Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை முடக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், நாங்கள் இந்தத் தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் வழங்குவோம்.
சமீபத்தில், செயற்கை நீர் நானோ கட்டமைப்புகளை (EWNS) பயன்படுத்தும் நானோ தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையிலான, இரசாயனங்கள் இல்லாத ஒரு நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தளம் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. EWNS அதிக மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தைக் கொண்டிருப்பதோடு, உணவுவழி நோய்க்கிருமிகள் உட்பட பல நுண்ணுயிரிகளுடன் வினைபுரிந்து அவற்றைச் செயலிழக்கச் செய்யக்கூடிய வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் இனங்களால் (ROS) நிறைவுற்றும் உள்ளன. அவற்றின் பாக்டீரியா எதிர்ப்புத் திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, தொகுப்பின் போது அவற்றின் பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்து உகந்ததாக்க முடியும் என்பது இங்கு காட்டப்பட்டுள்ளது. தொகுப்பு அளவுருக்களை மாற்றுவதன் மூலம் EWNS-இன் பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்காக EWNS ஆய்வகத் தளம் வடிவமைக்கப்பட்டது. நவீன பகுப்பாய்வு முறைகளைப் பயன்படுத்தி EWNS-இன் பண்புகள் (மின்னூட்டம், அளவு மற்றும் ROS-இன் உள்ளடக்கம்) வகைப்படுத்தப்பட்டன. கூடுதலாக, எஸ்செரிச்சியா கோலி, சால்மோனெல்லா என்டெரிகா, லிஸ்டீரியா இன்னோகுவஸ், மைக்கோபாக்டீரியம் பாராஅக்சிடென்டம் மற்றும் சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியே போன்ற உணவுவழி நுண்ணுயிரிகளுக்கு எதிரான அவற்றின் நுண்ணுயிரி செயலிழப்புத் திறனும் மதிப்பிடப்பட்டது. இங்கு வழங்கப்பட்டுள்ள முடிவுகள், தொகுப்பின் போது EWNS-இன் பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்ய முடியும் என்பதையும், அதன் விளைவாக செயலிழப்புத் திறன் பன்மடங்கு அதிகரிக்கிறது என்பதையும் நிரூபிக்கின்றன. குறிப்பாக, மேற்பரப்பு மின்னூட்டம் நான்கு மடங்கு அதிகரித்தது மற்றும் வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் இனங்கள் அதிகரித்தன. நுண்ணுயிரி நீக்க விகிதமானது, நுண்ணுயிரிகளைப் பொறுத்து மாறுபட்டு, 40,000 #/cc EWNS என்ற ஏரோசால் அளவிற்கு 45 நிமிடங்கள் வெளிப்படுத்தப்பட்ட பிறகு 1.0 முதல் 3.8 லாக் வரை இருந்தது.
நோய்க்கிருமிகள் அல்லது அவற்றின் நச்சுக்களை உட்கொள்வதால் ஏற்படும் உணவுவழி நோய்களுக்கு நுண்ணுயிரிக் கலப்படம் முக்கிய காரணமாகும். அமெரிக்காவில் மட்டும், உணவுவழி நோய்களால் ஒவ்வொரு ஆண்டும் சுமார் 76 மில்லியன் நோய்களும், 325,000 மருத்துவமனை சேர்க்கைகளும், 5,000 இறப்புகளும் ஏற்படுகின்றன¹. மேலும், அமெரிக்காவில் பதிவான அனைத்து உணவுவழி நோய்களிலும் 48% புதிய விளைபொருட்களின் அதிகரித்த நுகர்வால் ஏற்படுவதாக அமெரிக்க வேளாண்மைத் துறை (USDA) மதிப்பிடுகிறது². அமெரிக்காவில் உணவுவழி நோய்க்கிருமிகளால் ஏற்படும் நோய் மற்றும் இறப்புகளின் செலவு மிகவும் அதிகமாகும்; நோய் கட்டுப்பாடு மற்றும் தடுப்பு மையங்கள் (CDC) இதை ஆண்டுக்கு 15.6 பில்லியன் அமெரிக்க டாலருக்கும் அதிகமாக மதிப்பிடுகின்றன³.
தற்போது, ​​உணவுப் பாதுகாப்பை உறுதி செய்வதற்கான இரசாயன⁴, கதிர்வீச்சு⁵ மற்றும் வெப்பம்⁶ சார்ந்த நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தலையீடுகள், தொடர்ச்சியாகச் செயல்படுத்தப்படுவதற்குப் பதிலாக, உற்பத்திச் சங்கிலி நெடுகிலும் உள்ள குறிப்பிட்ட சில முக்கியக் கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளிகளில் (CCPs) (பொதுவாக அறுவடைக்குப் பிறகும் மற்றும்/அல்லது பொட்டலமிடும்போதும்) மட்டுமே பெரும்பாலும் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. இதனால், அவை குறுக்கு-மாசுபாட்டிற்கு ஆளாகின்றன. 7. உணவுவழி நோய்கள் மற்றும் உணவு கெட்டுப்போதலைச் சிறப்பாகக் கட்டுப்படுத்த, சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பையும் செலவுகளையும் குறைக்கும் அதே வேளையில், பண்ணையிலிருந்து உணவு மேசை வரையிலான தொடர் முழுவதும் பயன்படுத்தக்கூடிய நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தலையீடுகள் தேவைப்படுகின்றன.
சமீபத்தில், செயற்கை நீர் நானோ கட்டமைப்புகளை (EWNS) பயன்படுத்தி, மேற்பரப்பு மற்றும் காற்றில் பரவும் பாக்டீரியாக்களை செயலிழக்கச் செய்யக்கூடிய, இரசாயனமற்ற, நானோ தொழில்நுட்ப அடிப்படையிலான ஒரு நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தளம் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. எலக்ட்ரோஸ்ப்ரே மற்றும் நீர் அயனியாக்கம் ஆகிய இரண்டு இணை செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி EWNS தொகுக்கப்பட்டது (படம் 1a). முந்தைய ஆய்வுகள், EWNS தனித்துவமான இயற்பியல் மற்றும் உயிரியல் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதாகக் காட்டியுள்ளன8,9,10. EWNS ஒரு கட்டமைப்பிற்கு சராசரியாக 10 எலக்ட்ரான்களையும், சராசரியாக 25 நானோமீட்டர் நானோ அளவிலான அளவையும் கொண்டுள்ளது (படம் 1b,c)8,9,10. மேலும், எலக்ட்ரான் சுழற்சி ஒத்ததிர்வு (ESR) ஆய்வில், EWNS அதிக அளவு வினைத்திறன் கொண்ட ஆக்சிஜன் இனங்களை (ROS), முக்கியமாக ஹைட்ராக்சில் (OH•) மற்றும் சூப்பராக்சைடு (O2-) ரேடிக்கல்களைக் கொண்டிருப்பதாகக் கண்டறியப்பட்டது (படம் 1c)8. EVNS நீண்ட நேரம் காற்றில் இருப்பதால், காற்றில் மிதக்கும் மற்றும் மேற்பரப்பில் உள்ள நுண்ணுயிரிகளுடன் மோதி, அவற்றின் ROS சுமையைச் செலுத்தி, நுண்ணுயிரிகளைச் செயலிழக்கச் செய்கிறது (படம் 1d). இந்த ஆரம்பகால ஆய்வுகள், EWNS ஆனது மேற்பரப்புகளிலும் காற்றிலும் உள்ள மைக்கோபாக்டீரியா உள்ளிட்ட பல்வேறு கிராம்-எதிர்மறை மற்றும் கிராம்-நேர்மறை பாக்டீரியாக்களுடன் வினைபுரிந்து அவற்றைச் செயலிழக்கச் செய்ய முடியும் என்பதையும் காட்டின. செல் சவ்வு சிதைவடைவதால் இந்தச் செயலிழப்பு ஏற்படுகிறது என்பதை டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி காட்டியது. கூடுதலாக, தீவிர உள்ளிழுத்தல் ஆய்வுகள், அதிக அளவிலான EWNS நுரையீரல் பாதிப்பையோ அல்லது அழற்சியையோ ஏற்படுத்தாது என்பதைக் காட்டியுள்ளன 8.
(அ) ​​திரவம் உள்ள ஒரு நுண்குழாய்க்கும் எதிர் மின்முனைக்கும் இடையில் உயர் மின்னழுத்தம் செலுத்தப்படும்போது மின் தெளிப்பு ஏற்படுகிறது. (ஆ) உயர் அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதால் இரண்டு வெவ்வேறு நிகழ்வுகள் ஏற்படுகின்றன: (i) நீரின் மின் தெளிப்பு மற்றும் (ii) EWNS-இல் சிக்கியுள்ள வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் இனங்களின் (அயனிகள்) உருவாக்கம். (இ) EWNS-இன் தனித்துவமான அமைப்பு. (ஈ) அவற்றின் நானோ அளவிலான தன்மை காரணமாக, EWNS அதிக இயக்கம் கொண்டவை மற்றும் காற்றில் பரவும் நோய்க்கிருமிகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் திறன் கொண்டவை.
புதிய உணவின் மேற்பரப்பில் உள்ள உணவுவழி நுண்ணுயிரிகளைச் செயலிழக்கச் செய்யும் EWNS நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தளத்தின் திறன் சமீபத்தில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும், EWNS-இன் மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை ஒரு மின்புலத்துடன் இணைத்து, இலக்கு வைக்கப்பட்ட விநியோகத்தை அடையப் பயன்படுத்தலாம் என்றும் காட்டப்பட்டுள்ளது. அதுமட்டுமின்றி, சுமார் 50,000 #/cm³ EWNS அளவில் 90 நிமிட வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு, இயற்கை முறையில் விளைவிக்கப்பட்ட தக்காளிகளில் கிடைத்த ஆரம்பகட்ட முடிவுகள் ஊக்கமளிப்பதாக இருந்தன; அதில் ஈ. கோலை மற்றும் லிஸ்டீரியா 11 போன்ற பல்வேறு உணவுவழி நுண்ணுயிரிகள் காணப்பட்டன. கூடுதலாக, ஆரம்பகட்ட புலன்வழிச் சோதனைகள், கட்டுப்பாட்டுத் தக்காளிகளுடன் ஒப்பிடும்போது எந்தவிதமான புலன்சார் விளைவுகளையும் காட்டவில்லை. 50,000 #/cm³ என்ற மிகக் குறைந்த EWNS அளவுகளில்கூட, உணவுப் பாதுகாப்புப் பயன்பாடுகளுக்கு இந்த ஆரம்பகட்ட செயலிழப்பு முடிவுகள் ஊக்கமளிப்பதாக இருந்தாலும், தொற்று மற்றும் கெட்டுப்போகும் அபாயத்தை மேலும் குறைக்க, அதிக செயலிழப்புத் திறன் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பது தெளிவாகிறது.
இங்கு, EWNS-களின் பாக்டீரியா எதிர்ப்புத் திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, அவற்றின் தொகுப்பு அளவுருக்களை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்கும், இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளை உகந்ததாக்குவதற்கும் உதவும் ஒரு EWNS உருவாக்கத் தளத்தை உருவாக்குவதில் எங்கள் ஆராய்ச்சியை மையப்படுத்துவோம். குறிப்பாக, அவற்றின் மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை (குறிப்பிட்ட இலக்கை அடைவதை மேம்படுத்த) மற்றும் ROS உள்ளடக்கத்தை (செயலிழக்கச் செய்யும் திறனை மேம்படுத்த) அதிகரிப்பதில் இந்த உகந்ததாக்குதல் கவனம் செலுத்தியுள்ளது. நவீன பகுப்பாய்வு முறைகளைப் பயன்படுத்தி, உகந்ததாக்கப்பட்ட இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளை (அளவு, மின்னூட்டம் மற்றும் ROS உள்ளடக்கம்) வகைப்படுத்தி, E. போன்ற பொதுவான உணவு நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்துவோம்.
உயர் தூய்மை நீரை (18 MΩ cm–1) ஒரே நேரத்தில் மின் தெளித்தல் மற்றும் அயனியாக்கம் செய்வதன் மூலம் EVNS தொகுக்கப்பட்டது. மின்சார நீராவிப்பான் 12 பொதுவாக திரவங்களை அணுவாக்குவதற்கும், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அளவிலான பாலிமர் மற்றும் பீங்கான் துகள்கள் 13 மற்றும் இழைகள் 14 ஆகியவற்றைத் தொகுப்பதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
முந்தைய வெளியீடுகள் 8, 9, 10, 11-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு வழக்கமான சோதனையில், ஒரு உலோக நுண்குழாய்க்கும் தரைப்படுத்தப்பட்ட எதிர் மின்முனைக்கும் இடையில் உயர் மின்னழுத்தம் செலுத்தப்பட்டது. இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​இரண்டு வெவ்வேறு நிகழ்வுகள் நிகழ்கின்றன: i) எலக்ட்ரோஸ்ப்ரே மற்றும் ii) நீர் அயனியாக்கம். இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையில் உள்ள ஒரு வலுவான மின்புலம், ஒடுங்கிய நீரின் மேற்பரப்பில் எதிர்மறை மின்னூட்டங்கள் உருவாகக் காரணமாகிறது, இதன் விளைவாக டெய்லர் கூம்புகள் உருவாகின்றன. இதன் விளைவாக, அதிக மின்னூட்டம் கொண்ட நீர்த்துளிகள் உருவாகின்றன, அவை ரேலே கோட்பாட்டில்16 உள்ளதைப் போல, தொடர்ந்து சிறிய துகள்களாக உடைகின்றன. அதே நேரத்தில், வலுவான மின்புலங்கள் சில நீர் மூலக்கூறுகளைப் பிளவுபடுத்தி எலக்ட்ரான்களைப் பிரித்தெடுக்க (அயனியாக்கம்) காரணமாகின்றன, இது அதிக அளவு வினைத்திறன் கொண்ட ஆக்சிஜன் இனங்கள் (ROS)17 உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்பட்ட ROS18, EWNS-இல் (படம் 1c) உறைக்குள் இடப்பட்டது.
படம் 2a, இந்த ஆய்வில் EWNS தொகுப்பில் உருவாக்கப்பட்டுப் பயன்படுத்தப்பட்ட EWNS உருவாக்கும் அமைப்பைக் காட்டுகிறது. ஒரு மூடிய பாட்டிலில் சேமிக்கப்பட்ட சுத்திகரிக்கப்பட்ட நீர், ஒரு டெஃப்ளான் குழாய் (2 மிமீ உள் விட்டம்) வழியாக 30G துருப்பிடிக்காத எஃகு ஊசிக்குள் (உலோக நுண்குழாய்) செலுத்தப்பட்டது. படம் 2b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பாட்டிலின் உள்ளே உள்ள காற்று அழுத்தத்தால் நீரின் ஓட்டம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த ஊசி ஒரு டெஃப்ளான் தாங்கியில் பொருத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் இதை எதிர் மின்முனையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்கு கைமுறையாக சரிசெய்ய முடியும். எதிர் மின்முனை என்பது மாதிரி எடுப்பதற்காக மையத்தில் ஒரு துளையுடன் கூடிய, மெருகூட்டப்பட்ட அலுமினிய வட்டு ஆகும். எதிர் மின்முனைக்குக் கீழே ஒரு அலுமினிய மாதிரி எடுக்கும் புனல் உள்ளது, இது ஒரு மாதிரி எடுக்கும் துளை வழியாக (படம் 2b) மீதமுள்ள சோதனை அமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. மாதிரி எடுப்பானின் செயல்பாட்டை சீர்குலைக்கக்கூடிய மின்னூட்டக் குவிப்பைத் தவிர்க்க, மாதிரி எடுப்பானின் அனைத்து கூறுகளும் மின்சார ரீதியாக நிலத்தொடர்பு செய்யப்பட்டுள்ளன.
(அ) ​​பொறியியல் நீர் நானோகட்டமைப்பு உருவாக்கும் அமைப்பு (EWNS). (ஆ) மாதிரி சேகரிப்பான் மற்றும் மின் தெளிப்பானின் குறுக்குவெட்டுத் தோற்றம், மிக முக்கியமான அளவுருக்களைக் காட்டுகிறது. (இ) பாக்டீரியாக்களைச் செயலிழக்கச் செய்வதற்கான சோதனை அமைப்பு.
மேலே விவரிக்கப்பட்ட EWNS உருவாக்கும் அமைப்பானது, EWNS பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்கு வசதியாக, முக்கிய இயக்க அளவுருக்களை மாற்றும் திறன் கொண்டது. EWNS பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்கு, செலுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் (V), ஊசிக்கும் எதிர் மின்முனைக்கும் இடையிலான தூரம் (L), மற்றும் நுண்குழாய் வழியாகச் செல்லும் நீரின் ஓட்டம் (φ) ஆகியவற்றைச் சரிசெய்யவும். வெவ்வேறு சேர்க்கைகளைக் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் குறியீடு: [V (kV), L (cm)]. ஒரு குறிப்பிட்ட [V, L] தொகுப்பின் நிலையான டெய்லர் கூம்பைப் பெறுவதற்கு நீரின் ஓட்டத்தைச் சரிசெய்யவும். இந்த ஆய்வின் நோக்கங்களுக்காக, எதிர் மின்முனையின் துளை விட்டம் (D) 0.5 அங்குலமாக (1.29 செ.மீ) வைக்கப்பட்டது.
வரையறுக்கப்பட்ட வடிவியல் மற்றும் சமச்சீரற்ற தன்மை காரணமாக, மின்புல வலிமையை அடிப்படைக் கொள்கைகளிலிருந்து கணக்கிட முடியாது. அதற்குப் பதிலாக, மின்புலத்தைக் கணக்கிட QuickField™ மென்பொருள் (ஸ்வெண்ட்போர்க், டென்மார்க்)¹⁹ பயன்படுத்தப்பட்டது. மின்புலம் சீரற்றதாக இருப்பதால், நுண்குழாயின் நுனியில் உள்ள மின்புலத்தின் மதிப்பு பல்வேறு உள்ளமைப்புகளுக்கு ஒரு குறிப்பு மதிப்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
இந்த ஆய்வின் போது, ​​ஊசிக்கும் எதிர் மின்முனைக்கும் இடையிலான மின்னழுத்தம் மற்றும் தூரத்தின் பல்வேறு சேர்க்கைகள், டெய்லர் கூம்பு உருவாக்கம், டெய்லர் கூம்பு நிலைத்தன்மை, EWNS உற்பத்தி நிலைத்தன்மை மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் பெறும் தன்மை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மதிப்பிடப்பட்டன. பல்வேறு சேர்க்கைகள் துணை அட்டவணை S1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
EWNS உருவாக்கும் அமைப்பின் வெளியீடு, துகள் எண்ணிக்கை செறிவை அளவிடுவதற்காக ஸ்கேனிங் மொபிலிட்டி பார்ட்டிக்கிள் சைஸ் அனலைசர் (SMPS, மாடல் 3936, TSI, ஷோர்வியூ, MN) மற்றும் ஏரோசல் ஃபாரடே எலக்ட்ரோமீட்டர் (TSI, மாடல் 3068B, ஷோர்வியூ, MN) ஆகியவற்றுடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டது. ஏரோசல் மின்னோட்டங்களுக்கான அளவீடு, எங்கள் முந்தைய வெளியீட்டில் விவரிக்கப்பட்டபடி செய்யப்பட்டது. SMPS மற்றும் ஏரோசல் எலக்ட்ரோமீட்டர் ஆகிய இரண்டும் 0.5 L/min என்ற பாய்வு விகிதத்தில் (மொத்த மாதிரி பாய்வு 1 L/min) மாதிரிகளை எடுத்தன. துகள்களின் எண்ணிக்கை செறிவு மற்றும் ஏரோசல் பாய்வு ஆகியவை 120 வினாடிகளுக்கு அளவிடப்பட்டன. இந்த அளவீடு 30 முறை மீண்டும் செய்யப்பட்டது. மின்னோட்ட அளவீடுகளின் அடிப்படையில், மொத்த ஏரோசல் மின்னூட்டம் கணக்கிடப்பட்டு, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒரு குறிப்பிட்ட மொத்த EWNS துகள்களின் எண்ணிக்கைக்கு சராசரி EWNS மின்னூட்டம் மதிப்பிடப்படுகிறது. EWNS-இன் சராசரி செலவை சமன்பாடு (1) ஐப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:
இதில் IEl என்பது அளவிடப்பட்ட மின்னோட்டம், NSMPS என்பது SMPS மூலம் அளவிடப்பட்ட எண்ணியல் செறிவு, மற்றும் φEl என்பது ஒரு எலக்ட்ரோமீட்டருக்கான பாய்வு விகிதம் ஆகும்.
சாரீர ஈரப்பதம் (RH) மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தைப் பாதிப்பதால், சோதனையின் போது வெப்பநிலை மற்றும் சாரீர ஈரப்பதம் முறையே 21°C மற்றும் 45% என்ற அளவில் நிலையாகப் பராமரிக்கப்பட்டன.
EWNS-இன் அளவு மற்றும் ஆயுட்காலத்தை அளவிடுவதற்கு, அணுவிசை நுண்ணோக்கி (AFM), அசைலம் MFP-3D (அசைலம் ரிசர்ச், சாண்டா பார்பரா, CA) மற்றும் AC260T ஆய்வுக் கருவி (ஒலிம்பஸ், டோக்கியோ, ஜப்பான்) ஆகியவை பயன்படுத்தப்பட்டன. AFM ஸ்கேனிங் அதிர்வெண் 1 Hz ஆகவும், ஸ்கேனிங் பரப்பு 5 μm × 5 μm ஆகவும், 256 ஸ்கேன் கோடுகளாகவும் இருந்தது. அனைத்துப் படங்களும் அசைலம் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி முதல் நிலை படச் சீரமைப்புக்கு உட்படுத்தப்பட்டன (முகமூடி வரம்பு 100 nm, வரம்புநிலை 100 pm).
சோதனை புனல் அகற்றப்பட்டு, துகள்கள் ஒன்றுகூடுவதையும் மைக்கா மேற்பரப்பில் ஒழுங்கற்ற துளிகள் உருவாவதையும் தவிர்ப்பதற்காக, மைக்கா மேற்பரப்பு 120 வி சராசரி நேரத்திற்கு எதிர் மின்முனையிலிருந்து 2.0 செ.மீ தூரத்தில் வைக்கப்பட்டது. புதிதாக வெட்டப்பட்ட மைக்காவின் மேற்பரப்பில் EWNS நேரடியாகத் தெளிக்கப்பட்டது (டெட் பெல்லா, ரெட்டிங், CA). AFM சிதறலுக்குப் பிறகு உடனடியாக மைக்கா மேற்பரப்பின் படம். புதிதாக வெட்டப்பட்ட மாற்றப்படாத மைக்காவின் மேற்பரப்பின் தொடுகோணம் 0°க்கு அருகில் உள்ளது, எனவே EVNS மைக்கா மேற்பரப்பில் ஒரு குவிமாட வடிவில் பரவுகிறது. பரவும் துளிகளின் விட்டம் (a) மற்றும் உயரம் (h) ஆகியவை AFM நிலப்பரப்பிலிருந்து நேரடியாக அளவிடப்பட்டு, எங்களின் முன்பு சரிபார்க்கப்பட்ட முறையைப் பயன்படுத்தி EWNS குவிமாட பரவல் கன அளவைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்பட்டன. கப்பலில் உள்ள EWNS அதே கன அளவைக் கொண்டுள்ளது என்று கருதி, சமன்பாடு (2) ஐப் பயன்படுத்தி சமமான விட்டத்தைக் கணக்கிடலாம்:
நாங்கள் முன்பு உருவாக்கிய முறையின் அடிப்படையில், EWNS-இல் குறுகிய ஆயுள் கொண்ட ரேடிக்கல் இடைநிலைகளின் இருப்பைக் கண்டறிய எலக்ட்ரான் ஸ்பின் ரெசோனன்ஸ் (ESR) ஸ்பின் ட்ராப் பயன்படுத்தப்பட்டது. 235 mM DEPMPO(5-(டைஎத்தாக்ஸிபாஸ்போரைல்)-5-மெத்தில்-1-பைரோலின்-N-ஆக்சைடு) (Oxis International Inc., போர்ட்லேண்ட், ஓரிகான்) கரைசலைக் கொண்ட 650 μm மிட்ஜெட் ஸ்பார்ஜர் (Ace Glass, Vineland, NJ) வழியாக ஏரோசோல்கள் குமிழாக்கப்பட்டன. அனைத்து ESR அளவீடுகளும் புரூக்கர் EMX ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் (Bruker Instruments Inc. பில்லெரிகா, MA, USA) மற்றும் ஒரு பிளாட் பேனல் செல் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டன. தரவுகளைச் சேகரித்து பகுப்பாய்வு செய்ய அக்விசிட் மென்பொருள் (Bruker Instruments Inc. பில்லெரிகா, MA, USA) பயன்படுத்தப்பட்டது. ROS-இன் பண்புகளைக் கண்டறிதல் [-6.5 kV, 4.0 cm] என்ற ஒரு குறிப்பிட்ட இயக்க நிலைமைகளுக்கு மட்டுமே மேற்கொள்ளப்பட்டது. தாக்கியில் ஏற்பட்ட EWNS இழப்புகளைக் கணக்கில் கொண்ட பிறகு, SMPS-ஐப் பயன்படுத்தி EWNS செறிவுகள் அளவிடப்பட்டன.
205 டூயல் பீம் ஓசோன் மானிட்டர்™ (2B டெக்னாலஜிஸ், போல்டர், கோ)8,9,10 ஐப் பயன்படுத்தி ஓசோன் அளவுகள் கண்காணிக்கப்பட்டன.
அனைத்து EWNS பண்புகளுக்கும், சராசரி மதிப்பு அளவீட்டு மதிப்பாகவும், திட்ட விலக்கம் அளவீட்டுப் பிழையாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேம்படுத்தப்பட்ட EWNS பண்புக்கூறுகளின் மதிப்புகளை, அடிப்படை EWNS-இன் தொடர்புடைய மதிப்புகளுடன் ஒப்பிடுவதற்கு T-சோதனைகள் செய்யப்பட்டன.
படம் 2c, மேற்பரப்பில் EWNS-ஐ இலக்கு வைத்து வழங்குவதற்காகப் பயன்படுத்தக்கூடிய, முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட மற்றும் பண்புப்படுத்தப்பட்ட ஒரு நிலைமின் வீழ்படிவு (EPES) "இழுக்கும்" அமைப்பைக் காட்டுகிறது. EPES, ஒரு வலுவான மின்புலத்தின் தாக்கத்தின் கீழ், இலக்கின் மேற்பரப்பிற்கு நேரடியாக "வழிகாட்டப்படக்கூடிய" EVNS மின்னூட்டங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. EPES அமைப்பின் விவரங்கள், பைர்கியோடாகீஸ் மற்றும் குழுவினரின் சமீபத்திய வெளியீடு 11-இல் வழங்கப்பட்டுள்ளன. அதன்படி, EPES ஆனது கூம்பு வடிவ முனைகளைக் கொண்ட ஒரு 3D அச்சிடப்பட்ட PVC அறையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதன் மையத்தில் 15.24 செ.மீ இடைவெளியில் இரண்டு இணையான துருப்பிடிக்காத எஃகு (304 துருப்பிடிக்காத எஃகு, கண்ணாடிப் பூச்சு) உலோகத் தகடுகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்தத் தகடுகள் ஒரு வெளிப்புற உயர் மின்னழுத்த மூலத்துடன் (பெர்ட்ரான் 205B-10R, ஸ்பெல்மேன், ஹௌப்பேஜ், NY) இணைக்கப்பட்டன; கீழ்த் தகடு எப்போதும் நேர்மறை மின்னழுத்தத்துடனும், மேல் தகடு எப்போதும் தரையுடனும் (மிதக்கும் தரை) இணைக்கப்பட்டிருந்தது. அறையின் சுவர்கள் அலுமினியத் தகட்டால் மூடப்பட்டுள்ளன, இது துகள் இழப்பைத் தடுக்க மின்சார ரீதியாகத் தரையிடப்பட்டுள்ளது. உயர் மின்னழுத்தக் குறுக்கீட்டைத் தவிர்ப்பதற்காக, சோதனைப் பரப்புகளைக் கீழ்ப்புற உலோகத் தகட்டிற்கு மேலே உயர்த்தி வைக்கும் பிளாஸ்டிக் தாங்கிகளில் வைப்பதற்கு ஏதுவாக, இந்த அறையில் மூடப்பட்ட ஒரு முன்பக்க ஏற்றும் கதவு உள்ளது.
துணைப் படம் S111-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள, முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட நெறிமுறையின்படி, EPES-இல் EWNS-இன் படிவுத் திறன் கணக்கிடப்பட்டது.
ஒரு கட்டுப்பாட்டு அறையாக, இரண்டாவது உருளை வடிவ பாய்வு அறை ஒன்று EPES அமைப்புடன் தொடர் இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டது. அதில், EWNS-ஐ அகற்றுவதற்காக ஒரு இடைநிலை HEPA வடிகட்டி பயன்படுத்தப்பட்டது. படம் 2c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, EWNS ஏரோசால் இரண்டு உள்ளமைக்கப்பட்ட அறைகள் வழியாக உட்செலுத்தப்பட்டது. கட்டுப்பாட்டு அறைக்கும் EPES-க்கும் இடையில் உள்ள வடிகட்டி, மீதமுள்ள EWNS-ஐ அகற்றுவதால், வெப்பநிலை (T), ஒப்பு ஈரப்பதம் (RH) மற்றும் ஓசோன் அளவுகள் ஒரே மாதிரியாகப் பராமரிக்கப்படுகின்றன.
புதிய உணவுகளை மாசுபடுத்தும் முக்கியமான உணவுவழி நுண்ணுயிரிகளான ஈ. கோலை (ATCC #27325), மலக் காட்டி, சால்மோனெல்லா என்டெரிகா (ATCC #53647), உணவுவழி நோய்க்கிருமி, லிஸ்டீரியா ஹார்ம்லெஸ் (ATCC #33090), நோயை உண்டாக்கும் லிஸ்டீரியா மோனோசைட்டோஜென்ஸின் பதிலி, ATCC (மனாசாஸ், VA) இலிருந்து பெறப்பட்ட சாக்ரோமைசஸ் செரிவிசியே (ATCC #4098), கெட்டுப்போகச் செய்யும் ஈஸ்ட்டின் மாற்று, மற்றும் அதிக எதிர்ப்புத்திறன் கொண்ட செயலிழந்த பாக்டீரியாவான மைக்கோபாக்டீரியம் பாராலக்கி (ATCC #19686) ஆகியவை கண்டறியப்பட்டுள்ளன.
உங்கள் உள்ளூர் சந்தையிலிருந்து ஏதேனும் ஒரு பெட்டியில் ஆர்கானிக் திராட்சைத் தக்காளிகளை வாங்கி, பயன்படுத்தும் வரை (3 நாட்கள் வரை) 4°C வெப்பநிலையில் குளிரூட்டவும். சோதனைக்காகப் பயன்படுத்தப்பட்ட தக்காளிகள் அனைத்தும் சுமார் 1/2 அங்குல விட்டம் கொண்ட ஒரே அளவில் இருந்தன.
வளர்ப்பு, நுண்ணுயிரேற்றம், வெளிப்பாடு மற்றும் காலனி எண்ணிக்கை நெறிமுறைகள் எங்கள் முந்தைய வெளியீட்டிலும் துணைத் தரவுகளிலும் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளன. நுண்ணுயிரேற்றம் செய்யப்பட்ட தக்காளிகளை 45 நிமிடங்களுக்கு 40,000 #/cm³ என்ற அளவில் வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் EWNS-இன் செயல்திறன் மதிப்பிடப்பட்டது. சுருக்கமாக, t = 0 நிமிட நேரத்தில் உயிர் பிழைத்த நுண்ணுயிரிகளை மதிப்பிடுவதற்கு மூன்று தக்காளிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. மூன்று தக்காளிகள் EPES-இல் வைக்கப்பட்டு 40,000 #/cc அளவில் EWNS-க்கு வெளிப்படுத்தப்பட்டன (EWNS-க்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட தக்காளிகள்), மீதமுள்ள மூன்று தக்காளிகள் கட்டுப்பாட்டு அறையில் வைக்கப்பட்டன (கட்டுப்பாட்டுத் தக்காளிகள்). இரு குழுக்களிலும் உள்ள தக்காளிகளுக்குக் கூடுதல் செயலாக்கம் எதுவும் மேற்கொள்ளப்படவில்லை. EWNS-இன் விளைவை மதிப்பிடுவதற்காக, 45 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு EWNS-க்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட தக்காளிகளும் கட்டுப்பாட்டுத் தக்காளிகளும் அகற்றப்பட்டன.
ஒவ்வொரு சோதனையும் மும்முறை மேற்கொள்ளப்பட்டது. துணைத் தரவுகளில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள நெறிமுறையின்படி தரவுப் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது.
EWNS-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட மாதிரிகள் (40,000 #/cm3 EWNS ஏரோசல் செறிவில் 45 நிமிடங்கள்) மற்றும் கதிர்வீச்சுக்கு உட்படாத தீங்கற்ற பாக்டீரியாக்களான ஈ. கோலை, சால்மோனெல்லா என்டெரிகா மற்றும் லாக்டோபேசிலஸ் ஆகியவற்றின் மாதிரிகளைப் படியவைப்பதன் மூலம் செயலிழப்பு வழிமுறைகள் மதிப்பிடப்பட்டன. துகள்கள் அறை வெப்பநிலையில் 2 மணி நேரத்திற்கு 0.1 M சோடியம் ககோடைலேட் தாங்கல் கரைசலில் (pH 7.4) உள்ள 2.5% குளுடரால்டிஹைட், 1.25% பாராஃபார்மால்டிஹைட் மற்றும் 0.03% பிக்ரிக் அமிலம் ஆகியவற்றில் நிலைப்படுத்தப்பட்டன. கழுவிய பிறகு, 1% ஆஸ்மியம் டெட்ராக்சைடு (OsO4)/1.5% பொட்டாசியம் ஃபெரோசயனைடு (KFeCN6) கொண்டு 2 மணி நேரம் பிந்தைய நிலைப்படுத்தல் செய்யப்பட்டது, தண்ணீரில் 3 முறை கழுவி, 1% யுரேனைல் அசிடேட்டில் 1 மணி நேரம் ஊறவைக்கப்பட்டது, பின்னர் தண்ணீரில் இரண்டு முறை கழுவப்பட்டு, அதன்பின் 50%, 70%, 90%, 100% ஆல்கஹாலில் 10 நிமிடங்களுக்கு நீர் நீக்கம் செய்யப்பட்டது. பின்னர், மாதிரிகள் 1 மணி நேரத்திற்கு புரோப்பிலீன் ஆக்சைடில் வைக்கப்பட்டு, புரோப்பிலீன் ஆக்சைடு மற்றும் TAAP எப்போன் (மரிவாக் கனடா இன்க். செயின்ட் லாரன்ட், CA) ஆகியவற்றின் 1:1 கலவையால் செறிவூட்டப்பட்டன. மாதிரிகள் TAAB எப்போனில் பதிக்கப்பட்டு, 60°C வெப்பநிலையில் 48 மணி நேரம் பாலிமரைஸ் செய்யப்பட்டன. பதப்படுத்தப்பட்ட துகள் வடிவ ரெசின் வெட்டப்பட்டு, AMT 2k CCD கேமரா (அட்வான்ஸ்டு மைக்ரோஸ்கோபி டெக்னிக்ஸ், கார்ப்., வோபர்ன், மாசசூசெட்ஸ், USA) பொருத்தப்பட்டிருந்த JEOL 1200EX (JEOL, டோக்கியோ, ஜப்பான்) என்ற வழக்கமான டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப்பைப் பயன்படுத்தி TEM மூலம் காட்சிப்படுத்தப்பட்டது.
அனைத்து சோதனைகளும் மும்முறை மேற்கொள்ளப்பட்டன. ஒவ்வொரு நேரப் புள்ளிக்கும், பாக்டீரியா கழுவல்கள் மும்முறை இடப்பட்டன, இதன் விளைவாக ஒரு புள்ளிக்கு மொத்தம் ஒன்பது தரவுப் புள்ளிகள் கிடைத்தன, அவற்றின் சராசரியானது அந்தக் குறிப்பிட்ட நுண்ணுயிரிக்கான பாக்டீரியா செறிவாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. திட்ட விலக்கம் அளவீட்டுப் பிழையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. அனைத்துப் புள்ளிகளும் கணக்கில் கொள்ளப்படும்.
t = 0 நிமிடத்துடன் ஒப்பிடும்போது பாக்டீரியாவின் செறிவில் ஏற்பட்ட குறைவின் மடக்கையானது பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது:
இதில் C0 என்பது நேரம் 0-இல் (அதாவது, மேற்பரப்பு காய்ந்த பிறகு ஆனால் அறைக்குள் வைக்கப்படுவதற்கு முன்பு) கட்டுப்பாட்டு மாதிரியில் உள்ள பாக்டீரியாவின் செறிவு மற்றும் Cn என்பது n நிமிட வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு மேற்பரப்பில் உள்ள பாக்டீரியாவின் செறிவு ஆகும்.
45 நிமிட வெளிப்பாட்டின் போது பாக்டீரியாக்களின் இயற்கையான சிதைவைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள, 45 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு கட்டுப்பாட்டுடன் ஒப்பிடும்போது ஏற்பட்ட மடக்கைக் குறைப்பு பின்வருமாறு கணக்கிடப்பட்டது:
இதில் Cn என்பது n நேரத்தில் கட்டுப்பாட்டு மாதிரியில் உள்ள பாக்டீரியாவின் செறிவு மற்றும் Cn-Control என்பது n நேரத்தில் கட்டுப்பாட்டு பாக்டீரியாவின் செறிவு ஆகும். தரவுகள், கட்டுப்பாட்டுடன் (EWNS வெளிப்பாடு இல்லாதது) ஒப்பிடும்போது ஒரு மடக்கைக் குறைப்பாக வழங்கப்படுகின்றன.
இந்த ஆய்வின் போது, ​​ஊசிக்கும் எதிர் மின்முனைக்கும் இடையிலான மின்னழுத்தம் மற்றும் தூரத்தின் பல சேர்க்கைகள், டெய்லர் கூம்பு உருவாக்கம், டெய்லர் கூம்பு நிலைத்தன்மை, EWNS உற்பத்தி நிலைத்தன்மை மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் உருவாக்கும் தன்மை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டன. பல்வேறு சேர்க்கைகள் துணை அட்டவணை S1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. நிலையான மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் உருவாக்கக்கூடிய பண்புகளைக் (டெய்லர் கூம்பு, EWNS உருவாக்கம் மற்றும் காலப்போக்கில் நிலைத்தன்மை) காட்டும் இரண்டு நிகழ்வுகள் விரிவான ஆய்வுக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன. படம் 3-இல், இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் ROS-இன் மின்னூட்டம், அளவு மற்றும் உள்ளடக்கம் ஆகியவற்றின் முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. முடிவுகள் அட்டவணை 1-இலும் சுருக்கமாகக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. குறிப்புக்காக, படம் 3 மற்றும் அட்டவணை 1 ஆகிய இரண்டிலும், முன்னர் தொகுக்கப்பட்ட, மேம்படுத்தப்படாத EWNS8, 9, 10, 11 (அடிப்படை-EWNS)-இன் பண்புகளும் அடங்கும். இருமுனை t-சோதனையைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்ட புள்ளிவிவர முக்கியத்துவக் கணக்கீடுகள் துணை அட்டவணை S2-இல் மீண்டும் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. கூடுதலாக, எதிர் மின்முனை மாதிரித் துளையின் விட்டம் (D) மற்றும் தரை மின்முனைக்கும் முனைக்கும் இடையிலான தூரம் (L) ஆகியவற்றின் விளைவுகள் குறித்த ஆய்வுகளும் கூடுதல் தரவுகளில் அடங்கும் (துணைப் படங்கள் S2 மற்றும் S3).
(ac) AFM மூலம் அளவிடப்பட்ட அளவுப் பரவல். (df) மேற்பரப்பு மின்னூட்டப் பண்பு. (g) EPR-இன் ROS பண்புக்கூறு.
மேற்கூறிய அனைத்து நிலைமைகளிலும், அளவிடப்பட்ட அயனியாக்க மின்னோட்டம் 2 முதல் 6 μA வரையிலும், மின்னழுத்தம் -3.8 முதல் -6.5 kV வரையிலும் இருந்தது என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். இதன் விளைவாக, இந்த ஒற்றை EWNS உருவாக்கும் தொடர்புத் தொகுதிக்கான மின் நுகர்வு 50 mW-க்கும் குறைவாக இருந்தது. EWNS உயர் அழுத்தத்தில் தொகுக்கப்பட்ட போதிலும், ஓசோன் அளவுகள் மிகக் குறைவாகவே இருந்தன, அவை ஒருபோதும் 60 ppb-ஐத் தாண்டவில்லை.
துணைப் படம் S4, [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழ்நிலைகளுக்கான உருவகப்படுத்தப்பட்ட மின் புலங்களை முறையே காட்டுகிறது. [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழ்நிலைகளுக்கு, புலக் கணக்கீடுகள் முறையே 2 × 10⁵ V/m மற்றும் 4.7 × 10⁵ V/m ஆகும். இது எதிர்பார்க்கப்பட்டதே, ஏனெனில் இரண்டாவது நேர்வில் மின்னழுத்த-தொலைவு விகிதம் மிகவும் அதிகமாக உள்ளது.
படம் 3a,b-இல் AFM8-ஐக் கொண்டு அளவிடப்பட்ட EWNS-இன் விட்டம் காட்டப்பட்டுள்ளது. கணக்கிடப்பட்ட சராசரி EWNS விட்டங்கள், [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] திட்டங்களுக்கு முறையே 27 nm மற்றும் 19 nm ஆக இருந்தன. [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழ்நிலைகளுக்கு, பரவல்களின் வடிவியல் திட்ட விலக்கங்கள் முறையே 1.41 மற்றும் 1.45 ஆக உள்ளன, இது ஒரு குறுகிய அளவுப் பரவலைக் குறிக்கிறது. சராசரி அளவு மற்றும் வடிவியல் திட்ட விலக்கம் ஆகிய இரண்டும், முறையே 25 nm மற்றும் 1.41 என்ற அளவில், அடிப்படை EWNS-க்கு மிக நெருக்கமாக உள்ளன. படம் 3c-இல், அதே முறையைப் பயன்படுத்தி அதே நிபந்தனைகளின் கீழ் அளவிடப்பட்ட அடிப்படை EWNS-இன் அளவுப் பரவல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
படம் 3d,e-இல் மின்னூட்டப் பண்புக்கூறுகளின் முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. தரவுகள், செறிவு (#/cm³) மற்றும் மின்னோட்டம் (I) ஆகியவற்றின் ஒரே நேரத்தில் எடுக்கப்பட்ட 30 அளவீடுகளின் சராசரி அளவீடுகளாகும். இந்தப் பகுப்பாய்வின்படி, EWNS-இன் சராசரி மின்னூட்டம் [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] ஆகியவற்றுக்கு முறையே 22 ± 6 e- மற்றும் 44 ± 6 e- ஆக உள்ளது. அடிப்படை EWNS (10 ± 2 e-) உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இவை குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக மேற்பரப்பு மின்னூட்டங்களைக் கொண்டுள்ளன; இது [-6.5 kV, 4.0 cm] சூழலை விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகவும், [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழலை விட நான்கு மடங்கு அதிகமாகவும் உள்ளது. படம் 3f, அடிப்படை-EWNS-க்கான மின்னூட்டத் தரவுகளைக் காட்டுகிறது.
EWNS எண்ணிக்கையின் செறிவு வரைபடங்களிலிருந்து (துணைப் படங்கள் S5 மற்றும் S6), [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழ்நிலையை விட [-6.5 kV, 4.0 cm] சூழ்நிலையில் கணிசமாக அதிக துகள்கள் இருப்பதைக் காணலாம். மேலும், EWNS எண்ணிக்கை செறிவு 4 மணி நேரம் வரை கண்காணிக்கப்பட்டது (துணைப் படங்கள் S5 மற்றும் S6) என்பதும் குறிப்பிடத்தக்கது; இதில், இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் EWNS உருவாக்க நிலைத்தன்மை ஒரே அளவிலான துகள் எண்ணிக்கை செறிவைக் காட்டியது.
படம் 3g-இல், [-6.5 kV, 4.0 cm]-இல் மேம்படுத்தப்பட்ட EWNS கட்டுப்பாட்டை (பின்னணி) கழித்த பிறகு கிடைக்கும் EPR நிறமாலை காட்டப்பட்டுள்ளது. ROS நிறமாலைகள், முன்னர் வெளியிடப்பட்ட ஒரு படைப்பில் உள்ள அடிப்படை-EWNS காட்சியுடனும் ஒப்பிடப்பட்டன. சுழல் பொறிகளுடன் வினைபுரியும் EWNS-களின் எண்ணிக்கை 7.5 × 10⁴ EWNS/s எனக் கணக்கிடப்பட்டது, இது முன்னர் வெளியிடப்பட்ட அடிப்படை-EWNS⁸-ஐப் போன்றது. EPR நிறமாலைகள் இரண்டு வகையான ROS-களின் இருப்பைத் தெளிவாகக் காட்டின; இதில் O²⁻ பிரதான இனமாகவும், OH• குறைவாகவும் காணப்பட்டது. மேலும், உச்சங்களின் செறிவுகளை நேரடியாக ஒப்பிட்டுப் பார்த்ததில், அடிப்படை EWNS-ஐ விட மேம்படுத்தப்பட்ட EWNS-இல் ROS உள்ளடக்கம் கணிசமாக அதிகமாக இருந்தது தெரியவந்தது.
படம் 4, EPES-இல் EWNS-இன் படிவுத் திறனைக் காட்டுகிறது. தரவுகள் அட்டவணை I-இலும் தொகுக்கப்பட்டு, அசல் EWNS தரவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டுள்ளன. இரண்டு EWNS நிகழ்வுகளிலும், 3.0 kV என்ற குறைந்த மின்னழுத்தத்தில்கூட படிவு கிட்டத்தட்ட 100% ஆக உள்ளது. பொதுவாக, மேற்பரப்பு மின்னூட்ட மாற்றத்தைப் பொருட்படுத்தாமல், 100% படிவுக்கு 3.0 kV போதுமானது. இதே நிலைமைகளின் கீழ், அடிப்படை-EWNS-இன் படிவுத் திறன், அவற்றின் குறைந்த மின்னூட்டத்தின் (ஒரு EWNS-க்கு சராசரியாக 10 எலக்ட்ரான்கள்) காரணமாக 56% மட்டுமே இருந்தது.
படம் 5 மற்றும் அட்டவணை 2-இல், உகந்த பயன்முறையில் [-6.5 kV, 4.0 cm] சுமார் 40,000 #/cm3 EWNS-க்கு 45 நிமிடங்கள் வெளிப்படுத்தப்பட்ட பிறகு, தக்காளியின் மேற்பரப்பில் இடப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளின் செயலிழப்பு மதிப்பு சுருக்கமாகக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இடப்பட்ட E. coli மற்றும் Lactobacillus innocuous ஆகியவை 45 நிமிட வெளிப்பாட்டின் போது 3.8 லாக்ஸ் குறிப்பிடத்தக்கக் குறைவைக் காட்டின. அதே நிலைமைகளின் கீழ், S. enterica 2.2-லாக்ஸ் குறைவையும், S. cerevisiae மற்றும் M. parafortutum ஆகியவை 1.0-லாக்ஸ் குறைவையும் கொண்டிருந்தன.
எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிப் படங்கள் (படம் 6), தீங்கற்ற எஸ்செரிச்சியா கோலி, ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கஸ் மற்றும் லாக்டோபேசில்லஸ் செல்களில் EWNS-ஆல் தூண்டப்பட்டு, அவற்றின் செயலிழப்புக்கு வழிவகுக்கும் இயற்பியல் மாற்றங்களைச் சித்தரிக்கின்றன. கட்டுப்பாட்டு பாக்டீரியாக்கள் சிதைவடையாத செல் சவ்வுகளைக் கொண்டிருந்தன, அதேசமயம் வெளிப்படுத்தப்பட்ட பாக்டீரியாக்கள் சேதமடைந்த வெளிச்சவ்வுகளைக் கொண்டிருந்தன.
கட்டுப்பாட்டு மற்றும் வெளிப்படுத்தப்பட்ட பாக்டீரியாக்களின் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிப் படமெடுத்தல், சவ்வு சேதத்தை வெளிப்படுத்தியது.
மேம்படுத்தப்பட்ட EWNS-இன் இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகள் குறித்த தரவுகள், முன்னர் வெளியிடப்பட்ட EWNS அடிப்படைத் தரவுகளுடன்8,9,10,11 ஒப்பிடும்போது, ​​EWNS-இன் பண்புகள் (மேற்பரப்பு மின்னூட்டம் மற்றும் ROS உள்ளடக்கம்) குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்பட்டுள்ளன என்பதைக் கூட்டாகக் காட்டுகின்றன. மறுபுறம், அவற்றின் அளவு நானோமீட்டர் வரம்பிலேயே இருந்தது, இது முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட முடிவுகளைப் போலவே இருந்தது, இதனால் அவை நீண்ட காலத்திற்கு காற்றில் நிலைத்திருக்க முடிந்தது. காணப்பட்ட பல்பரவல் தன்மையை, EWNS-இன் அளவைத் தீர்மானிக்கும் மேற்பரப்பு மின்னூட்ட மாற்றங்கள், ரேலே விளைவின் சீரற்ற தன்மை மற்றும் சாத்தியமான ஒன்றிணைதல் ஆகியவற்றால் விளக்க முடியும். இருப்பினும், நீல்சன் மற்றும் குழுவினர் 22 விவரித்தபடி, அதிக மேற்பரப்பு மின்னூட்டம், நீர்த்துளியின் மேற்பரப்பு ஆற்றல்/இழுவிசையை திறம்பட அதிகரிப்பதன் மூலம் ஆவியாவலைக் குறைக்கிறது. எங்களின் முந்தைய வெளியீட்டில்8, இந்தக் கோட்பாடு நுண்துளிகள் 22 மற்றும் EWNS-க்கு சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. காலப்போக்கில் ஏற்படும் மின்னூட்ட இழப்பும் அளவைப் பாதிக்கலாம் மற்றும் காணப்பட்ட அளவுப் பரவலுக்கு பங்களிக்கலாம்.
கூடுதலாக, சூழ்நிலையைப் பொறுத்து, ஒரு கட்டமைப்பிற்கான மின்னூட்டம் சுமார் 22-44 e- ஆகும், இது ஒரு கட்டமைப்பிற்கு சராசரியாக 10 ± 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட அடிப்படை EWNS உடன் ஒப்பிடும்போது கணிசமாக அதிகமாகும். இருப்பினும், இது EWNS-இன் சராசரி மின்னூட்டம் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். செட்டோ மற்றும் பலர். மின்னூட்டம் சீரற்றதாகவும், லாக்-நார்மல் பரவலைப் பின்பற்றுவதாகவும் காட்டப்பட்டுள்ளது²¹. எங்களின் முந்தைய ஆய்வுடன் ஒப்பிடுகையில், மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை இருமடங்காக்குவது, EPES அமைப்பில் படிவுத் திறனை கிட்டத்தட்ட 100% ஆக இருமடங்காக்குகிறது¹¹.