Nature.comను సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్‌లో CSS మద్దతు పరిమితంగా ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు అప్‌డేట్ చేయబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో కంపాటిబిలిటీ మోడ్‌ను నిలిపివేయాలని) మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. ఈలోగా, మద్దతు కొనసాగేలా చూసేందుకు, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ను రెండర్ చేస్తాము.
ఇటీవల, కృత్రిమ నీటి నానో నిర్మాణాలను (EWNS) ఉపయోగించి, నానోటెక్నాలజీ ఆధారంగా రసాయన రహిత సూక్ష్మజీవనాశక వేదికను అభివృద్ధి చేశారు. EWNS అధిక ఉపరితల ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS) తో నిండి ఉంటాయి. ఇవి ఆహారం ద్వారా సంక్రమించే వ్యాధికారకాలతో సహా అనేక సూక్ష్మజీవులతో చర్య జరిపి, వాటిని నిర్వీర్యం చేయగలవు. వాటి యాంటీ బాక్టీరియల్ సామర్థ్యాన్ని మరింత పెంచడానికి, సంశ్లేషణ సమయంలో వాటి లక్షణాలను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేసి, ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చని ఇక్కడ చూపబడింది. సంశ్లేషణ పారామితులను మార్చడం ద్వారా EWNS లక్షణాలను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేయడానికి EWNS ప్రయోగశాల వేదికను రూపొందించారు. ఆధునిక విశ్లేషణా పద్ధతులను ఉపయోగించి EWNS లక్షణాలను (ఆవేశం, పరిమాణం మరియు ROS పరిమాణం) నిర్ధారించారు. అదనంగా, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మొనెల్లా ఎంటెరికా, లిస్టేరియా ఇన్నోక్యుయస్, మైకోబాక్టీరియం పారాయాక్సిడెంటమ్ మరియు సాక్రోమైసెస్ సెరెవిసియే వంటి ఆహారం ద్వారా సంక్రమించే సూక్ష్మజీవులపై వాటి సూక్ష్మజీవనాశక సామర్థ్యాన్ని కూడా అంచనా వేశారు. ఇక్కడ సమర్పించిన ఫలితాలు, సంశ్లేషణ సమయంలో EWNS లక్షణాలను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేయవచ్చని, తద్వారా నిర్వీర్య సామర్థ్యంలో ఘాతాంక పెరుగుదల ఉంటుందని నిరూపిస్తున్నాయి. ముఖ్యంగా, ఉపరితల ఆవేశం నాలుగు రెట్లు పెరిగింది మరియు క్రియాశీల ఆక్సిజన్ జాతులు పెరిగాయి. 40,000 #/cc EWNS ఏరోసోల్ మోతాదుకు 45 నిమిషాల పాటు గురిచేసిన తర్వాత, సూక్ష్మజీవుల తొలగింపు రేటు సూక్ష్మజీవులపై ఆధారపడి ఉండి, 1.0 నుండి 3.8 లాగ్ వరకు ఉంది.
వ్యాధికారక క్రిములు లేదా వాటి విషపదార్థాలను తీసుకోవడం వల్ల కలిగే ఆహార సంబంధిత అనారోగ్యానికి సూక్ష్మజీవుల కాలుష్యమే ప్రధాన కారణం. ఒక్క యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోనే, ఆహార సంబంధిత అనారోగ్యం వల్ల ప్రతి సంవత్సరం సుమారు 76 మిలియన్ల అనారోగ్యాలు, 325,000 ఆసుపత్రి చేరికలు మరియు 5,000 మరణాలు సంభవిస్తున్నాయి¹. అదనంగా, యునైటెడ్ స్టేట్స్ వ్యవసాయ శాఖ (USDA) అంచనా ప్రకారం, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో నివేదించబడిన అన్ని ఆహార సంబంధిత అనారోగ్యాలలో 48% తాజా ఉత్పత్తుల వినియోగం పెరగడం వల్లే సంభవిస్తున్నాయి². యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో ఆహార సంబంధిత వ్యాధికారక క్రిముల వల్ల కలిగే వ్యాధి మరియు మరణాల ఖర్చు చాలా ఎక్కువ, దీనిని సెంటర్స్ ఫర్ డిసీజ్ కంట్రోల్ అండ్ ప్రివెన్షన్ (CDC) సంవత్సరానికి US$15.6 బిలియన్లకు పైగా ఉంటుందని అంచనా వేసింది³.
ప్రస్తుతం, ఆహార భద్రతను నిర్ధారించడానికి ఉపయోగించే రసాయన4, రేడియేషన్5 మరియు ఉష్ణ6 సూక్ష్మజీవనాశక చర్యలు నిరంతరాయంగా కాకుండా, ఎక్కువగా ఉత్పత్తి గొలుసులోని పరిమిత కీలక నియంత్రణ పాయింట్ల (CCPs) వద్ద (సాధారణంగా పంట కోత తర్వాత మరియు/లేదా ప్యాకేజింగ్ సమయంలో) మాత్రమే నిర్వహిస్తున్నారు. అందువల్ల, ఇవి క్రాస్-కంటామినేషన్‌కు గురయ్యే అవకాశం ఉంది. 7. ఆహారం ద్వారా సంక్రమించే అనారోగ్యాలు మరియు ఆహారం పాడైపోవడాన్ని మెరుగ్గా నియంత్రించడానికి, పర్యావరణ ప్రభావాన్ని మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తూనే, పొలం నుండి బల్ల వరకు మొత్తం ప్రక్రియలో వర్తింపజేయగల సూక్ష్మజీవనాశక చర్యలు అవసరం.
ఇటీవల, కృత్రిమ నీటి నానో నిర్మాణాలను (EWNS) ఉపయోగించి ఉపరితలంపై మరియు గాలిలో ఉండే బ్యాక్టీరియాను నిర్వీర్యం చేయగల రసాయన రహిత, నానోటెక్నాలజీ ఆధారిత సూక్ష్మజీవనాశక వేదికను అభివృద్ధి చేశారు. ఎలక్ట్రోస్ప్రే మరియు నీటి అయనీకరణం అనే రెండు సమాంతర ప్రక్రియలను ఉపయోగించి EWNSను సంశ్లేషణ చేశారు (పటం 1a). మునుపటి అధ్యయనాలు EWNSకు ప్రత్యేకమైన భౌతిక మరియు జీవ లక్షణాల సముదాయం ఉందని చూపించాయి8,9,10. EWNS ప్రతి నిర్మాణానికి సగటున 10 ఎలక్ట్రాన్‌లను మరియు సగటు నానోస్కేల్ పరిమాణం 25 nmను కలిగి ఉంటాయి (పటం 1b,c)8,9,10. అదనంగా, ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్ రెసొనెన్స్ (ESR) ప్రకారం EWNSలో అధిక మొత్తంలో రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS), ప్రధానంగా హైడ్రాక్సిల్ (OH•) మరియు సూపర్‌ఆక్సైడ్ (O2-) రాడికల్స్ ఉన్నాయని తేలింది (పటం 1c)8. EWNS ఎక్కువ సేపు గాలిలో ఉండి, గాలిలో తేలియాడే మరియు ఉపరితలంపై ఉండే సూక్ష్మజీవులతో ఢీకొని, వాటి ROS పేలోడ్‌ను అందించి, సూక్ష్మజీవుల నిర్వీర్యానికి కారణమవుతుంది (పటం 1d). ఈ ప్రారంభ అధ్యయనాలు, EWNS ఉపరితలాలపై మరియు గాలిలో ఉండే మైకోబాక్టీరియాతో సహా వివిధ గ్రామ్-నెగటివ్ మరియు గ్రామ్-పాజిటివ్ బాక్టీరియాలతో సంకర్షణ చెంది వాటిని నిర్వీర్యం చేయగలవని కూడా చూపించాయి. కణ త్వచం దెబ్బతినడం వల్ల ఈ నిర్వీర్యం జరుగుతుందని ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ చూపించింది. అదనంగా, అధిక మోతాదులో EWNS ఊపిరితిత్తులకు నష్టం లేదా వాపును కలిగించవని తీవ్రమైన పీల్చడంపై చేసిన అధ్యయనాలు చూపించాయి 8.
(ఎ) ద్రవం ఉన్న కేశనాళిక గొట్టానికి మరియు కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మధ్య అధిక వోల్టేజ్ ప్రయోగించినప్పుడు ఎలక్ట్రోస్ప్రే సంభవిస్తుంది. (బి) అధిక పీడనాన్ని ప్రయోగించడం వల్ల రెండు విభిన్న దృగ్విషయాలు ఏర్పడతాయి: (i) నీటి ఎలక్ట్రోస్ప్రేయింగ్ మరియు (ii) EWNSలో చిక్కుకున్న రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల (అయాన్లు) ఏర్పడటం. (సి) EWNS యొక్క విశిష్ట నిర్మాణం. (డి) వాటి నానోస్కేల్ స్వభావం కారణంగా, EWNS అధిక చలనశీలతను కలిగి ఉంటాయి మరియు గాలి ద్వారా వ్యాపించే వ్యాధికారకాలతో చర్య జరపగలవు.
తాజా ఆహార పదార్థాల ఉపరితలంపై ఉండే ఆహారజనిత సూక్ష్మజీవులను నిర్వీర్యం చేయగల EWNS యాంటీమైక్రోబయల్ ప్లాట్‌ఫామ్ యొక్క సామర్థ్యం కూడా ఇటీవల నిరూపించబడింది. విద్యుత్ క్షేత్రంతో కలిపి EWNS యొక్క ఉపరితల ఆవేశాన్ని ఉపయోగించి లక్షిత పంపిణీని సాధించవచ్చని కూడా చూపబడింది. అంతేకాకుండా, సుమారు 50,000 #/cm³ EWNS వద్ద 90 నిమిషాల పాటు ఉంచిన తర్వాత సేంద్రీయ టమోటాలపై వచ్చిన ప్రాథమిక ఫలితాలు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి, ఇందులో E. coli మరియు లిస్టేరియా 11 వంటి వివిధ ఆహారజనిత సూక్ష్మజీవులు గమనించబడ్డాయి. అదనంగా, నియంత్రణ టమోటాలతో పోలిస్తే ప్రాథమిక ఇంద్రియ పరీక్షలలో ఎటువంటి ఇంద్రియ ప్రభావాలు కనిపించలేదు. 50,000#/cc వంటి చాలా తక్కువ EWNS మోతాదులలో కూడా ఈ ప్రారంభ నిర్వీర్య ఫలితాలు ఆహార భద్రతా అనువర్తనాలకు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నప్పటికీ, సంక్రమణ మరియు పాడయ్యే ప్రమాదాన్ని మరింత తగ్గించడానికి అధిక నిర్వీర్య సామర్థ్యం మరింత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుందని స్పష్టమవుతోంది.
ఇక్కడ, మేము మా పరిశోధనను EWNS ఉత్పత్తి ప్లాట్‌ఫారమ్ అభివృద్ధిపై కేంద్రీకరిస్తాము. ఇది సంశ్లేషణ పారామితులను చక్కగా సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు EWNS యొక్క భౌతిక-రసాయన లక్షణాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, తద్వారా వాటి యాంటీ బాక్టీరియల్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ముఖ్యంగా, ఆప్టిమైజేషన్ వాటి ఉపరితల చార్జ్‌ను (లక్షిత డెలివరీని మెరుగుపరచడానికి) మరియు ROS కంటెంట్‌ను (నిష్క్రియాత్మక సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి) పెంచడంపై దృష్టి సారించింది. ఆధునిక విశ్లేషణా పద్ధతులను ఉపయోగించి ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన భౌతిక-రసాయన లక్షణాలను (పరిమాణం, చార్జ్ మరియు ROS కంటెంట్) వర్గీకరించండి మరియు E. వంటి సాధారణ ఆహార సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించండి.
అధిక స్వచ్ఛత గల నీటిని (18 MΩ cm–1) ఏకకాలంలో ఎలక్ట్రోస్ప్రేయింగ్ మరియు అయనీకరణం చేయడం ద్వారా EVNS ను సంశ్లేషణ చేశారు. ఎలక్ట్రిక్ నెబ్యులైజర్ 12 ను సాధారణంగా ద్రవాలను అణువులుగా విడగొట్టడానికి మరియు నియంత్రిత పరిమాణంలో పాలిమర్ మరియు సిరామిక్ కణాలు 13 మరియు ఫైబర్‌లు 14 ను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
మునుపటి ప్రచురణలు 8, 9, 10, 11 లలో వివరించినట్లుగా, ఒక సాధారణ ప్రయోగంలో, ఒక లోహ కేశనాళిక మరియు గ్రౌండెడ్ కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య అధిక వోల్టేజ్ వర్తింపజేయబడింది. ఈ ప్రక్రియలో, రెండు విభిన్న దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి: i) ఎలక్ట్రోస్ప్రే మరియు ii) నీటి అయనీకరణం. రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉన్న బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం, ఘనీభవించిన నీటి ఉపరితలంపై రుణాత్మక ఆవేశాలు ఏర్పడటానికి కారణమవుతుంది, దీని ఫలితంగా టేలర్ కోన్‌లు ఏర్పడతాయి. ఫలితంగా, అధిక ఆవేశం గల నీటి బిందువులు ఏర్పడతాయి, ఇవి రేలీ సిద్ధాంతం16లో వలె చిన్న కణాలుగా విడిపోతూ ఉంటాయి. అదే సమయంలో, బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాలు కొన్ని నీటి అణువులను విడిపోయి ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయేలా (అయనీకరణం) చేస్తాయి, ఇది అధిక మొత్తంలో రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS)17 ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది. ఏకకాలంలో ఉత్పత్తి అయిన ROS18, EWNSలో పొందుపరచబడింది (పటం 1c).
ఈ అధ్యయనంలో EWNS సంశ్లేషణ కోసం అభివృద్ధి చేసి, ఉపయోగించిన EWNS ఉత్పత్తి వ్యవస్థను పటం 2a చూపిస్తుంది. మూసివున్న సీసాలో నిల్వ ఉంచిన శుద్ధి చేసిన నీటిని, ఒక టెఫ్లాన్ గొట్టం (2 మి.మీ. లోపలి వ్యాసం) ద్వారా 30G స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ సూదిలోకి (లోహ కేశనాళిక) పంపించారు. పటం 2bలో చూపిన విధంగా, సీసా లోపల ఉన్న గాలి పీడనం ద్వారా నీటి ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తారు. ఈ సూదిని ఒక టెఫ్లాన్ కన్సోల్‌పై అమర్చారు మరియు దీనిని కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి ఒక నిర్దిష్ట దూరానికి చేతితో సర్దుబాటు చేయవచ్చు. కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ అనేది నమూనా సేకరణ కోసం మధ్యలో రంధ్రం ఉన్న, పాలిష్ చేసిన అల్యూమినియం డిస్క్. కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ కింద ఒక అల్యూమినియం నమూనా సేకరణ గరాటు ఉంటుంది, ఇది ఒక నమూనా సేకరణ పోర్ట్ (పటం 2b) ద్వారా మిగిలిన ప్రయోగాత్మక అమరికకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. శాంప్లర్ పనితీరుకు అంతరాయం కలిగించే చార్జ్ ఏర్పడటాన్ని నివారించడానికి, శాంప్లర్ యొక్క అన్ని భాగాలకు విద్యుత్ గ్రౌండింగ్ చేయబడింది.
(ఎ) ఇంజనీరింగ్ చేయబడిన నీటి నానోస్ట్రక్చర్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ (EWNS). (బి) అత్యంత ముఖ్యమైన పారామితులను చూపిస్తున్న శాంప్లర్ మరియు ఎలక్ట్రోస్ప్రే యొక్క క్రాస్-సెక్షన్. (సి) బ్యాక్టీరియా నిర్వీర్యం కోసం ప్రయోగాత్మక అమరిక.
పైన వివరించిన EWNS ఉత్పత్తి వ్యవస్థ, EWNS లక్షణాలను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేయడానికి వీలుగా కీలక నిర్వహణ పారామితులను మార్చగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. EWNS లక్షణాలను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేయడానికి, వర్తింపజేసిన వోల్టేజ్ (V), సూది మరియు కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య దూరం (L), మరియు కేశనాళిక ద్వారా ప్రవహించే నీటి ప్రవాహాన్ని (φ) సర్దుబాటు చేయండి. విభిన్న కలయికలను సూచించడానికి ఉపయోగించే చిహ్నం: [V (kV), L (cm)]. ఒక నిర్దిష్ట [V, L] సమితి యొక్క స్థిరమైన టేలర్ కోన్‌ను పొందడానికి నీటి ప్రవాహాన్ని సర్దుబాటు చేయండి. ఈ అధ్యయనం యొక్క ప్రయోజనాల కోసం, కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క రంధ్ర వ్యాసం (D) 0.5 అంగుళాలు (1.29 సెం.మీ.) వద్ద ఉంచబడింది.
పరిమితమైన జ్యామితి మరియు అసౌష్టవం కారణంగా, విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని ప్రాథమిక సూత్రాల నుండి లెక్కించలేము. దానికి బదులుగా, విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని లెక్కించడానికి క్విక్‌ఫీల్డ్™ సాఫ్ట్‌వేర్ (స్వెండ్‌బోర్గ్, డెన్మార్క్)19 ను ఉపయోగించారు. విద్యుత్ క్షేత్రం ఏకరీతిగా ఉండదు, కాబట్టి వివిధ ఆకృతుల కోసం కేశనాళిక కొన వద్ద ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్ర విలువను ఒక సూచన విలువగా ఉపయోగించారు.
అధ్యయనం సమయంలో, టేలర్ కోన్ నిర్మాణం, టేలర్ కోన్ స్థిరత్వం, EWNS ఉత్పత్తి స్థిరత్వం మరియు పునరుత్పత్తి సామర్థ్యం పరంగా సూది మరియు కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య వోల్టేజ్ మరియు దూరం యొక్క అనేక కలయికలను మూల్యాంకనం చేశారు. వివిధ కలయికలు అనుబంధ పట్టిక S1లో చూపబడ్డాయి.
EWNS ఉత్పత్తి వ్యవస్థ యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను, కణాల సంఖ్య సాంద్రత కొలత కోసం స్కానింగ్ మొబిలిటీ పార్టికల్ సైజ్ అనలైజర్ (SMPS, మోడల్ 3936, TSI, షోర్‌వ్యూ, MN)కు, అలాగే ఏరోసోల్ ఫారడే ఎలక్ట్రోమీటర్ (TSI, మోడల్ 3068B, షోర్‌వ్యూ, MN)కు నేరుగా అనుసంధానించారు. ఏరోసోల్ ప్రవాహాలను మా మునుపటి ప్రచురణలో వివరించిన విధంగా కొలిచారు. SMPS మరియు ఏరోసోల్ ఎలక్ట్రోమీటర్ రెండూ 0.5 L/min ప్రవాహ రేటుతో నమూనాను తీసుకున్నాయి (మొత్తం నమూనా ప్రవాహం 1 L/min). కణాల సంఖ్య సాంద్రత మరియు ఏరోసోల్ ప్రవాహాన్ని 120 సెకన్ల పాటు కొలిచారు. ఈ కొలతను 30 సార్లు పునరావృతం చేశారు. ప్రస్తుత కొలతల ఆధారంగా, మొత్తం ఏరోసోల్ ఛార్జ్‌ను లెక్కించి, ఎంచుకున్న EWNS కణాల మొత్తం సంఖ్యకు సగటు EWNS ఛార్జ్‌ను అంచనా వేస్తారు. EWNS యొక్క సగటు వ్యయాన్ని సమీకరణం (1) ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
ఇక్కడ IEl అనేది కొలవబడిన కరెంట్, NSMPS అనేది SMPS తో కొలవబడిన డిజిటల్ గాఢత, మరియు φEl అనేది ప్రతి ఎలక్ట్రోమీటర్‌కు ప్రవాహ రేటు.
సాపేక్ష ఆర్ద్రత (RH) ఉపరితల ఆవేశాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది కాబట్టి, ప్రయోగం సమయంలో ఉష్ణోగ్రత మరియు (RH) లను వరుసగా 21°C మరియు 45% వద్ద స్థిరంగా ఉంచారు.
EWNS యొక్క పరిమాణం మరియు జీవితకాలాన్ని కొలవడానికి అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ (AFM), అసైలమ్ MFP-3D (అసైలమ్ రీసెర్చ్, శాంటా బార్బరా, CA) మరియు AC260T ప్రోబ్ (ఒలింపస్, టోక్యో, జపాన్) ఉపయోగించబడ్డాయి. AFM స్కానింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 1 Hz, స్కానింగ్ ప్రాంతం 5 μm × 5 μm, మరియు 256 స్కాన్ లైన్లు. అన్ని చిత్రాలు అసైలమ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి 1వ ఆర్డర్ ఇమేజ్ అలైన్‌మెంట్‌కు గురి చేయబడ్డాయి (మాస్క్ రేంజ్ 100 nm, థ్రెషోల్డ్ 100 pm).
మైకా ఉపరితలంపై కణాల సమూహాన్ని మరియు క్రమరహిత బిందువుల ఏర్పాటును నివారించడానికి, పరీక్ష గరాటును తీసివేసి, మైకా ఉపరితలాన్ని కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి 2.0 సెం.మీ దూరంలో 120 సెకన్ల సగటు సమయం పాటు ఉంచారు. తాజాగా కత్తిరించిన మైకా (టెడ్ పెల్లా, రెడ్డింగ్, CA) ఉపరితలంపై EWNS ను నేరుగా స్ప్రే చేశారు. AFM స్పుటరింగ్ తర్వాత వెంటనే మైకా ఉపరితలం యొక్క చిత్రం. తాజాగా కత్తిరించిన, మార్పు చేయని మైకా ఉపరితలం యొక్క కాంటాక్ట్ యాంగిల్ 0°కి దగ్గరగా ఉంటుంది, కాబట్టి EVNS మైకా ఉపరితలంపై ఒక గుమ్మటం రూపంలో పంపిణీ చేయబడుతుంది. వ్యాపిస్తున్న బిందువుల వ్యాసం (a) మరియు ఎత్తు (h) లను AFM టోపోగ్రఫీ నుండి నేరుగా కొలిచారు మరియు మా గతంలో ధృవీకరించబడిన పద్ధతిని ఉపయోగించి EWNS గుమ్మటం ఆకారపు వ్యాపన పరిమాణాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగించారు. ఆన్‌బోర్డ్ EWNS అదే పరిమాణాన్ని కలిగి ఉందని భావించి, సమానమైన వ్యాసాన్ని సమీకరణం (2) ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
మేము గతంలో అభివృద్ధి చేసిన పద్ధతి ఆధారంగా, EWNSలో స్వల్పకాలిక రాడికల్ ఇంటర్మీడియట్‌ల ఉనికిని గుర్తించడానికి ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్ రెసొనెన్స్ (ESR) స్పిన్ ట్రాప్‌ను ఉపయోగించారు. DEPMPO(5-(డైఇథాక్సీఫాస్ఫోరైల్)-5-మిథైల్-1-పైరోలిన్-N-ఆక్సైడ్) (ఆక్సిస్ ఇంటర్నేషనల్ ఇంక్.). పోర్ట్‌ల్యాండ్, ఒరెగాన్) యొక్క 235 mM ద్రావణాన్ని కలిగి ఉన్న 650 μm మిడ్జెట్ స్పార్జర్ (ఏస్ గ్లాస్, వైన్‌ల్యాండ్, NJ) ద్వారా ఏరోసోల్‌లను బుడగలుగా పంపారు. అన్ని ESR కొలతలను బ్రూకర్ EMX స్పెక్ట్రోమీటర్ (బ్రూకర్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ఇంక్. బిల్లెరికా, MA, USA) మరియు ఒక ఫ్లాట్ ప్యానెల్ సెల్ ఉపయోగించి నిర్వహించారు. డేటాను సేకరించి, విశ్లేషించడానికి అక్విసిట్ సాఫ్ట్‌వేర్ (బ్రూకర్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ఇంక్. బిల్లెరికా, MA, USA) ఉపయోగించబడింది. ROS యొక్క లక్షణాల నిర్ధారణ కేవలం [-6.5 kV, 4.0 cm] ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల సమితికి మాత్రమే నిర్వహించబడింది. ఇంపాక్టర్‌లో EWNS నష్టాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్న తర్వాత SMPS ఉపయోగించి EWNS గాఢతలను కొలిచారు.
205 డ్యూయల్ బీమ్ ఓజోన్ మానిటర్™ (2B టెక్నాలజీస్, బౌల్డర్, Co)8,9,10 ఉపయోగించి ఓజోన్ స్థాయిలను పర్యవేక్షించారు.
అన్ని EWNS లక్షణాలకు, సగటు విలువను కొలత విలువగా మరియు ప్రామాణిక విచలనాన్ని కొలత దోషంగా ఉపయోగించారు. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNS లక్షణాల విలువలను బేస్ EWNS యొక్క సంబంధిత విలువలతో పోల్చడానికి T-పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి.
పటం 2c, ఉపరితలం వద్ద EWNS ను లక్షితంగా అందించడానికి ఉపయోగపడే, గతంలో అభివృద్ధి చేసి, దాని లక్షణాలను నిర్ధారించిన ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ప్రెసిపిటేషన్ (EPES) “పుల్” వ్యవస్థను చూపిస్తుంది. EPES, బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో EVNS ఆవేశాలను నేరుగా లక్ష్యం యొక్క ఉపరితలానికి “మార్గనిర్దేశం” చేయగలదు. EPES వ్యవస్థ యొక్క వివరాలు పిర్గియోటాకిస్ మరియు ఇతరులు 11 రాసిన ఇటీవలి ప్రచురణలో పొందుపరచబడ్డాయి. అందువల్ల, EPES అనేది మొనదేలిన చివరలు గల 3D ప్రింటెడ్ PVC చాంబర్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని మధ్యలో 15.24 సెం.మీ. దూరంలో రెండు సమాంతర స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ (304 స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్, మిర్రర్ కోటెడ్) లోహపు పలకలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ పలకలు ఒక బాహ్య అధిక వోల్టేజ్ మూలానికి (బెర్ట్రాన్ 205B-10R, స్పెల్‌మాన్, హాపేజ్, NY) అనుసంధానించబడ్డాయి, కింది పలక ఎల్లప్పుడూ ధనాత్మక వోల్టేజ్‌కు మరియు పై పలక ఎల్లప్పుడూ గ్రౌండ్‌కు (ఫ్లోటింగ్ గ్రౌండ్) అనుసంధానించబడ్డాయి. కణాల నష్టాన్ని నివారించడానికి, చాంబర్ గోడలు అల్యూమినియం రేకుతో కప్పబడి, విద్యుత్ పరంగా గ్రౌండ్ చేయబడ్డాయి. ఈ ఛాంబర్‌కు ముందు వైపున మూసివున్న లోడింగ్ డోర్ ఉంటుంది. దీని ద్వారా, అధిక వోల్టేజ్ అంతరాయాన్ని నివారించడానికి, పరీక్షా ఉపరితలాలను కింద ఉన్న లోహపు పలక కంటే పైకి లేపే ప్లాస్టిక్ స్టాండ్‌లపై ఉంచవచ్చు.
సప్లిమెంటరీ ఫిగర్ S111లో వివరించిన, గతంలో అభివృద్ధి చేసిన ప్రోటోకాల్ ప్రకారం EPESలో EWNS యొక్క డిపాజిషన్ సామర్థ్యాన్ని లెక్కించారు.
నియంత్రణ గదిగా, రెండవ స్థూపాకార ప్రవాహ గదిని EPES వ్యవస్థకు శ్రేణిలో అనుసంధానించారు, దీనిలో EWNSను తొలగించడానికి ఒక మధ్యంతర HEPA ఫిల్టర్‌ను ఉపయోగించారు. పటం 2cలో చూపిన విధంగా, EWNS ఏరోసోల్‌ను రెండు అంతర్నిర్మిత గదుల గుండా పంప్ చేశారు. నియంత్రణ గది మరియు EPES మధ్య ఉన్న ఫిల్టర్, మిగిలి ఉన్న EWNSను తొలగిస్తుంది, ఫలితంగా ఉష్ణోగ్రత (T), సాపేక్ష ఆర్ద్రత (RH) మరియు ఓజోన్ స్థాయిలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.
తాజా ఆహారపదార్థాలను కలుషితం చేసే ముఖ్యమైన ఆహారజనిత సూక్ష్మజీవులు కనుగొనబడ్డాయి, అవి: E. coli (ATCC #27325), మల సూచిక; Salmonella enterica (ATCC #53647), ఆహారజనిత వ్యాధికారకమైన Listeria harmless (ATCC #33090), వ్యాధికారక Listeria monocytogenesకు ప్రత్యామ్నాయం, ఇది ATCC (Manassas, VA) నుండి తీసుకోబడింది; Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098), ఇది ఆహారాన్ని పాడుచేసే ఈస్ట్‌కు ప్రత్యామ్నాయం; మరియు మరింత నిరోధకత కలిగిన క్రియారహితం చేయబడిన బాక్టీరియం, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
మీ స్థానిక మార్కెట్ నుండి కొన్ని ఆర్గానిక్ గ్రేప్ టొమాటోల పెట్టెలను కొని, వాడే వరకు (3 రోజుల వరకు) 4°C వద్ద ఫ్రిజ్‌లో ఉంచండి. ప్రయోగానికి తీసుకున్న టొమాటోలన్నీ ఒకే పరిమాణంలో, సుమారు 1/2 అంగుళం వ్యాసంతో ఉన్నాయి.
కల్చర్, ఇనాక్యులేషన్, ఎక్స్‌పోజర్ మరియు కాలనీ కౌంట్ ప్రోటోకాల్‌లు మా మునుపటి ప్రచురణలో మరియు సప్లిమెంటరీ డేటాలో వివరంగా వివరించబడ్డాయి. ఇనాక్యులేట్ చేసిన టమోటాలను 45 నిమిషాల పాటు 40,000 #/cm3 కు గురిచేయడం ద్వారా EWNS యొక్క ప్రభావశీలతను అంచనా వేశారు. క్లుప్తంగా, t = 0 నిమిషాల సమయంలో జీవించి ఉన్న సూక్ష్మజీవులను అంచనా వేయడానికి మూడు టమోటాలను ఉపయోగించారు. మూడు టమోటాలను EPESలో ఉంచి, 40,000 #/cc వద్ద EWNSకు గురిచేశారు (EWNSకు గురిచేసిన టమోటాలు) మరియు మిగిలిన మూడింటిని కంట్రోల్ ఛాంబర్‌లో ఉంచారు (కంట్రోల్ టమోటాలు). రెండు గ్రూపులలోని టమోటాలపై అదనపు ప్రాసెసింగ్ ఏదీ చేయలేదు. EWNS ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి 45 నిమిషాల తర్వాత EWNSకు గురిచేసిన టమోటాలు మరియు కంట్రోల్ టమోటాలను తొలగించారు.
ప్రతి ప్రయోగం మూడుసార్లు నిర్వహించబడింది. అనుబంధ సమాచారంలో వివరించిన ప్రోటోకాల్ ప్రకారం డేటా విశ్లేషణ జరిగింది.
EWNS కు గురిచేసిన నమూనాలను (40,000 #/cm3 EWNS ఏరోసోల్ గాఢత వద్ద 45 నిమిషాలు) మరియు హానిచేయని బాక్టీరియా అయిన E. coli, Salmonella enterica మరియు Lactobacillus యొక్క రేడియేషన్‌కు గురిచేయని నమూనాలను అవక్షేపించడం ద్వారా నిర్వీర్యీకరణ యంత్రాంగాలను అంచనా వేశారు. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 2 గంటల పాటు, 0.1 M సోడియం కాకోడిలేట్ బఫర్ (pH 7.4) లో 2.5% గ్లూటరాల్డిహైడ్, 1.25% పారాఫార్మాల్డిహైడ్ మరియు 0.03% పిక్రిక్ యాసిడ్‌తో కణాలను స్థిరీకరించారు. కడిగిన తర్వాత, 1% ఓస్మియం టెట్రాక్సైడ్ (OsO4)/1.5% పొటాషియం ఫెర్రోసైనైడ్ (KFeCN6) తో 2 గంటల పాటు పోస్ట్-ఫిక్స్ చేసి, నీటిలో 3 సార్లు కడిగి, 1% యురేనిల్ అసిటేట్‌లో 1 గంట పాటు ఇంక్యుబేట్ చేసి, ఆ తర్వాత నీటిలో రెండుసార్లు కడిగి, 50%, 70%, 90%, 100% ఆల్కహాల్‌లో 10 నిమిషాల పాటు నిర్జలీకరణం చేశారు. ఆ తర్వాత నమూనాలను 1 గంట పాటు ప్రొపైలిన్ ఆక్సైడ్‌లో ఉంచి, ప్రొపైలిన్ ఆక్సైడ్ మరియు TAAP ఎపాన్ (మారివాక్ కెనడా ఇంక్. సెయింట్ లారెంట్, CA) యొక్క 1:1 మిశ్రమంతో నింపారు. ఆ నమూనాలను TAAB ఎపాన్‌లో పొదిగి, 60°C వద్ద 48 గంటల పాటు పాలిమరైజ్ చేశారు. గట్టిపడిన రేణువుల రెసిన్‌ను కత్తిరించి, AMT 2k CCD కెమెరా (అడ్వాన్స్‌డ్ మైక్రోస్కోపీ టెక్నిక్స్, కార్ప్., వోబర్న్, మసాచుసెట్స్, USA) అమర్చిన సాంప్రదాయ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ JEOL 1200EX (JEOL, టోక్యో, జపాన్) ఉపయోగించి TEM ద్వారా దృశ్యమానం చేశారు.
అన్ని ప్రయోగాలు మూడుసార్లు పునరావృతం చేయబడ్డాయి. ప్రతి సమయ బిందువు వద్ద, బ్యాక్టీరియా వాష్‌లను మూడుసార్లు విత్తారు, దీని ఫలితంగా ప్రతి బిందువుకు మొత్తం తొమ్మిది డేటా పాయింట్లు వచ్చాయి, వాటి సగటును ఆ నిర్దిష్ట సూక్ష్మజీవికి సంబంధించిన బ్యాక్టీరియా సాంద్రతగా ఉపయోగించారు. ప్రామాణిక విచలనాన్ని కొలత దోషంగా ఉపయోగించారు. అన్ని పాయింట్లు ముఖ్యమైనవే.
t = 0 నిమిషాలతో పోల్చినప్పుడు బ్యాక్టీరియా సాంద్రతలో తగ్గుదల యొక్క లాగరిథమ్‌ను ఈ క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించారు:
ఇక్కడ C0 అనేది సమయం 0 వద్ద (అంటే ఉపరితలం ఆరిపోయిన తర్వాత కానీ ఛాంబర్‌లో ఉంచడానికి ముందు) నియంత్రణ నమూనాలోని బ్యాక్టీరియా సాంద్రత మరియు Cn అనేది n నిమిషాల ఎక్స్‌పోజర్ తర్వాత ఉపరితలంపై ఉన్న బ్యాక్టీరియా సాంద్రత.
45 నిమిషాల ఎక్స్‌పోజర్ సమయంలో బ్యాక్టీరియా సహజంగా క్షీణించడాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి, 45 నిమిషాల తర్వాత కంట్రోల్‌తో పోలిస్తే లాగ్ రిడక్షన్‌ను కూడా ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించారు:
ఇక్కడ Cn అనేది సమయం n వద్ద నియంత్రణ నమూనాలోని బ్యాక్టీరియా సాంద్రత మరియు Cn-Control అనేది సమయం n వద్ద నియంత్రణ బ్యాక్టీరియా సాంద్రత. నియంత్రణతో (EWNS ఎక్స్పోజర్ లేకుండా) పోల్చినప్పుడు డేటా లాగ్ తగ్గింపుగా ప్రదర్శించబడుతుంది.
అధ్యయనం సమయంలో, టేలర్ కోన్ నిర్మాణం, టేలర్ కోన్ స్థిరత్వం, EWNS ఉత్పత్తి స్థిరత్వం మరియు పునరుత్పత్తి సామర్థ్యం పరంగా సూది మరియు కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య వోల్టేజ్ మరియు దూరం యొక్క అనేక కలయికలను మూల్యాంకనం చేశారు. వివిధ కలయికలు అనుబంధ పట్టిక S1లో చూపబడ్డాయి. స్థిరమైన మరియు పునరుత్పత్తి చేయగల లక్షణాలను (టేలర్ కోన్, EWNS ఉత్పత్తి మరియు కాలక్రమేణా స్థిరత్వం) చూపించే రెండు సందర్భాలను సమగ్ర అధ్యయనం కోసం ఎంపిక చేశారు. పటం 3లో రెండు సందర్భాలలో ROS యొక్క చార్జ్, పరిమాణం మరియు కంటెంట్ యొక్క ఫలితాలు చూపబడ్డాయి. ఫలితాలు పట్టిక 1లో కూడా సంగ్రహించబడ్డాయి. సూచన కోసం, పటం 3 మరియు పట్టిక 1 రెండింటిలోనూ గతంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన ఆప్టిమైజ్ చేయని EWNS8, 9, 10, 11 (బేస్‌లైన్-EWNS) యొక్క లక్షణాలు చేర్చబడ్డాయి. టూ-టెయిల్డ్ t-టెస్ట్ ఉపయోగించి చేసిన గణాంక ప్రాముఖ్యత గణనలు అనుబంధ పట్టిక S2లో తిరిగి ప్రచురించబడ్డాయి. అదనంగా, కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ శాంప్లింగ్ హోల్ వ్యాసం (D) మరియు గ్రౌండ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు టిప్ మధ్య దూరం (L) యొక్క ప్రభావంపై అధ్యయనాలు అదనపు డేటాలో ఉన్నాయి (అనుబంధ పటాలు S2 మరియు S3).
(ac) AFM ద్వారా కొలవబడిన పరిమాణ పంపిణీ. (df) ఉపరితల ఛార్జ్ లక్షణం. (g) EPR యొక్క ROS లక్షణీకరణ.
పైన పేర్కొన్న అన్ని పరిస్థితులలో, కొలవబడిన అయనీకరణ కరెంట్ 2 నుండి 6 μA మధ్య మరియు వోల్టేజ్ -3.8 నుండి -6.5 kV మధ్య ఉందని గమనించడం కూడా ముఖ్యం, దీని ఫలితంగా ఈ ఒక్క EWNS జనరేషన్ కాంటాక్ట్ మాడ్యూల్ కోసం విద్యుత్ వినియోగం 50 mW కంటే తక్కువగా ఉంది. EWNS అధిక పీడనం కింద సంశ్లేషణ చేయబడినప్పటికీ, ఓజోన్ స్థాయిలు చాలా తక్కువగా ఉన్నాయి, ఎప్పుడూ 60 ppb మించలేదు.
అనుబంధ పటం S4 వరుసగా [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] సందర్భాల కోసం అనుకరించబడిన విద్యుత్ క్షేత్రాలను చూపుతుంది. [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] సందర్భాల కోసం, క్షేత్ర గణనలు వరుసగా 2 × 10⁵ V/m మరియు 4.7 × 10⁵ V/m గా ఉన్నాయి. ఇది ఊహించినదే, ఎందుకంటే రెండవ సందర్భంలో వోల్టేజ్-దూర నిష్పత్తి చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
పటం 3a,b లో AFM8 తో కొలవబడిన EWNS వ్యాసం చూపబడింది. లెక్కించబడిన సగటు EWNS వ్యాసాలు వరుసగా [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] స్కీమ్‌ల కోసం 27 nm మరియు 19 nm గా ఉన్నాయి. [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] సందర్భాలలో, పంపిణీల యొక్క జ్యామితీయ ప్రామాణిక విచలనాలు వరుసగా 1.41 మరియు 1.45 గా ఉన్నాయి, ఇది ఒక ఇరుకైన పరిమాణ పంపిణీని సూచిస్తుంది. సగటు పరిమాణం మరియు జ్యామితీయ ప్రామాణిక విచలనం రెండూ బేస్‌లైన్ EWNS కు చాలా దగ్గరగా ఉన్నాయి, అవి వరుసగా 25 nm మరియు 1.41 గా ఉన్నాయి. పటం 3c లో అదే పద్ధతిని ఉపయోగించి, అదే పరిస్థితులలో కొలవబడిన బేస్ EWNS యొక్క పరిమాణ పంపిణీ చూపబడింది.
పటం 3d,e లో ఛార్జ్ లక్షణాల ఫలితాలు చూపబడ్డాయి. ఈ డేటా, గాఢత (#/cm3) మరియు కరెంట్ (I) యొక్క 30 ఏకకాల కొలతల సగటు కొలతలు. విశ్లేషణ ప్రకారం, EWNS పై సగటు ఛార్జ్ [-6.5 kV, 4.0 cm] కు 22 ± 6 e- మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] కు 44 ± 6 e- గా ఉంది. బేస్‌లైన్ EWNS (10 ± 2 e-) తో పోలిస్తే వీటికి గణనీయంగా అధిక ఉపరితల ఛార్జ్‌లు ఉన్నాయి, ఇది [-6.5 kV, 4.0 cm] సందర్భం కంటే రెండు రెట్లు మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] కంటే నాలుగు రెట్లు ఎక్కువ. పటం 3f బేస్‌లైన్-EWNS యొక్క ఛార్జ్ డేటాను చూపుతుంది.
EWNS సంఖ్య యొక్క సాంద్రత పటాల నుండి (అనుబంధ చిత్రాలు S5 మరియు S6), [-3.8 kV, 0.5 cm] దృశ్యం కంటే [-6.5 kV, 4.0 cm] దృశ్యంలో గణనీయంగా ఎక్కువ కణాలు ఉన్నాయని చూడవచ్చు. EWNS సంఖ్య సాంద్రతను 4 గంటల వరకు పర్యవేక్షించారని (అనుబంధ చిత్రాలు S5 మరియు S6) గమనించడం కూడా ముఖ్యం, ఇక్కడ EWNS ఉత్పత్తి స్థిరత్వం రెండు సందర్భాలలోనూ ఒకే స్థాయి కణ సంఖ్య సాంద్రతను చూపించింది.
పటం 3g, [-6.5 kV, 4.0 cm] వద్ద ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNS కంట్రోల్ (బ్యాక్‌గ్రౌండ్)ను తీసివేసిన తర్వాత వచ్చిన EPR స్పెక్ట్రమ్‌ను చూపిస్తుంది. ROS స్పెక్ట్రమ్‌లను, గతంలో ప్రచురించిన ఒక పరిశోధన పత్రంలోని బేస్‌లైన్-EWNS దృష్టాంతంతో కూడా పోల్చడం జరిగింది. స్పిన్ ట్రాప్‌లతో చర్య జరిపే EWNSల సంఖ్య 7.5 × 104 EWNS/s గా లెక్కించబడింది, ఇది గతంలో ప్రచురించిన బేస్‌లైన్-EWNS8కు సమానంగా ఉంది. EPR స్పెక్ట్రమ్‌లు రెండు రకాల ROSల ఉనికిని స్పష్టంగా చూపించాయి, వాటిలో O2- ప్రధాన జాతిగా మరియు OH• తక్కువగా ఉన్నాయి. అదనంగా, పీక్ తీవ్రతలను నేరుగా పోల్చి చూసినప్పుడు, బేస్‌లైన్ EWNSతో పోలిస్తే ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNSలో ROS పరిమాణం గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉందని తేలింది.
పటం 4, EPESలో EWNS యొక్క నిక్షేపణ సామర్థ్యాన్ని చూపిస్తుంది. ఈ డేటా పట్టిక Iలో కూడా సంగ్రహించబడింది మరియు అసలైన EWNS డేటాతో పోల్చబడింది. EUNS యొక్క రెండు సందర్భాలలోనూ, 3.0 kV తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద కూడా నిక్షేపణ దాదాపు 100%గా ఉంది. సాధారణంగా, ఉపరితల ఆవేశ మార్పుతో సంబంధం లేకుండా, 100% నిక్షేపణకు 3.0 kV సరిపోతుంది. అవే పరిస్థితులలో, బేస్‌లైన్-EWNS యొక్క నిక్షేపణ సామర్థ్యం వాటి తక్కువ ఆవేశం (ఒక్కో EWNSకు సగటున 10 ఎలక్ట్రాన్లు) కారణంగా కేవలం 56% మాత్రమే ఉంది.
పటం 5 మరియు పట్టిక 2లో, ఆప్టిమమ్ మోడ్ [-6.5 kV, 4.0 cm] వద్ద 45 నిమిషాల పాటు సుమారు 40,000 #/cm3 EWNS కు గురిచేసిన తర్వాత, టమోటాల ఉపరితలంపైకి ఎక్కించిన సూక్ష్మజీవుల నిర్వీర్యత విలువను సంగ్రహంగా చూపబడింది. ఎక్కించిన E. coli మరియు లాక్టోబాసిల్లస్ ఇన్నోక్యుయస్ 45 నిమిషాల ఎక్స్పోజర్ సమయంలో 3.8 లాగ్‌ల గణనీయమైన తగ్గుదలను చూపించాయి. అదే పరిస్థితులలో, S. enterica 2.2-లాగ్ తగ్గుదలను కలిగి ఉండగా, S. cerevisiae మరియు M. parafortutum 1.0-లాగ్ తగ్గుదలను కలిగి ఉన్నాయి.
ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్‌లు (పటం 6) EWNS ద్వారా హానిచేయని ఎస్చెరిచియా కోలి, స్ట్రెప్టోకోకస్ మరియు లాక్టోబాసిల్లస్ కణాలపై ప్రేరేపించబడిన భౌతిక మార్పులను చిత్రీకరిస్తాయి, ఇవి వాటి నిష్క్రియాత్మకతకు దారితీస్తాయి. నియంత్రణ బ్యాక్టీరియా చెక్కుచెదరని కణ త్వచాలను కలిగి ఉండగా, బహిర్గతమైన బ్యాక్టీరియా దెబ్బతిన్న బాహ్య త్వచాలను కలిగి ఉన్నాయి.
నియంత్రిత మరియు బహిర్గతమైన బ్యాక్టీరియా యొక్క ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపిక్ ఇమేజింగ్ పొర దెబ్బతినడాన్ని వెల్లడించింది.
ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNS యొక్క భౌతిక రసాయన లక్షణాలపై ఉన్న డేటా సమిష్టిగా చూపిస్తున్నదేమిటంటే, గతంలో ప్రచురించబడిన EWNS బేస్‌లైన్ డేటా8,9,10,11తో పోలిస్తే EWNS యొక్క లక్షణాలు (ఉపరితల ఛార్జ్ మరియు ROS కంటెంట్) గణనీయంగా మెరుగుపడ్డాయి. మరోవైపు, వాటి పరిమాణం నానోమీటర్ పరిధిలోనే ఉంది, ఇది గతంలో నివేదించబడిన ఫలితాలకు చాలా సారూప్యంగా ఉంది, దీనివల్ల అవి ఎక్కువ కాలం గాలిలో ఉండగలుగుతున్నాయి. గమనించిన పాలిడిస్పర్సిటీని, EWNS పరిమాణాన్ని నిర్ధారించే ఉపరితల ఛార్జ్ మార్పులు, రేలీ ప్రభావం యొక్క యాదృచ్ఛికత, మరియు సంభావ్య సంలీనం ద్వారా వివరించవచ్చు. అయితే, నీల్సన్ మరియు ఇతరులు 22 వివరించినట్లుగా, అధిక ఉపరితల ఛార్జ్ నీటి బిందువు యొక్క ఉపరితల శక్తి/ఉద్రిక్తతను సమర్థవంతంగా పెంచడం ద్వారా బాష్పీభవనాన్ని తగ్గిస్తుంది. మా గత ప్రచురణలో8 ఈ సిద్ధాంతం మైక్రోడ్రాప్లెట్స్ 22 మరియు EWNS కోసం ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడింది. కాలక్రమేణా ఛార్జ్ కోల్పోవడం కూడా పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు గమనించిన పరిమాణ పంపిణీకి దోహదం చేస్తుంది.
అదనంగా, పరిస్థితిని బట్టి, ప్రతి నిర్మాణానికి చార్జ్ సుమారు 22-44 e- ఉంటుంది, ఇది ప్రాథమిక EWNSతో పోలిస్తే గణనీయంగా ఎక్కువ, దీనిలో ప్రతి నిర్మాణానికి సగటు చార్జ్ 10 ± 2 ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటుంది. అయితే, ఇది EWNS యొక్క సగటు చార్జ్ అని గమనించాలి. సెటో మరియు ఇతరులు చార్జ్ అసజాతీయంగా ఉంటుందని మరియు లాగ్-నార్మల్ పంపిణీని అనుసరిస్తుందని చూపించారు21. మా మునుపటి పనితో పోలిస్తే, ఉపరితల చార్జ్‌ను రెట్టింపు చేయడం వల్ల EPES వ్యవస్థలో డిపాజిషన్ సామర్థ్యం దాదాపు 100%కి రెట్టింపు అవుతుంది11.