifuatavyo:
ambapo Cn ni mkusanyiko wa bakteria katika sampuli ya udhibiti kwa wakati n na Cn-Control ni mkusanyiko wa bakteria kudhibiti kwa wakati n.Data huwasilishwa kama punguzo la kumbukumbu ikilinganishwa na udhibiti (hakuna mfiduo wa EWNS).
Wakati wa utafiti, michanganyiko kadhaa ya voltage na umbali kati ya sindano na elektrodi ya kukabiliana ilitathminiwa kulingana na uundaji wa koni ya Taylor, utulivu wa koni ya Taylor, utulivu wa uzalishaji wa EWNS, na uzazi.Mchanganyiko mbalimbali umeonyeshwa katika Jedwali la Nyongeza S1.Kesi mbili zinazoonyesha sifa dhabiti na zinazoweza kuzaliana (Taylor koni, kizazi cha EWNS, na uthabiti kwa muda) zilichaguliwa kwa utafiti wa kina.Kwenye mtini.Mchoro wa 3 unaonyesha matokeo ya malipo, ukubwa, na maudhui ya ROS katika matukio yote mawili.Matokeo pia yameonyeshwa katika Jedwali 1. Kwa marejeleo, Kielelezo 3 na Jedwali 1 ni pamoja na sifa za EWNS8, 9, 10, 11 (msingi-EWNS) iliyosanisishwa hapo awali.Hesabu za umuhimu wa takwimu kwa kutumia jaribio la t lenye mikia miwili huchapishwa tena katika Jedwali la Ziada S2.Kwa kuongeza, data ya ziada ni pamoja na tafiti za athari za kipenyo cha shimo cha sampuli ya elektrodi (D) na umbali kati ya elektrodi ya ardhini na ncha (L) (Takwimu za Ziada S2 na S3).
(c) Usambazaji wa ukubwa unaopimwa na AFM.(df) Tabia ya chaji ya uso.(g) Tabia ya ROS ya EPR.
Pia ni muhimu kutambua kwamba kwa hali zote zilizo hapo juu, sasa ya ionization iliyopimwa ilikuwa kati ya 2 na 6 μA na voltage kati ya -3.8 na -6.5 kV, na kusababisha matumizi ya nguvu ya chini ya 50 mW kwa moduli hii ya mawasiliano ya kizazi cha EWNS.Ingawa EWNS iliundwa chini ya shinikizo la juu, viwango vya ozoni vilikuwa chini sana, havizidi 60 ppb.
Kielelezo cha Nyongeza S4 kinaonyesha sehemu za umeme zilizoigwa kwa matukio ya [-6.5 kV, 4.0 cm] na [-3.8 kV, 0.5 cm] mtawalia.Kwa matukio [-6.5 kV, 4.0 cm] na [-3.8 kV, 0.5 cm], mahesabu ya shamba ni 2 × 105 V / m na 4.7 × 105 V / m, kwa mtiririko huo.Hii inatarajiwa, kwa kuwa katika kesi ya pili uwiano wa umbali wa voltage ni wa juu zaidi.
Kwenye mtini.3a,b inaonyesha kipenyo cha EWNS kilichopimwa kwa AFM8.Vipenyo vya wastani vya EWNS vilivyokokotwa vilikuwa nm 27 na nm 19 kwa skimu za [-6.5 kV, 4.0 cm] na [-3.8 kV, 0.5 cm] mtawalia.Kwa matukio ya [-6.5 kV, 4.0 cm] na [-3.8 kV, 0.5 cm], kupotoka kwa kiwango cha kijiometri cha mgawanyiko ni 1.41 na 1.45, mtawaliwa, inayoonyesha usambazaji wa saizi nyembamba.Ukubwa wa wastani na kupotoka kwa kiwango cha kijiometri ni karibu sana na EWNS ya msingi, kwa 25 nm na 1.41, kwa mtiririko huo.Kwenye mtini.3c inaonyesha usambazaji wa ukubwa wa EWNS msingi iliyopimwa kwa kutumia mbinu sawa chini ya hali sawa.
Kwenye mtini.3d, e inaonyesha matokeo ya tabia ya malipo.Data ni vipimo vya wastani vya vipimo 30 vya wakati mmoja vya mkusanyiko (#/cm3) na sasa (I).Uchambuzi unaonyesha kuwa malipo ya wastani kwenye EWNS ni 22 ± 6 e- na 44 ± 6 e- kwa [-6.5 kV, 4.0 cm] na [-3.8 kV, 0.5 cm], mtawalia.Zina gharama kubwa zaidi za uso ikilinganishwa na EWNS ya msingi (10 ± 2 e-), mara mbili zaidi ya hali ya [-6.5 kV, 4.0 cm] na mara nne zaidi ya [-3 .8 kV, 0.5 cm].Kielelezo 3f kinaonyesha malipo.data kwa Baseline-EWNS.
Kutoka kwa ramani za mkusanyiko za nambari ya EWNS (Takwimu za Ziada S5 na S6), inaweza kuonekana kuwa hali ya [-6.5 kV, 4.0 cm] ina chembe nyingi zaidi kuliko [-3.8 kV, 0.5 cm] mazingira.Inafaa pia kuzingatia kwamba mkusanyiko wa nambari ya EWNS ulifuatiliwa hadi saa 4 (Takwimu za Ziada S5 na S6), ambapo uthabiti wa kizazi cha EWNS ulionyesha viwango sawa vya mkusanyiko wa nambari ya chembe katika visa vyote viwili.
Kwenye mtini.3g huonyesha wigo wa EPR baada ya kutoa kidhibiti kilichoboreshwa cha EWNS (chinichini) kwa [-6.5 kV, 4.0 cm].Mwonekano wa ROS pia ulilinganishwa na hali ya Msingi-EWNS katika kazi iliyochapishwa hapo awali.Idadi ya EWNS inayojibu kwa mitego ya kusokota ilihesabiwa kuwa 7.5 × 104 EWNS/s, ambayo ni sawa na Baseline-EWNS8 iliyochapishwa hapo awali.Mwonekano wa EPR ulionyesha wazi kuwepo kwa aina mbili za ROS, huku O2- ikiwa ndiyo spishi inayotawala na OH• ikiwa haipatikani kwa wingi.Kwa kuongeza, ulinganisho wa moja kwa moja wa ukali wa kilele ulionyesha kuwa EWNS iliyoboreshwa ilikuwa na maudhui ya juu zaidi ya ROS ikilinganishwa na EWNS ya msingi.
Kwenye mtini.4 inaonyesha ufanisi wa uwekaji wa EWNS katika EPES.Data pia imefupishwa katika Jedwali I na ikilinganishwa na data asili ya EWNS.Kwa visa vyote viwili vya EUNS, uwekaji uko karibu na 100% hata kwa voltage ya chini ya 3.0 kV.Kwa kawaida, 3.0 kV inatosha kwa uwekaji 100%, bila kujali mabadiliko ya malipo ya uso.Chini ya hali hiyo hiyo, ufanisi wa uwekaji wa Baseline-EWNS ulikuwa 56% tu kutokana na chaji yao ya chini (wastani wa elektroni 10 kwa kila EWNS).
Kwenye mtini.5 na kwenye meza.2 ni muhtasari wa thamani ya uanzishaji wa vijidudu vilivyochanjwa kwenye uso wa nyanya baada ya kufichuliwa na takriban 40,000 #/cm3 EWNS kwa dakika 45 kwa modi bora zaidi [-6.5 kV, 4.0 cm].E. koli iliyochanjwa na Lactobacillus isiyo na hatia ilionyesha upungufu mkubwa wa kumbukumbu 3.8 wakati wa mfiduo wa dakika 45.Chini ya hali sawa, S. enterica ilikuwa na upungufu wa logi 2.2, wakati S. cerevisiae na M. parafortutum walikuwa na upungufu wa logi 1.0.
Maikrografu za elektroni (Kielelezo 6) zinaonyesha mabadiliko ya kimwili yanayosababishwa na EWNS kwenye seli zisizo na madhara za Escherichia coli, Streptococcus, na Lactobacillus na kusababisha kuzimwa.Bakteria ya udhibiti ilikuwa na utando wa seli isiyoharibika, wakati bakteria iliyoonekana ilikuwa imeharibu utando wa nje.
Upigaji picha wa elektroni wa kudhibiti na bakteria wazi ulifunua uharibifu wa utando.
Data kuhusu sifa za kifizikia ya EWNS iliyoboreshwa kwa pamoja inaonyesha kwamba sifa (chaji ya usoni na maudhui ya ROS) za EWNS ziliboreshwa kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na data ya msingi ya EWNS iliyochapishwa hapo awali8,9,10,11.Kwa upande mwingine, saizi yao ilibaki katika safu ya nanometer, sawa na matokeo yaliyoripotiwa hapo awali, na kuwaruhusu kubaki hewani kwa muda mrefu.Utofauti wa aina nyingi unaozingatiwa unaweza kuelezewa na mabadiliko ya chaji ya uso ambayo hubainisha ukubwa wa EWNS, kubahatisha kwa athari ya Rayleigh, na uwezekano wa kuungana.Walakini, kama ilivyoelezewa na Nielsen et al.22, malipo ya juu ya uso hupunguza uvukizi kwa kuongeza kwa ufanisi nishati ya uso/mvuto wa matone ya maji.Katika chapisho letu la awali8 nadharia hii ilithibitishwa kimajaribio kwa microdroplets 22 na EWNS.Kupoteza malipo wakati wa muda wa ziada kunaweza pia kuathiri ukubwa na kuchangia usambazaji wa ukubwa unaozingatiwa.