Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவு கொண்ட உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள். சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை முடக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். மேலும், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதி செய்வதற்காக, நாங்கள் இந்தத் தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காட்டுகிறோம்.
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 இனங்கள் (ROS) நிறைந்தும் காணப்படுகின்றன. 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. EWNS-இன் பண்புகளான மின்னூட்டம், அளவு மற்றும் ROS உள்ளடக்கம் ஆகியவை நவீன பகுப்பாய்வு முறைகளைப் பயன்படுத்தி வகைப்படுத்தப்பட்டன. மேலும், அவற்றின் நுண்ணுயிரிகளைச் செயலிழக்கச் செய்யும் திறனை மதிப்பிடுவதற்காக, எஸ்செரிச்சியா கோலி, சால்மோனெல்லா என்டெரிகா, லிஸ்டீரியா இன்னோகுவா, மைக்கோபாக்டீரியம் பாரா ஃபோர்டிட்டம் மற்றும் சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியே போன்ற உணவு நுண்ணுயிரிகள் இயற்கை முறையில் விளைந்த திராட்சைத் தக்காளிகளின் மேற்பரப்பில் இடப்பட்டன. இங்கு வழங்கப்பட்டுள்ள முடிவுகள், EWNS-இன் பண்புகளைத் தொகுப்பின்போதே நுட்பமாகச் சரிசெய்ய முடியும் என்பதையும், அதன் விளைவாகச் செயலிழக்கச் செய்யும் திறன் பன்மடங்கு அதிகரிக்கிறது என்பதையும் நிரூபிக்கின்றன. குறிப்பாக, மேற்பரப்பு மின்னூட்டம் நான்கு மடங்கு அதிகரித்ததுடன், ROS-இன் உள்ளடக்கமும் அதிகரித்தது. நுண்ணுயிரிகளை அகற்றும் வீதமானது, நுண்ணுயிரிகளைப் பொறுத்து மாறுபட்டதுடன், 40,000 #/cm3 EWNS ஏரோசால் அளவிற்கு 45 நிமிடங்கள் வெளிப்படுத்தப்பட்ட பிறகு 1.0 முதல் 3.8 log வரை இருந்தது.
நோய்க்கிருமிகள் அல்லது அவற்றின் நச்சுக்களை உட்கொள்வதால் ஏற்படும் உணவுவழி நோய்களுக்கு நுண்ணுயிரிக் கலப்படம் முக்கிய காரணமாகும். அமெரிக்காவில் மட்டும் ஒவ்வொரு ஆண்டும் உணவுவழி நோய்களால் சுமார் 76 மில்லியன் நோய்களும், 325,000 மருத்துவமனைச் சேர்க்கைகளும், 5,000 இறப்புகளும் ஏற்படுகின்றன¹. மேலும், அமெரிக்காவில் பதிவாகும் அனைத்து உணவுவழி நோய்களிலும் 48 சதவீதத்திற்கு, புதிய விளைபொருட்களின் அதிகரித்த நுகர்வே காரணம் என்று அமெரிக்க வேளாண்மைத் துறை (USDA) மதிப்பிடுகிறது². அமெரிக்காவில் உணவுவழி நோய்க்கிருமிகளால் ஏற்படும் நோய் மற்றும் இறப்புக்கான 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, புதிய விளைபொருட்கள் குறுக்கு-மாசுபாட்டிற்கு உள்ளாகும் வகையில் தொடர்ச்சியாகச் செயல்படுத்தப்படுவதற்குப் பதிலாக, உற்பத்திச் சங்கிலியில் உள்ள குறிப்பிட்ட சில முக்கியக் கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளிகளில் (CCPs) (பொதுவாக அறுவடைக்குப் பிறகும் மற்றும்/அல்லது பொதியிடும் போதும்) மட்டுமே முக்கியமாகச் செயல்படுத்தப்படுகின்றன⁷. உணவுவழி நோய்கள் மற்றும் உணவு கெட்டுப்போதலைச் சிறப்பாகக் கட்டுப்படுத்த நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தலையீடுகள் தேவைப்படுகின்றன. மேலும், இவை பண்ணையிலிருந்து மேசை வரையிலான தொடர் முழுவதும் பயன்படுத்தப்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன. குறைவான பாதிப்பு மற்றும் செலவு.
செயற்கை நீர் நானோ கட்டமைப்புகளை (EWNS) பயன்படுத்தி, மேற்பரப்புகளிலும் காற்றிலும் உள்ள பாக்டீரியாக்களைச் செயலிழக்கச் செய்வதற்காக, நானோ தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட, இரசாயனமற்ற ஒரு நுண்ணுயிரெதிர்ப்புத் தளம் சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. EVNS-ஐத் தொகுப்பதற்கு, எலக்ட்ரோஸ்ப்ரே மற்றும் நீர் அயனியாக்கம் ஆகிய இரண்டு இணை செயல்முறைகள் பயன்படுத்தப்பட்டன (படம் 1a). EWNS-க்கு தனித்துவமான இயற்பியல் மற்றும் உயிரியல் பண்புகளின் தொகுப்பு இருப்பதாக முன்னர் காட்டப்பட்டுள்ளது8,9,10. EWNS-இல் ஒரு கட்டமைப்பிற்கு சராசரியாக 10 எலக்ட்ரான்களும், சராசரியாக 25 நானோமீட்டர் அளவும் உள்ளன (படம் 1b,c)8,9,10. மேலும், எலக்ட்ரான் சுழற்சி ஒத்ததிர்வு (ESR) ஆய்வில், EWNS-இல் அதிக அளவு வினைத்திறன் கொண்ட ஆக்சிஜன் இனங்கள் (ROS), முக்கியமாக ஹைட்ராக்சில் (OH•) மற்றும் சூப்பராக்சைடு (O2-) ரேடிக்கல்கள் உள்ளன என்பது தெரியவந்தது (படம் 1c)8. EWNS காற்றில் நீண்ட நேரம் நிலைத்திருந்து, காற்றில் மிதக்கும் மற்றும் மேற்பரப்புகளில் உள்ள நுண்ணுயிரிகளுடன் மோதி, அவற்றின் ROS சுமையை வழங்கி, நுண்ணுயிரிகளைச் செயலிழக்கச் செய்கின்றன (படம் 1d). இந்த முந்தைய ஆய்வுகள், EWNS ஆனது மேற்பரப்புகளிலும் காற்றிலும் உள்ள மைக்கோபாக்டீரியா உள்ளிட்ட, பொது சுகாதார முக்கியத்துவம் வாய்ந்த பல்வேறு கிராம்-எதிர்மறை மற்றும் கிராம்-நேர்மறை பாக்டீரியாக்களுடன் வினைபுரிந்து அவற்றைச் செயலிழக்கச் செய்ய முடியும் என்பதையும் காட்டின8,9. செல் சவ்வு சிதைவடைவதால் இந்தச் செயலிழப்பு ஏற்படுகிறது என்பதை டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி காட்டியது. கூடுதலாக, தீவிர உள்ளிழுத்தல் ஆய்வுகள், அதிக அளவிலான EWNS நுரையீரல் பாதிப்பையோ அல்லது அழற்சியையோ ஏற்படுத்தாது என்பதைக் காட்டியுள்ளன8.
(அ) ​​திரவம் உள்ள ஒரு நுண்குழாய்க்கும் எதிர் மின்முனைக்கும் இடையில் உயர் மின்னழுத்தம் செலுத்தப்படும்போது மின் தெளிப்பு ஏற்படுகிறது. (ஆ) உயர் மின்னழுத்தத்தைச் செலுத்துவதால் 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) EWNS-கள் அவற்றின் நானோ அளவிலான தன்மை காரணமாக 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, இலக்கு வைக்கப்பட்ட விநியோகத்திற்காக EWNS மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை ஒரு மின்புலத்துடன் இணைத்துப் பயன்படுத்தலாம் என்றும் காட்டப்பட்டுள்ளது. மிக முக்கியமாக, சுமார் 50,000#/cm³¹¹ செறிவில் EWNS-க்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட 90 நிமிடங்களுக்குள், E. coli மற்றும் Listeria போன்ற பல்வேறு உணவு நுண்ணுயிரிகளுக்கு எதிரான இயற்கை தக்காளியின் செயல்பாட்டில் சுமார் 1.4 log குறைப்பு என்ற நம்பிக்கையூட்டும் ஆரம்ப முடிவு காணப்பட்டது. கூடுதலாக, கட்டுப்பாட்டு தக்காளியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஆரம்பகட்ட புலன்வழி மதிப்பீட்டு சோதனைகள் எந்தவொரு புலன்வழி விளைவையும் காட்டவில்லை. இந்த ஆரம்பகட்ட செயலிழப்பு முடிவுகள், 50,000#/cc³¹ என்ற மிகக் குறைந்த EWNS அளவுகளில்கூட உணவுப் பாதுகாப்பிற்கு உறுதியளித்தாலும், தொற்று மற்றும் கெட்டுப்போகும் அபாயத்தை மேலும் குறைக்க, அதிக செயலிழப்புத் திறன் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பது தெளிவாகிறது.
இங்கு, EWNS-களின் தொகுப்பு அளவுருக்களை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்கும், அவற்றின் பாக்டீரியா எதிர்ப்புத் திறனை மேம்படுத்துவதற்காக இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளை உகந்ததாக்குவதற்கும் ஒரு EWNS உருவாக்கும் 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. E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae மற்றும் M. parafortuitum போன்ற பொதுவான உணவு நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்தி, நவீன பகுப்பாய்வு முறைகள் மூலம் உகந்த இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளின் (அளவு, மின்னூட்டம் மற்றும் ROS உள்ளடக்கம்) பண்பறிதல் செய்யப்படும்.
உயர் தூய்மை நீரை (18 MΩ cm–1) ஒரே நேரத்தில் மின் தெளிப்பு மற்றும் அயனியாக்கம் செய்வதன் மூலம் EVNS தொகுக்கப்பட்டது. மின்சார அணுவாக்கி 12 பொதுவாக திரவங்கள் மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அளவுள்ள செயற்கை பாலிமர் மற்றும் பீங்கான் துகள்கள் 13 மற்றும் இழைகள் 14 ஆகியவற்றை அணுவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
முந்தைய வெளியீடுகள் 8, 9, 10, 11-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு வழக்கமான சோதனையில், ஒரு உலோக நுண்குழாய்க்கும் தரைப்படுத்தப்பட்ட எதிர் மின்முனைக்கும் இடையில் உயர் மின்னழுத்தம் செலுத்தப்படுகிறது. இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​இரண்டு வெவ்வேறு நிகழ்வுகள் நிகழ்கின்றன: 1) எலக்ட்ரோஸ்ப்ரே மற்றும் 2) நீரின் 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 கோட்பாட்டின்படி¹⁶ தொடர்ந்து சிறிய துகள்களாக உடைகின்றன. அதே நேரத்தில், ஒரு வலுவான மின்புலம் சில நீர் மூலக்கூறுகளைப் பிளவுபடுத்தி எலக்ட்ரான்களைப் பிரித்தெடுக்கச் செய்கிறது (அயனியாக்கம்), இதன் மூலம் அதிக அளவு வினைத்திறன் கொண்ட ஆக்சிஜன் இனங்களை (ROS)¹⁷ உருவாக்குகிறது. ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்பட்ட ROS¹⁸ பொட்டலங்கள் EWNS-இல் (படம் 1c) உறைக்குள் இடப்பட்டன.
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 ஊசிக்கு (உலோக நுண்குழாய்) செலுத்தப்பட்டது. படம் 2b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பாட்டிலின் உள்ளே உள்ள காற்று அழுத்தத்தால் நீரின் ஓட்டம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த ஊசி, எதிர் மின்முனையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்கு கைமுறையாக சரிசெய்யக்கூடிய ஒரு டெஃப்ளான் கன்சோலுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எதிர் மின்முனை என்பது மாதிரி எடுப்பதற்காக நடுவில் ஒரு துளையுடன் கூடிய, மெருகூட்டப்பட்ட அலுமினிய வட்டு ஆகும். எதிர் மின்முனைக்குக் கீழே ஒரு அலுமினிய மாதிரி புனல் உள்ளது, இது ஒரு மாதிரித் துளை வழியாக (படம் 2b) மீதமுள்ள சோதனை அமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. துகள் மாதிரி எடுப்பைக் கெடுக்கக்கூடிய மின்னூட்டக் குவிப்பைத் தவிர்ப்பதற்காக, அனைத்து மாதிரி எடுக்கும் கூறுகளும் மின்சார ரீதியாக நிலத்தொடர்பு செய்யப்பட்டுள்ளன.
(அ) ​​பொறியியல் நீர் நானோகட்டமைப்பு உருவாக்கும் அமைப்பு (EWNS). (ஆ) மாதிரி சேகரிப்பான் மற்றும் மின் தெளிப்பு அலகின் குறுக்கு வெட்டுத் 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 குறிக்க [V (kV), L (cm)] என்ற குறியீடுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட [V, L] தொகுப்பின் நிலையான டெய்லர் கூம்பைப் பெறுவதற்கு நீரின் ஓட்டத்தைச் சரிசெய்யவும். இந்த ஆய்வின் நோக்கங்களுக்காக, எதிர் மின்முனையின் துளை (D) 0.5 அங்குலமாக (1.29 செ.மீ) அமைக்கப்பட்டது.
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 அளவிட ஸ்கேனிங் மொபிலிட்டி பார்ட்டிக்கிள் சைசர் (SMPS, மாடல் 3936, TSI, ஷோர்வியூ, மினசோட்டா) உடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டது. மேலும், ஏரோசல் பாய்வுகளை அளவிட ஃபாரடே ஏரோசல் எலக்ட்ரோமீட்டர் (TSI, மாடல் 3068B, ஷோர்வியூ, அமெரிக்கா) உடன் பயன்படுத்தப்பட்டது, இது எங்கள் முந்தைய வெளியீடு9 இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. SMPS மற்றும் ஏரோசல் எலக்ட்ரோமீட்டர் இரண்டும் 0.5 L/min பாய்வு விகிதத்தில் மாதிரிகளை எடுத்தன (மொத்த மாதிரி பாய்வு 1 L/min). துகள் செறிவுகள் மற்றும் ஏரோசல் பாய்வுகள் 120 விநாடிகளுக்கு அளவிடப்பட்டன. இந்த அளவீட்டை 30 முறை மீண்டும் செய்யவும். மொத்த ஏரோசல் மின்னூட்டம் மின்னோட்ட அளவீடுகளிலிருந்து கணக்கிடப்படுகிறது, மேலும் சராசரி EWNS மின்னூட்டம் மாதிரி எடுக்கப்பட்ட மொத்த EWNS துகள்களின் எண்ணிக்கையிலிருந்து மதிப்பிடப்படுகிறது. EWNS-இன் சராசரி செலவை சமன்பாடு (1) ஐப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:
இதில் IEl என்பது அளவிடப்பட்ட மின்னோட்டம், NSMPS என்பது SMPS மூலம் அளவிடப்பட்ட எண் செறிவு, மற்றும் φEl என்பது எலக்ட்ரோமீட்டருக்கான பாய்வு விகிதம் ஆகும்.
சாரீர ஈரப்பதம் (RH) மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தைப் பாதிப்பதால், சோதனையின் போது வெப்பநிலை 21°C ஆகவும், சாரீர ஈரப்பதம் (RH) 45% ஆகவும் 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 ஸ்கேன் வீதம் 1 Hz மற்றும் ஸ்கேன் பகுதி 5 µm×5 µm ஆகும், இதில் 256 ஸ்கேன் கோடுகள் உள்ளன. அனைத்துப் படங்களும் அசைலம் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி முதல் நிலை படச் சீரமைப்புக்கு உட்படுத்தப்பட்டன (100 nm வரம்பு மற்றும் 100 pm வரம்புநிலை கொண்ட முகமூடி).
துகள்கள் ஒன்றிணைவதையும், மைக்கா மேற்பரப்பில் ஒழுங்கற்ற துளிகள் உருவாவதையும் தவிர்ப்பதற்காக, மாதிரி புனலை அகற்றி, மைக்கா மேற்பரப்பை எதிர் மின்முனையிலிருந்து 2.0 செ.மீ தூரத்தில் சராசரியாக 120 விநாடிகளுக்கு வைக்கவும். EWNS புதிதாக வெட்டப்பட்ட மைக்கா மேற்பரப்புகளில் நேரடியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது (டெட் பெல்லா, ரெட்டிங், CA). ஸ்பட்டரிங் செய்த உடனேயே, மைக்கா மேற்பரப்பு AFM ஐப் பயன்படுத்தி காட்சிப்படுத்தப்பட்டது. புதிதாக வெட்டப்பட்ட மாற்றப்படாத மைக்காவின் மேற்பரப்பு தொடர்பு கோணம் 0° க்கு அருகில் உள்ளது, எனவே EWNS மைக்கா மேற்பரப்பில் ஒரு குவிந்த வடிவத்தில் பரவுகிறது²⁰. பரவும் துளிகளின் விட்டம் (a) மற்றும் உயரம் (h) ஆகியவை AFM நிலப்பரப்பிலிருந்து நேரடியாக அளவிடப்பட்டு, எங்களின் முன்பு சரிபார்க்கப்பட்ட முறையைப் பயன்படுத்தி குவிந்த பரவல் கனஅளவான EWNS ஐக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்பட்டன⁸. உள்ளமைக்கப்பட்ட EVNS அதே கனஅளவைக் கொண்டுள்ளது என்று கருதி, சமன்பாடு (2) இலிருந்து சமமான விட்டத்தைக் கணக்கிடலாம்:
நாங்கள் முன்பு உருவாக்கிய முறையின்படி, EWNS-இல் உள்ள 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) கொண்ட ஒரு கரைசலின் வழியாக ஏரோசோல்கள் செலுத்தப்பட்டன. அனைத்து EPR அளவீடுகளும் புரூக்கர் EMX ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் (Bruker Instruments Inc. பில்லெரிகா, MA, USA) மற்றும் பிளாட் செல் அரேக்களைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டன. தரவுகளைச் சேகரித்து பகுப்பாய்வு செய்ய அக்விசிட் மென்பொருள் (Bruker Instruments Inc. பில்லெரிகா, MA, USA) பயன்படுத்தப்பட்டது. ROS பண்புக்கூறு [-6.5 kV, 4.0 cm] என்ற ஒரு குறிப்பிட்ட இயக்க நிலைமைகளுக்கு மட்டுமே செய்யப்பட்டது. இம்பாக்டரில் EWNS இழப்பைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொண்ட 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, அளவீட்டு மதிப்பு என்பது அளவீடுகளின் சராசரி ஆகும், மற்றும் அளவீட்டுப் பிழை என்பது திட்ட விலக்கம் ஆகும். மேம்படுத்தப்பட்ட EWNS பண்பின் மதிப்பை, அடிப்படை EWNS-இன் தொடர்புடைய மதிப்புடன் ஒப்பிடுவதற்கு ஒரு t-சோதனை மேற்கொள்ளப்பட்டது.
படம் 2c, முன்னர் உருவாக்கப்பட்டு, அதன் பண்புகள் ஆராயப்பட்ட, EWNS¹¹-ஐ மேற்பரப்புகளை நோக்கி இலக்கு வைக்கப் பயன்படும் ஒரு நிலைமின் வீழ்படிவு ஊடுருவல் அமைப்பை (EPES) காட்டுகிறது. EPES, ஒரு EWNS மின்னூட்டத்தை ஒரு வலிமையான மின்புலத்துடன் இணைத்து, இலக்கின் மேற்பரப்பை நேரடியாக "சுட்டிக்காட்டுகிறது". EPES அமைப்பின் விவரங்கள், பைர்கியோடாகீஸ் மற்றும் குழுவினரின்¹¹ சமீபத்திய வெளியீட்டில் வழங்கப்பட்டுள்ளன. அதன்படி, EPES ஆனது, கூம்பு வடிவ முனைகளைக் கொண்ட ஒரு 3D அச்சிடப்பட்ட PVC அறையைக் கொண்டுள்ளது. அதன் நடுவில் 15.24 செ.மீ இடைவெளியில் இரண்டு இணையான துருப்பிடிக்காத எஃகு (304 துருப்பிடிக்காத எஃகு, கண்ணாடி போன்ற பளபளப்பானது) உலோகத் தகடுகள் உள்ளன. இந்தத் தகடுகள் ஒரு வெளிப்புற உயர் மின்னழுத்த மூலத்துடன் (பெர்ட்ரான் 205B-10R, ஸ்பெல்மேன், ஹௌப்பேஜ், NY) இணைக்கப்பட்டன; கீழ்த் தகடு எப்போதும் நேர்மறையாகவும், மேல் தகடு எப்போதும் புவி இணைப்புடனும் (மிதக்கும் நிலையில்) இருந்தது. அறையின் சுவர்கள் அலுமினியத் தகட்டால் மூடப்பட்டுள்ளன, இது துகள் இழப்பைத் தடுக்க மின்சார ரீதியாகப் புவி இணைப்பு செய்யப்பட்டுள்ளது. இந்த அறையில் ஒரு மூடப்பட்ட முன்பக்க ஏற்றும் கதவு உள்ளது. இது, உயர் மின்னழுத்தக் குறுக்கீட்டைத் தவிர்ப்பதற்காக, சோதனை மேற்பரப்புகளை பிளாஸ்டிக் தாங்கிகளில் வைத்து, அவற்றை கீழ் உலோகத் தகட்டிலிருந்து மேலே தூக்க அனுமதிக்கிறது.
துணைப் படம் S111-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள, முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட நெறிமுறையின்படி, EPES-இல் EWNS-இன் படிவுத் திறன் கணக்கிடப்பட்டது.
ஒரு கட்டுப்பாட்டு அறையாக, உருளை வடிவ அறை வழியாகச் செல்லும் இரண்டாவது ஓட்டமானது, EWNS-ஐ அகற்றுவதற்காக ஒரு இடைநிலை HEPA வடிகட்டியைப் பயன்படுத்தி EPES அமைப்புடன் தொடர் இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. படம் 2c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, EWNS ஏரோசால் தொடர் இணைப்பில் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு அறைகள் வழியாக உட்செலுத்தப்பட்டது. கட்டுப்பாட்டு அறைக்கும் EPES-க்கும் இடையில் உள்ள வடிகட்டியானது, மீதமுள்ள EWNS-ஐ அகற்றுவதால், வெப்பநிலை (T), ஒப்பு ஈரப்பதம் (RH) மற்றும் ஓசோன் அளவுகள் ஒரே மாதிரியாகப் பராமரிக்கப்படுகின்றன.
புதிய விளைபொருட்களை மாசுபடுத்தும் முக்கியமான உணவுவழி நுண்ணுயிரிகள் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. அவற்றுள், மலக் காட்டியான எஸ்செரிச்சியா கோலி (ATCC #27325), உணவுவழி நோய்க்கிருமியான சால்மோனெல்லா என்டெரிகா (ATCC #53647), நோயை உண்டாக்கும் லிஸ்டீரியா மோனோசைட்டோஜென்ஸுக்கு மாற்றான லிஸ்டீரியா இன்னோகுவா (ATCC #33090), கெட்டுப்போகச் செய்யும் ஈஸ்ட்டுக்கு மாற்றான சாக்ரோமைசஸ் செரிவிசியே (ATCC #4098), மற்றும் அதிக எதிர்ப்புத்திறன் கொண்ட உயிருள்ள பாக்டீரியாவான மைக்கோபாக்டீரியம் பாராஃபார்ச்சூடஸ் (ATCC #19686) ஆகியவை அடங்கும். இவை ATCC (மனாசாஸ், வர்ஜீனியா) நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன.
உங்கள் உள்ளூர் சந்தையிலிருந்து இயற்கை திராட்சைத் தக்காளிப் பெட்டிகளைத் தோராயமாக வாங்கி, பயன்படுத்தும் வரை (3 நாட்கள் வரை) 4°C வெப்பநிலையில் குளிரூட்டவும். பரிசோதனை செய்வதற்காக, சுமார் 1/2 அங்குல விட்டம் கொண்ட ஒரே அளவிலான தக்காளிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
அடைகாத்தல், நுண்ணுயிரேற்றம், வெளிப்படுத்துதல் மற்றும் காலனி எண்ணிக்கை ஆகியவற்றுக்கான நெறிமுறைகள் எங்கள் முந்தைய வெளியீடுகளில் விரிவாகக் கூறப்பட்டுள்ளன, மேலும் துணைத் தரவு 11-இல் விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளன. 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), மற்ற மூன்று தக்காளிகள் கட்டுப்பாட்டு அறையில் வைக்கப்பட்டன (கட்டுப்பாட்டுத் தக்காளிகள்). எந்தவொரு தக்காளி குழுவும் கூடுதல் செயலாக்கத்திற்கு உட்படுத்தப்படவில்லை. 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.
செயலிழப்பு வழிமுறைகளை மதிப்பிடுவதற்காக, EWNS-க்கு (45 நிமிடம், EWNS ஏரோசல் செறிவு 40,000 #/cm3) உட்படுத்தப்பட்ட மற்றும் உட்படுத்தப்படாத E. coli, Enterobacter, மற்றும் L. innocua பாக்டீரியா மாதிரிகள் வீழ்படிவாக்கப்பட்டன. அந்த வீழ்படிவு, 2.5% குளுடரால்டிஹைட், 1.25% பாராஃபார்மால்டிஹைட் மற்றும் 0.03% பிக்ரிக் அமிலம் ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு நிலைநிறுத்தியுடன், 0.1 M சோடியம் ககோடைலேட் கரைசலில் (pH 7.4) அறை வெப்பநிலையில் 2 மணி நேரம் நிலைநிறுத்தப்பட்டது. கழுவிய பிறகு, அவை 1% ஆஸ்மியம் டெட்ராக்சைடு (OsO4)/1.5% பொட்டாசியம் ஃபெரோசயனைடு (KFeCN6) கொண்டு 2 மணி நேரம் நிலைநிறுத்தப்பட்டு, தண்ணீரால் 3 முறை கழுவப்பட்டு, 1% யுரேனைல் அசிடேட்டில் 1 மணி நேரம் ஊறவைக்கப்பட்டு, பின்னர் தண்ணீரால் இருமுறை கழுவப்பட்டன. அதனைத் தொடர்ந்து, 50%, 70%, 90%, 100% ஆல்கஹாலில் தலா 10 நிமிடங்கள் 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, MA, USA) பொருத்தப்பட்ட ஒரு வழக்கமான டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப்பான JEOL 1200EX (JEOL, டோக்கியோ, ஜப்பான்) ஐப் பயன்படுத்தி TEM மூலம் காட்சிப்படுத்தப்பட்டது.
அனைத்து சோதனைகளும் மும்முறை மேற்கொள்ளப்பட்டன. ஒவ்வொரு நேரப் புள்ளிக்கும், பாக்டீரியா கழுவல்கள் மும்முறை தட்டுகளில் இடப்பட்டன, இதன் விளைவாக ஒரு புள்ளிக்கு மொத்தம் ஒன்பது தரவுப் புள்ளிகள் கிடைத்தன, அவற்றின் சராசரியானது அந்தக் குறிப்பிட்ட உயிரினத்திற்கான 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 வெளிப்பாட்டுக் காலத்தில் பாக்டீரியாக்களின் இயற்கையான சிதைவைக் கணக்கில் கொள்வதற்காக, கட்டுப்பாட்டுடன் ஒப்பிட்டு 45 நிமிடங்களில் மடக்கைக் குறைப்பு (Log-Reduction) 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 பண்புகளை (டெய்லர் கூம்பு, EWNS உற்பத்தி மற்றும் காலப்போக்கில் நிலைத்தன்மை) காட்டும் ஒரு முழுமையான ஆய்விற்காக இரண்டு நிகழ்வுகள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன. படம் 3, இரண்டு நிகழ்வுகளுக்கான ROS-இன் மின்னூட்டம், அளவு மற்றும் உள்ளடக்கம் குறித்த முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. முடிவுகள் அட்டவணை 1-இலும் சுருக்கமாகக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. குறிப்பிற்காக, படம் 3 மற்றும் அட்டவணை 1 ஆகியவை முன்னர் தொகுக்கப்பட்ட, மேம்படுத்தப்படாத EWNS8, 9, 10, 11 (அடிப்படை-EWNS) ஆகியவற்றின் பண்புகளை உள்ளடக்கியுள்ளன. இருமுனை t-சோதனையைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்ட புள்ளிவிவர முக்கியத்துவக் கணக்கீடுகள் துணை அட்டவணை S2-இல் மீண்டும் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. கூடுதலாக, எதிர் மின்முனை மாதிரித் துளையின் விட்டம் (D) மற்றும் தரை மின்முனைக்கும் ஊசியின் முனைக்கும் இடையிலான தூரம் (L) ஆகியவற்றின் விளைவு குறித்த ஆய்வுகளும் கூடுதல் தரவுகளில் அடங்கும் (துணைப் படங்கள் S2 மற்றும் S3).
(அ–இ) AFM அளவுப் பரவல். (ஈ – எஃப்) மேற்பரப்பு மின்னூட்டப் பண்பு. (ஜி) ROS மற்றும் ESR இன் பண்பறிதல்.
மேற்கூறிய அனைத்து நிலைமைகளிலும், அளவிடப்பட்ட அயனியாக்க மின்னோட்டங்கள் 2-6 µA வரம்பிலும், மின்னழுத்தங்கள் -3.8 முதல் -6.5 kV வரம்பிலும் இருந்தன என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். இதன் விளைவாக, இந்த ஒற்றை முனைய EWNS உற்பத்தித் தொகுதிக்கான மின் நுகர்வு 50 mW-க்கும் குறைவாக இருந்தது. EWNS உயர் அழுத்தத்தில் தொகுக்கப்பட்ட போதிலும், ஓசோன் அளவுகள் மிகக் குறைவாகவே இருந்தன, ஒருபோதும் 60 ppb-ஐத் தாண்டவில்லை.
துணைப் படம் S4, [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] ஆகிய சூழ்நிலைகளுக்கான உருவகப்படுத்தப்பட்ட மின்புலங்களைக் காட்டுகிறது. [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] ஆகிய சூழ்நிலைகளின்படியான புலங்கள் முறையே 2 × 10⁵ V/m மற்றும் 4.7 × 10⁵ V/m எனக் கணக்கிடப்பட்டுள்ளன. இரண்டாவது நேர்வில் மின்னழுத்தத்திற்கும் தூரத்திற்கும் உள்ள விகிதம் மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால், இது எதிர்பார்க்கக்கூடியதே.
படம் 3a,b-இல் AFM8-ஐக் கொண்டு அளவிடப்பட்ட EWNS-இன் விட்டம் காட்டப்பட்டுள்ளது. [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] ஆகிய சூழ்நிலைகளுக்கான சராசரி EWNS விட்டங்கள் முறையே 27 nm மற்றும் 19 nm எனக் கணக்கிடப்பட்டன. [-6.5 kV, 4.0 cm] மற்றும் [-3.8 kV, 0.5 cm] ஆகிய நிகழ்வுகளுக்கான பரவல்களின் வடிவியல் திட்ட விலக்கங்கள் முறையே 1.41 மற்றும் 1.45 ஆகும், இது ஒரு குறுகிய அளவுப் பரவலைக் குறிக்கிறது. சராசரி அளவு மற்றும் வடிவியல் திட்ட விலக்கம் ஆகிய இரண்டும் முறையே 25 nm மற்றும் 1.41 ஆக, 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, ​​அவற்றின் மேற்பரப்பு மின்னூட்டம் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிகமாக உள்ளது; இது [-6.5 kV, 4.0 cm] சூழ்நிலையை விட இரண்டு மடங்காகவும், [-3.8 kV, 0.5 cm] சூழ்நிலையை விட நான்கு மடங்காகவும் உள்ளது. 3f அடிப்படை EWNS செலுத்தல் தரவுகளைக் காட்டுகிறது.
EWNS எண்ணிக்கை செறிவு வரைபடங்களிலிருந்து (துணைப் படங்கள் S5 மற்றும் S6), [-3.8 kV, 0.5 cm] காட்சியை விட [-6.5 kV, 4.0 cm] காட்சியில் கணிசமாக அதிக எண்ணிக்கையிலான துகள்கள் இருப்பதைக் காணலாம். மேலும், EWNS எண்ணிக்கை செறிவுகள் 4 மணி நேரம் வரை கண்காணிக்கப்பட்டன (துணைப் படங்கள் S5 மற்றும் S6) என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், இதில் EWNS உருவாக்க நிலைத்தன்மை இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் ஒரே அளவிலான துகள் எண்ணிக்கை செறிவுகளைக் காட்டியது.
படம் 3g, [-6.5 kV, 4.0 cm] இல் உகந்த EWNS க்கான கட்டுப்பாட்டு (பின்னணி) கழித்தலுக்குப் பிறகான EPR நிறமாலையைக் காட்டுகிறது. ROS நிறமாலையானது, முன்னர் வெளியிடப்பட்ட ஒரு கட்டுரையில் உள்ள EWNS அடிப்படை நிறமாலையுடனும் ஒப்பிடப்பட்டுள்ளது. சுழல் பொறியுடன் வினைபுரியும் EWNS இன் கணக்கிடப்பட்ட எண்ணிக்கை 7.5 × 10⁴ EWNS/s ஆகும், இது முன்னர் வெளியிடப்பட்ட அடிப்படை-EWNS8 ஐப் போன்றது. EPR நிறமாலைகள் இரண்டு வகையான ROS இருப்பதைக் தெளிவாகக் காட்டின, இதில் O²⁻ ஆதிக்கம் செலுத்தியது, அதே நேரத்தில் OH• குறைந்த அளவில் இருந்தது. கூடுதலாக, உச்ச தீவிரங்களின் நேரடி ஒப்பீடு, அடிப்படை EWNS உடன் ஒப்பிடும்போது உகந்த EWNS கணிசமாக அதிக ROS உள்ளடக்கத்தைக் கொண்டிருப்பதைக் காட்டியது.
படம் 4, EPES-இல் EWNS-இன் படிவுத் திறனைக் காட்டுகிறது. தரவுகள் அட்டவணை I-இலும் தொகுக்கப்பட்டு, அசல் EWNS தரவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டுள்ளன. இரண்டு EUNS நிகழ்வுகளிலும், 3.0 kV என்ற குறைந்த மின்னழுத்தத்தில்கூட படிவு கிட்டத்தட்ட 100% ஆக இருந்தது. பொதுவாக, மேற்பரப்பு மின்னூட்ட மாற்றத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் 100% படிவை அடைய 3.0 kV போதுமானது. இதே நிலைமைகளின் கீழ், குறைந்த மின்னூட்டம் (ஒரு EWNS-க்கு சராசரியாக 10 எலக்ட்ரான்கள்) காரணமாக, அடிப்படை-EWNS-இன் படிவுத் திறன் 56% மட்டுமே இருந்தது.
உகந்த சூழ்நிலையில் [-6.5 kV, 4.0 cm], சுமார் 40,000 #/cm3 EWNS கதிர்வீச்சுக்கு 45 நிமிடங்கள் உட்படுத்தப்பட்ட பிறகு, தக்காளியின் மேற்பரப்பில் இடப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளின் செயலிழப்பு அளவை படம் 5 மற்றும் அட்டவணை 2 சுருக்கமாகக் காட்டுகின்றன. இடப்பட்ட E. coli மற்றும் L. innocua ஆகியவை 45 நிமிட வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு 3.8 log என்ற குறிப்பிடத்தக்க குறைவைக் காட்டின. அதே நிலைமைகளின் கீழ், S. enterica 2.2 log என்ற குறைந்த குறைவைக் காட்டியது, அதேசமயம் S. cerevisiae மற்றும் M. parafortuitum ஆகியவை 1.0 log குறைவைக் காட்டின.
ஈ. கோலை, சால்மோனெல்லா என்டெரிகா மற்றும் எல். இன்னோகுவா செல்களில் EWNS-ஆல் தூண்டப்பட்டு, அவை செயலிழக்கச் செய்யப்படுவதற்கு வழிவகுக்கும் இயற்பியல் மாற்றங்களைச் சித்தரிக்கும் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிப் படங்கள் (படம் 6). கட்டுப்பாட்டு பாக்டீரியாக்கள் சிதைவடையாத செல் சவ்வுகளைக் காட்டின, அதேசமயம் EWNS-க்கு உட்படுத்தப்பட்ட 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 பண்புகள் (மேற்பரப்பு மின்னூட்டம் மற்றும் ROS உள்ளடக்கம்) குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்பட்டுள்ளன என்பதைக் கூட்டாகக் காட்டுகின்றன. மறுபுறம், அவற்றின் அளவு நானோமீட்டர் வரம்பிலேயே இருந்தது, இது முன்னர் வெளியிடப்பட்ட முடிவுகளுக்கு மிகவும் ஒத்ததாகும், இதனால் அவை நீண்ட காலத்திற்கு காற்றில் நிலைத்திருக்க முடிகிறது. கவனிக்கப்பட்ட பல்பரவல் தன்மையை, மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் விளக்க முடியும். இந்த மாற்றங்கள், ரேலே விளைவின் அளவு, சீரற்ற தன்மை மற்றும் EWNS-இன் சாத்தியமான ஒன்றிணைப்பு ஆகியவற்றைத் தீர்மானிக்கின்றன. இருப்பினும், நீல்சன் மற்றும் குழுவினரால்22 விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, அதிக மேற்பரப்பு மின்னூட்டம், நீர்த்துளியின் மேற்பரப்பு ஆற்றல்/இழுவிசையை திறம்பட அதிகரிப்பதன் மூலம் ஆவியாவலைக் குறைக்கிறது. இந்தக் கோட்பாடு, எங்களின் முந்தைய வெளியீட்டில்8 நுண்துளிகள்22 மற்றும் EWNS-களுக்கு சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. காலப்போக்கில் ஏற்படும் இழப்பும் அளவைப் பாதிக்கலாம் மற்றும் கவனிக்கப்பட்ட அளவுப் பரவலுக்கு பங்களிக்கலாம்.
கூடுதலாக, சூழ்நிலைகளைப் பொறுத்து, ஒரு கட்டமைப்பிற்கான மின்னூட்டம் சுமார் 22–44 e- ஆகும், இது ஒரு கட்டமைப்பிற்கு சராசரியாக 10 ± 2 எலக்ட்ரான்கள் மின்னூட்டத்தைக் கொண்ட அடிப்படை EWNS உடன் ஒப்பிடும்போது கணிசமாக அதிகமாகும். இருப்பினும், இது EWNS-இன் சராசரி மின்னூட்டம் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். செட்டோ மற்றும் பலர். மின்னூட்டம் சீரற்றது என்றும் அது ஒரு லாக்-நார்மல் பரவலைப் பின்பற்றுகிறது என்றும் காட்டப்பட்டுள்ளது²¹. எங்களின் முந்தைய ஆய்வுடன் ஒப்பிடுகையில், மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை இருமடங்காக்குவது, EPES அமைப்பில் படிவுத் திறனை கிட்டத்தட்ட 100% ஆக இருமடங்காக்குகிறது¹¹.