Nature.comను సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు పరిమిత CSS మద్దతు ఉన్న బ్రౌజర్ వెర్షన్‌ను ఉపయోగిస్తున్నారు. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు అప్‌డేట్ చేయబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో కంపాటిబిలిటీ మోడ్‌ను నిలిపివేయాలని) మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. అదనంగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా చూపిస్తాము.
ఇటీవల, కృత్రిమ నీటి నానో నిర్మాణాలను (EWNS) ఉపయోగించి, నానోటెక్నాలజీ ఆధారంగా రసాయన రహిత సూక్ష్మజీవనాశక వేదికను అభివృద్ధి చేశారు. EWNS అధిక ఉపరితల ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఆహారం ద్వారా సంక్రమించే వ్యాధికారకాలతో సహా అనేక సూక్ష్మజీవులతో చర్య జరిపి వాటిని నిర్వీర్యం చేయగల రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS)తో సమృద్ధిగా ఉంటాయి. 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 లక్షణాల (ఆవేశం, పరిమాణం మరియు ROS పరిమాణం) నిర్ధారణను నిర్వహించారు. అదనంగా, వాటి సూక్ష్మజీవుల నిర్వీర్య సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మొనెల్లా ఎంటెరికా, లిస్టేరియా ఇన్నోకువా, మైకోబాక్టీరియం పారా ఫోర్టిటమ్ మరియు సాక్రోమైసెస్ సెరెవిసియే వంటి ఆహార సూక్ష్మజీవులను సేంద్రీయ ద్రాక్ష టమోటాల ఉపరితలంపైకి ఎక్కించారు. ఇక్కడ సమర్పించిన ఫలితాలు, సంశ్లేషణ సమయంలో EWNS యొక్క లక్షణాలను చక్కగా సర్దుబాటు చేయవచ్చని, తద్వారా నిర్వీర్యత సామర్థ్యంలో ఘాతాంక పెరుగుదల ఉంటుందని నిరూపిస్తున్నాయి. ముఖ్యంగా, ఉపరితల ఆవేశం నాలుగు రెట్లు పెరిగింది మరియు ROS పరిమాణం కూడా పెరిగింది. 40,000 #/cm3 EWNS ఏరోసోల్ మోతాదుకు 45 నిమిషాల పాటు గురిచేసిన తర్వాత, సూక్ష్మజీవుల తొలగింపు రేటు సూక్ష్మజీవులపై ఆధారపడి ఉండి, 1.0 నుండి 3.8 లాగ్ పరిధిలో ఉంది.
వ్యాధికారక క్రిములు లేదా వాటి విషపదార్థాలను తీసుకోవడం వల్ల కలిగే ఆహార సంబంధిత అనారోగ్యానికి సూక్ష్మజీవుల కాలుష్యమే ప్రధాన కారణం. కేవలం యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోనే ప్రతి సంవత్సరం ఆహార సంబంధిత అనారోగ్యం వల్ల 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 శాతం తాజా ఉత్పత్తుల వినియోగం పెరగడం వల్లే సంభవిస్తున్నాయి². యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో ఆహార సంబంధిత వ్యాధికారక క్రిముల వల్ల కలిగే అనారోగ్యం 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 థర్మల్6 వంటి సూక్ష్మజీవనాశక చర్యలు, తాజా ఉత్పత్తులు క్రాస్-కంటామినేషన్‌కు గురయ్యే విధంగా నిరంతరం అమలు చేయకుండా, ప్రధానంగా ఉత్పత్తి గొలుసులోని పరిమిత కీలక నియంత్రణ పాయింట్ల (CCPs) వద్ద (సాధారణంగా పంట కోత తర్వాత మరియు/లేదా ప్యాకేజింగ్ సమయంలో) మాత్రమే అమలు చేయబడుతున్నాయి. ఆహారం ద్వారా సంక్రమించే అనారోగ్యాలను మరియు ఆహారం పాడైపోవడాన్ని మెరుగ్గా నియంత్రించడానికి సూక్ష్మజీవనాశక చర్యలు అవసరం. వీటికి పొలం నుండి బల్ల వరకు మొత్తం ప్రక్రియలో వర్తింపజేసే సామర్థ్యం ఉంది. తక్కువ ప్రభావం మరియు తక్కువ ఖర్చు.
కృత్రిమ నీటి నానో నిర్మాణాలను (EWNS) ఉపయోగించి ఉపరితలాలపై మరియు గాలిలో ఉండే బ్యాక్టీరియాను నిర్వీర్యం చేయడానికి, నానోటెక్నాలజీ ఆధారిత, రసాయన రహిత సూక్ష్మజీవనాశక వేదికను ఇటీవల అభివృద్ధి చేశారు. EVNS సంశ్లేషణ కోసం, రెండు సమాంతర ప్రక్రియలను ఉపయోగించారు: ఎలక్ట్రోస్ప్రే మరియు నీటి అయనీకరణం (పటం 1a). EWNS లకు ప్రత్యేకమైన భౌతిక మరియు జీవ లక్షణాల సమితి ఉందని గతంలోనే నిరూపించబడింది8,9,10. EWNS ప్రతి నిర్మాణానికి సగటున 10 ఎలక్ట్రాన్‌లను మరియు సగటు నానోమీటర్ పరిమాణం 25 nm (పటం 1b,c)8,9,10 కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్ రెసొనెన్స్ (ESR) ప్రకారం, EWNS లలో అధిక మొత్తంలో రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS), ప్రధానంగా హైడ్రాక్సిల్ (OH•) మరియు సూపర్‌ఆక్సైడ్ (O2-) రాడికల్స్ ఉన్నాయని తేలింది (పటం 1c)8. EWNS చాలా సేపు గాలిలో ఉండి, గాలిలో తేలియాడే మరియు ఉపరితలాలపై ఉండే సూక్ష్మజీవులతో ఢీకొనగలవు, వాటి ROS ను అందించి, సూక్ష్మజీవుల నిర్వీర్యానికి కారణమవుతాయి (పటం 1d). ఈ మునుపటి అధ్యయనాలు, EWNS ఉపరితలాలపై మరియు గాలిలో ఉండే మైకోబాక్టీరియాతో సహా, ప్రజారోగ్య ప్రాముఖ్యత కలిగిన వివిధ గ్రామ్-నెగటివ్ మరియు గ్రామ్-పాజిటివ్ బాక్టీరియాలతో సంకర్షణ చెంది వాటిని నిర్వీర్యం చేయగలవని కూడా చూపించాయి8,9. కణ త్వచం దెబ్బతినడం వల్ల ఈ నిర్వీర్యం జరుగుతుందని ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ చూపించింది. అదనంగా, అధిక మోతాదులో EWNS ఊపిరితిత్తులకు నష్టం లేదా వాపును కలిగించవని తీవ్రమైన పీల్చడంపై చేసిన అధ్యయనాలు చూపించాయి8.
(ఎ) ద్రవం ఉన్న కేశనాళికకు మరియు కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మధ్య అధిక వోల్టేజ్ ప్రయోగించినప్పుడు ఎలక్ట్రోస్ప్రే సంభవిస్తుంది. (బి) అధిక వోల్టేజ్ ప్రయోగించడం వల్ల రెండు విభిన్న దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి: (i) నీటి ఎలక్ట్రోస్ప్రేయింగ్ మరియు (ii) EWNSలో చిక్కుకున్న రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల (అయాన్లు) ఉత్పత్తి. (సి) EWNS యొక్క విశిష్ట నిర్మాణం. (డి) EWNS వాటి నానోస్కేల్ స్వభావం కారణంగా అధిక చలనశీలతను కలిగి ఉంటాయి మరియు గాలి ద్వారా వ్యాపించే వ్యాధికారకాలతో చర్య జరపగలవు.
తాజా ఆహార పదార్థాల ఉపరితలంపై ఉండే ఆహార సంబంధిత సూక్ష్మజీవులను నిర్వీర్యం చేయగల EWNS యాంటీమైక్రోబయల్ ప్లాట్‌ఫామ్ యొక్క సామర్థ్యం కూడా ఇటీవల నిరూపించబడింది. లక్షిత పంపిణీ కోసం EWNS ఉపరితల ఆవేశాన్ని విద్యుత్ క్షేత్రంతో కలిపి ఉపయోగించవచ్చని కూడా చూపబడింది. మరింత ముఖ్యంగా, సుమారు 50,000#/cm³¹¹ గాఢత వద్ద EWNS కు గురిచేసిన 90 నిమిషాలలోనే, E. coli మరియు లిస్టేరియా వంటి వివిధ ఆహార సూక్ష్మజీవులకు వ్యతిరేకంగా సేంద్రీయ టమోటా చర్యలో సుమారు 1.4 లాగ్ తగ్గింపు అనే ఆశాజనకమైన ప్రాథమిక ఫలితం గమనించబడింది. అదనంగా, నియంత్రణ టమోటాతో పోలిస్తే ప్రాథమిక ఇంద్రియ మూల్యాంకన పరీక్షలలో ఎటువంటి ఇంద్రియ ప్రభావం కనిపించలేదు. ఈ ప్రాథమిక నిర్వీర్య ఫలితాలు 50,000#/cm³¹¹ వంటి చాలా తక్కువ EWNS మోతాదులలో కూడా ఆహార భద్రతకు హామీ ఇస్తున్నప్పటికీ, సంక్రమణ మరియు పాడయ్యే ప్రమాదాన్ని మరింత తగ్గించడానికి అధిక నిర్వీర్య సామర్థ్యం మరింత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుందని స్పష్టమవుతోంది.
ఇక్కడ, మేము EWNS సంశ్లేషణ పారామితులను మెరుగుపరచడానికి మరియు వాటి యాంటీ బాక్టీరియల్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి EWNS యొక్క భౌతిక-రసాయన లక్షణాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఒక EWNS ఉత్పత్తి ప్లాట్‌ఫారమ్ అభివృద్ధిపై మా పరిశోధనను కేంద్రీకరిస్తాము. ముఖ్యంగా, వాటి ఉపరితల చార్జ్‌ను (లక్షిత డెలివరీని మెరుగుపరచడానికి) మరియు ROS కంటెంట్‌ను (నిష్క్రియాత్మక సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి) పెంచడంపై ఆప్టిమైజేషన్ దృష్టి సారించింది. ఆధునిక విశ్లేషణా పద్ధతులను ఉపయోగించి మరియు E. coli, S. enterica, L. innocua, S. cerevisiae మరియు M. parafortuitum వంటి సాధారణ ఆహార సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన భౌతిక-రసాయన లక్షణాల (పరిమాణం, చార్జ్ మరియు ROS కంటెంట్) వర్గీకరణ.
అధిక స్వచ్ఛత గల నీటిని (18 MΩ cm–1) ఏకకాలంలో ఎలక్ట్రోస్ప్రేయింగ్ మరియు అయనీకరణం చేయడం ద్వారా EVNS సంశ్లేషణ చేయబడింది. నియంత్రిత పరిమాణంలో ఉన్న ద్రవాలు మరియు సింథటిక్ పాలిమర్ మరియు సిరామిక్ కణాలు 13 మరియు ఫైబర్‌లను 14 అటామైజ్ చేయడానికి ఎలక్ట్రిక్ అటామైజర్ 12 సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
మునుపటి ప్రచురణలు 8, 9, 10, 11 లలో వివరించినట్లుగా, ఒక సాధారణ ప్రయోగంలో, ఒక లోహ కేశనాళిక మరియు గ్రౌండెడ్ కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య అధిక వోల్టేజ్ వర్తింపజేయబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, రెండు విభిన్న దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి: 1) ఎలక్ట్రోస్ప్రే మరియు 2) 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 సిద్ధాంతం16 ప్రకారం చిన్న కణాలుగా విడిపోవడం కొనసాగిస్తాయి. అదే సమయంలో, బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం కొన్ని నీటి అణువులను విడిపోయి ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయేలా (అయనీకరణం) చేస్తుంది, తద్వారా అధిక మొత్తంలో రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS)17 ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఏకకాలంలో ఉత్పత్తి అయిన ROS18 ప్యాకెట్‌లు EWNSలో పొందుపరచబడ్డాయి (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 సూదికి (లోహ కేశనాళిక) పంపించారు. పటం 2bలో చూపినట్లుగా, సీసా లోపల ఉన్న గాలి పీడనం ద్వారా నీటి ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తారు. ఈ సూది ఒక టెఫ్లాన్ కన్సోల్‌కు జతచేయబడి ఉంటుంది, 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. కణాల నమూనా సేకరణను క్షీణింపజేసే చార్జ్ ఏర్పడటాన్ని నివారించడానికి, నమూనా సేకరణలోని అన్ని భాగాలకు విద్యుత్ పరంగా గ్రౌండింగ్ చేయబడింది.
(ఎ) ఇంజనీరింగ్ చేయబడిన నీటి నానోస్ట్రక్చర్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ (EWNS). (బి) అత్యంత ముఖ్యమైన పారామితులను చూపిస్తున్న శాంప్లర్ మరియు ఎలక్ట్రోస్ప్రే యూనిట్ 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 [V (kV), L (cm)] చిహ్నాలను ఉపయోగిస్తారు. ఒక నిర్దిష్ట [V, L] సమితి యొక్క స్థిరమైన టేలర్ కోన్‌ను పొందడానికి నీటి ప్రవాహాన్ని సర్దుబాటు చేయండి. ఈ అధ్యయనం యొక్క ప్రయోజనాల కోసం, కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క అపర్చర్ (D) 0.5 అంగుళాలు (1.29 సెం.మీ.) వద్ద సెట్ చేయబడింది.
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 అవుట్‌పుట్, కణాల సంఖ్య సాంద్రతను కొలవడానికి స్కానింగ్ మొబిలిటీ పార్టికల్ సైజర్ (SMPS, మోడల్ 3936, TSI, షోర్‌వ్యూ, మిన్నెసోటా)కు నేరుగా అనుసంధానించబడింది మరియు ఏరోసోల్ ప్రవాహాలను కొలవడానికి ఫారడే ఏరోసోల్ ఎలక్ట్రోమీటర్ (TSI, మోడల్ 3068B, షోర్‌వ్యూ, USA)తో ఉపయోగించబడింది, ఇది మా మునుపటి ప్రచురణ9లో వివరించబడింది. SMPS మరియు ఏరోసోల్ ఎలక్ట్రోమీటర్ రెండూ 0.5 L/min ప్రవాహ రేటుతో నమూనాను తీసుకున్నాయి (మొత్తం నమూనా ప్రవాహం 1 L/min). కణాల సాంద్రతలు మరియు ఏరోసోల్ ఫ్లక్స్‌లు 120 సెకన్ల పాటు కొలవబడ్డాయి. కొలతను 30 సార్లు పునరావృతం చేయండి. ప్రస్తుత కొలతల నుండి మొత్తం ఏరోసోల్ ఛార్జ్ లెక్కించబడుతుంది మరియు నమూనా చేయబడిన మొత్తం EWNS కణాల సంఖ్య నుండి సగటు EWNS ఛార్జ్ అంచనా వేయబడుతుంది. EWNS యొక్క సగటు వ్యయాన్ని సమీకరణం (1) ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
ఇక్కడ IEl అనేది కొలవబడిన కరెంట్, NSMPS అనేది SMPS తో కొలవబడిన సంఖ్యా సాంద్రత, మరియు φEl అనేది 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 స్కాన్ రేటు 1 Hz మరియు స్కాన్ ప్రాంతం 5 µm×5 µm, 256 స్కాన్ లైన్లతో ఉంటుంది. అన్ని చిత్రాలు అసైలమ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి మొదటి ఆర్డర్ ఇమేజ్ అలైన్‌మెంట్‌కు గురి చేయబడ్డాయి (100 nm పరిధి గల మాస్క్ మరియు 100 pm థ్రెషోల్డ్‌తో).
మైకా ఉపరితలంపై కణాల కలయిక మరియు క్రమరహిత బిందువుల ఏర్పాటును నివారించడానికి, శాంప్లింగ్ ఫన్నెల్‌ను తీసివేసి, మైకా ఉపరితలాన్ని కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి 2.0 సెం.మీ దూరంలో సగటున 120 సెకన్ల పాటు ఉంచండి. EWNS ను తాజాగా కత్తిరించిన మైకా ఉపరితలాలపై నేరుగా ప్రయోగించారు (టెడ్ పెల్లా, రెడ్డింగ్, CA). స్పుటరింగ్ చేసిన వెంటనే, మైకా ఉపరితలాన్ని AFM ఉపయోగించి దృశ్యమానం చేశారు. తాజాగా కత్తిరించిన, మార్పు చేయని మైకా యొక్క ఉపరితల స్పర్శ కోణం 0°కి దగ్గరగా ఉంటుంది, కాబట్టి EWNS మైకా ఉపరితలంపై గుమ్మటం ఆకారంలో వ్యాపిస్తుంది20. వ్యాపిస్తున్న బిందువుల వ్యాసం (a) మరియు ఎత్తు (h) లను AFM టోపోగ్రఫీ నుండి నేరుగా కొలిచారు మరియు మా గతంలో ధృవీకరించబడిన పద్ధతి8ని ఉపయోగించి గుమ్మటం ఆకారపు వ్యాపన ఘనపరిమాణం EWNS ను లెక్కించడానికి ఉపయోగించారు. ఆన్‌బోర్డ్ EVNS అదే ఘనపరిమాణాన్ని కలిగి ఉందని భావించి, సమానమైన వ్యాసాన్ని సమీకరణం (2) నుండి లెక్కించవచ్చు:
మేము గతంలో అభివృద్ధి చేసిన పద్ధతికి అనుగుణంగా, EWNSలో స్వల్పకాలిక రాడికల్ ఇంటర్మీడియట్‌ల ఉనికిని గుర్తించడానికి ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్ రెసొనెన్స్ (ESR) స్పిన్ ట్రాప్‌ను ఉపయోగించారు. ఏరోసోల్‌లను 235 mM DEPMPO (5-(డైఇథాక్సీఫాస్ఫోరైల్)-5-మిథైల్-1-పైరోలిన్-N-ఆక్సైడ్) (ఆక్సిస్ ఇంటర్నేషనల్ ఇంక్., పోర్ట్‌ల్యాండ్, ఒరెగాన్) కలిగిన ద్రావణం గుండా పంపారు. అన్ని EPR కొలతలను బ్రూకర్ EMX స్పెక్ట్రోమీటర్ (బ్రూకర్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ఇంక్. బిల్లెరికా, MA, USA) మరియు ఫ్లాట్ సెల్ అర్రేలను ఉపయోగించి నిర్వహించారు. డేటాను సేకరించి, విశ్లేషించడానికి అక్విసిట్ సాఫ్ట్‌వేర్ (బ్రూకర్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ఇంక్. బిల్లెరికా, MA, USA) ఉపయోగించబడింది. ROS లక్షణీకరణ కేవలం [-6.5 kV, 4.0 cm] ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల సమితికి మాత్రమే నిర్వహించబడింది. ఇంపాక్టర్‌లో EWNS నష్టాన్ని 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, కొలత విలువ అనేది కొలతల సగటు, మరియు కొలత దోషం అనేది ప్రామాణిక విచలనం. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNS లక్షణం యొక్క విలువను బేస్ EWNS యొక్క సంబంధిత విలువతో పోల్చడానికి ఒక t-పరీక్ష నిర్వహించబడింది.
పటం 2c, ఉపరితలాలపై EWNS11 ను లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి ఉపయోగపడే, గతంలో అభివృద్ధి చేసి, లక్షణాలను నిర్ధారించిన ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ప్రెసిపిటేషన్ పాస్ త్రూ సిస్టమ్ (EPES)ను చూపిస్తుంది. EPES, లక్ష్యం యొక్క ఉపరితలం వైపు నేరుగా "గురిపెట్టడానికి" ఒక బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రంతో కలిపి EWNS ఆవేశాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. EPES వ్యవస్థ యొక్క వివరాలు పిర్గియోటాకిస్ మరియు ఇతరులు11 రాసిన ఇటీవలి ప్రచురణలో పొందుపరచబడ్డాయి. అందువల్ల, EPESలో, మధ్యలో 15.24 సెం.మీ. దూరంలో రెండు సమాంతర స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ (304 స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్, మిర్రర్ పాలిష్డ్) లోహపు పలకలను కలిగి ఉన్న, మొనదేలిన చివరలు గల ఒక 3D ప్రింటెడ్ PVC చాంబర్ ఉంటుంది. ఈ పలకలు ఒక బాహ్య అధిక వోల్టేజ్ మూలానికి (బెర్ట్రాన్ 205B-10R, స్పెల్‌మాన్, హాపేజ్, NY) అనుసంధానించబడ్డాయి; కింది పలక ఎల్లప్పుడూ పాజిటివ్‌గా మరియు పై పలక ఎల్లప్పుడూ గ్రౌండ్ చేయబడి (ఫ్లోటింగ్) ఉంటుంది. కణాల నష్టాన్ని నివారించడానికి, చాంబర్ గోడలను అల్యూమినియం ఫాయిల్‌తో కప్పి, దానికి విద్యుత్ పరంగా గ్రౌండింగ్ చేస్తారు. ఛాంబర్‌కు ముందు వైపు మూసివున్న లోడింగ్ డోర్ ఉంటుంది, ఇది అధిక వోల్టేజ్ అంతరాయాన్ని నివారించడానికి, పరీక్షా ఉపరితలాలను కింద ఉన్న లోహపు పలక నుండి పైకి లేపి, ప్లాస్టిక్ ర్యాక్‌లపై ఉంచడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
సప్లిమెంటరీ ఫిగర్ S111లో వివరించిన, గతంలో అభివృద్ధి చేసిన ప్రోటోకాల్ ప్రకారం EPESలో EWNS యొక్క డిపాజిషన్ సామర్థ్యాన్ని లెక్కించారు.
నియంత్రణ గదిగా, స్థూపాకార గది గుండా వెళ్లే రెండవ ప్రవాహం, EWNSను తొలగించడానికి ఒక మధ్యంతర HEPA ఫిల్టర్‌ను ఉపయోగించి EPES వ్యవస్థతో శ్రేణిలో అనుసంధానించబడింది. పటం 2cలో చూపిన విధంగా, శ్రేణిలో అనుసంధానించబడిన రెండు గదుల గుండా EWNS ఏరోసోల్‌ను 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 ఉత్పత్తులను కలుషితం చేసే ముఖ్యమైన ఆహారజనిత సూక్ష్మజీవులు కనుగొనబడ్డాయి, అవి: మల సూచిక అయిన ఎస్చెరిచియా కోలి (ATCC #27325), ఆహారజనిత వ్యాధికారకమైన సాల్మొనెల్లా ఎంటెరికా (ATCC #53647), వ్యాధికారకమైన లిస్టేరియా మోనోసైటోజెనెస్‌కు ప్రత్యామ్నాయమైన లిస్టేరియా ఇన్నోకువా (ATCC #33090), చెడిపోయే ఈస్ట్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా సాక్రోమైసెస్ సెరెవిసియా (ATCC #4098), మరియు మరింత నిరోధకత కలిగిన సజీవ బ్యాక్టీరియా అయిన మైకోబాక్టీరియం పారాఫార్చుటస్ (ATCC #19686) లను ATCC (మనాసాస్, వర్జీనియా) నుండి కొనుగోలు చేశారు.
మీ స్థానిక మార్కెట్ నుండి యాదృచ్ఛికంగా సేంద్రీయ ద్రాక్ష టమోటాల పెట్టెలను కొనుగోలు చేసి, ఉపయోగించే వరకు (3 రోజుల వరకు) 4°C వద్ద ఫ్రిజ్‌లో ఉంచండి. ప్రయోగం కోసం సుమారు 1/2 అంగుళం వ్యాసం ఉన్న ఒకే పరిమాణంలోని టమోటాలను ఎంచుకోండి.
ఇంక్యుబేషన్, ఇనాక్యులేషన్, ఎక్స్‌పోజర్ మరియు కాలనీ కౌంటింగ్ కోసం ప్రోటోకాల్‌లు మా మునుపటి ప్రచురణలలో వివరంగా వివరించబడ్డాయి మరియు సప్లిమెంటరీ డేటా 11లో సవివరంగా వివరించబడ్డాయి. ఇనాక్యులేట్ చేసిన టమోటాలను 45 నిమిషాల పాటు 40,000 #/cm3 కు గురిచేయడం ద్వారా EWNS పనితీరును 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). ఏ టమోటా సమూహానికి అదనపు ప్రాసెసింగ్ చేయలేదు. EWNS ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి 45 నిమిషాల తర్వాత EWNSకు గురిచేసిన టమోటాలు మరియు కంట్రోల్‌లను తొలగించారు.
ప్రతి ప్రయోగం మూడుసార్లు నిర్వహించబడింది. అనుబంధ సమాచారంలో వివరించిన ప్రోటోకాల్ ప్రకారం డేటా విశ్లేషణ జరిగింది.
నిర్వీర్యీకరణ యంత్రాంగాలను అంచనా వేయడానికి, EWNSకు గురిచేసిన (45 నిమిషాలు, EWNS ఏరోసోల్ గాఢత 40,000 #/cm3) మరియు గురిచేయని E. coli, Enterobacter, మరియు L. innocua బ్యాక్టీరియా నమూనాలను పెల్లెట్ చేశారు. ఈ అవక్షేపాన్ని, 2.5% గ్లూటరాల్డిహైడ్, 1.25% పారాఫార్మాల్డిహైడ్ మరియు 0.03% పిక్రిక్ యాసిడ్‌తో కూడిన ఫిక్సేటివ్‌తో, 0.1 M సోడియం కాకోడైలేట్ ద్రావణంలో (pH 7.4) గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 2 గంటల పాటు స్థిరీకరించారు. కడిగిన తర్వాత, వాటిని 1% ఓస్మియం టెట్రాక్సైడ్ (OsO4)/1.5% పొటాషియం ఫెర్రోసైనైడ్ (KFeCN6)తో 2 గంటల పాటు స్థిరీకరించి, నీటితో 3 సార్లు కడిగి, 1% యురేనిల్ అసిటేట్‌లో 1 గంట పాటు ఇంక్యుబేట్ చేసి, ఆపై నీటితో రెండుసార్లు కడిగారు. తదనంతరం, 50%, 70%, 90%, 100% ఆల్కహాల్‌తో ఒక్కొక్కటి 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, MA, USA) అమర్చిన సాంప్రదాయ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ అయిన JEOL 1200EX (JEOL, టోక్యో, జపాన్) ఉపయోగించి TEM ద్వారా దృశ్యమానం చేశారు.
అన్ని ప్రయోగాలు మూడుసార్లు పునరావృతం చేయబడ్డాయి. ప్రతి సమయ బిందువు వద్ద, బ్యాక్టీరియా వాష్‌లను మూడుసార్లు ప్లేట్ చేయడం జరిగింది, దీని ఫలితంగా ప్రతి బిందువుకు మొత్తం తొమ్మిది డేటా పాయింట్లు లభించాయి, వీటి సగటును ఆ నిర్దిష్ట జీవి యొక్క 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 వ్యవధిలో బ్యాక్టీరియా యొక్క సహజ క్షీణతను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి, 45 నిమిషాల వద్ద కంట్రోల్‌తో పోల్చి 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 వోల్టేజ్ మరియు సూదికి, కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు మధ్య ఉన్న 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 పూర్తి అధ్యయనం కోసం రెండు సందర్భాలను ఎంపిక చేశారు. రెండు సందర్భాలకు సంబంధించిన ROS యొక్క చార్జ్, పరిమాణం మరియు కంటెంట్‌పై ఫలితాలను పటం 3 చూపిస్తుంది. ఫలితాలు పట్టిక 1లో కూడా సంగ్రహించబడ్డాయి. సూచన కోసం, పటం 3 మరియు పట్టిక 1లో గతంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన ఆప్టిమైజ్ చేయని EWNS8, 9, 10, 11 (బేస్‌లైన్-EWNS) యొక్క లక్షణాలు ఉన్నాయి. టూ-టెయిల్డ్ t-టెస్ట్ ఉపయోగించి చేసిన గణాంక ప్రాముఖ్యత గణనలు అనుబంధ పట్టిక S2లో తిరిగి ప్రచురించబడ్డాయి. అదనంగా, కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ శాంప్లింగ్ రంధ్రం వ్యాసం (D) మరియు గ్రౌండ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు సూది కొన మధ్య దూరం (L) యొక్క ప్రభావంపై అధ్యయనాలతో సహా అదనపు డేటా కూడా ఉంది (అనుబంధ పటాలు S2 మరియు S3).
(ఎ–సి) AFM పరిమాణ పంపిణీ. (డి – ఎఫ్) ఉపరితల ఛార్జ్ లక్షణం. (జి) ROS మరియు ESR యొక్క లక్షణీకరణ.
పైన పేర్కొన్న అన్ని పరిస్థితులలో, కొలవబడిన అయనీకరణ ప్రవాహాలు 2-6 µA పరిధిలో మరియు వోల్టేజీలు -3.8 నుండి -6.5 kV పరిధిలో ఉన్నాయని గమనించడం కూడా ముఖ్యం, దీని ఫలితంగా ఈ సింగిల్-టెర్మినల్ EWNS ఉత్పత్తి మాడ్యూల్ యొక్క 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 ప్రకారం క్షేత్రాలు వరుసగా 2 × 10⁵ V/m మరియు 4.7 × 10⁵ V/m గా లెక్కించబడ్డాయి. రెండవ సందర్భంలో వోల్టేజ్ మరియు దూరానికి గల నిష్పత్తి చాలా ఎక్కువగా ఉన్నందున, ఇది ఊహించదగినదే.
పటం 3a,b లో AFM8 తో కొలవబడిన EWNS వ్యాసం చూపబడింది. [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] సందర్భాల కోసం సగటు EWNS వ్యాసాలు వరుసగా 27 nm మరియు 19 nm గా లెక్కించబడ్డాయి. [-6.5 kV, 4.0 cm] మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] సందర్భాల కోసం పంపిణీల యొక్క జ్యామితీయ ప్రామాణిక విచలనాలు వరుసగా 1.41 మరియు 1.45, 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. పటం 3c లో అదే పద్ధతిని ఉపయోగించి అదే పరిస్థితులలో కొలవబడిన బేస్‌లైన్ 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. ఈ 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, వాటి ఉపరితల ఛార్జ్ గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంది, ఇది [-6.5 kV, 4.0 cm] దృశ్యం కంటే రెండింతలు మరియు [-3.8 kV, 0.5 cm] కంటే నాలుగింతలు ఎక్కువ. 3f ప్రాథమిక EWNS చెల్లింపు డేటాను చూపుతుంది.
EWNS సంఖ్యా సాంద్రత పటాల (అనుబంధ చిత్రాలు S5 మరియు S6) నుండి, [-3.8 kV, 0.5 cm] దృశ్యం కంటే [-6.5 kV, 4.0 cm] దృశ్యంలో గణనీయంగా ఎక్కువ సంఖ్యలో కణాలు ఉన్నాయని చూడవచ్చు. EWNS సంఖ్యా సాంద్రతలను 4 గంటల వరకు పర్యవేక్షించారని (అనుబంధ చిత్రాలు S5 మరియు S6) కూడా గమనించాలి, ఇక్కడ EWNS ఉత్పత్తి స్థిరత్వం రెండు సందర్భాలలోనూ ఒకే స్థాయి కణ సంఖ్యా సాంద్రతలను చూపించింది.
పటం 3g, [-6.5 kV, 4.0 cm] వద్ద ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన EWNS కోసం నియంత్రణ (నేపథ్యం) తీసివేత తర్వాత EPR స్పెక్ట్రమ్‌ను చూపుతుంది. ROS స్పెక్ట్రమ్‌ను గతంలో ప్రచురించిన పత్రంలోని EWNS బేస్‌లైన్‌తో కూడా పోల్చారు. స్పిన్ ట్రాప్‌తో చర్య జరిపే EWNSల సంఖ్య 7.5 × 104 EWNS/s అని లెక్కించబడింది, ఇది గతంలో ప్రచురించిన బేస్‌లైన్-EWNS8కి సమానంగా ఉంది. EPR స్పెక్ట్రాలు రెండు రకాల ROSల ఉనికిని స్పష్టంగా సూచించాయి, వాటిలో O2- ప్రధానంగా ఉండగా, OH• తక్కువ పరిమాణంలో ఉంది. 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. రెండు EUNS సందర్భాలలోనూ, 3.0 kV తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద కూడా నిక్షేపణ దాదాపు 100%కి చేరుకుంది. సాధారణంగా, ఉపరితల ఆవేశ మార్పుతో సంబంధం లేకుండా 100% నిక్షేపణను సాధించడానికి 3.0 kV సరిపోతుంది. అవే పరిస్థితులలో, తక్కువ ఆవేశం (ఒక్కో EWNSకు సగటున 10 ఎలక్ట్రాన్లు) కారణంగా బేస్‌లైన్-EWNS యొక్క నిక్షేపణ సామర్థ్యం కేవలం 56% మాత్రమే ఉంది.
అనుకూలమైన పరిస్థితులలో [-6.5 kV, 4.0 cm] 45 నిమిషాల పాటు సుమారు 40,000 #/cm3 EWNS కు గురిచేసిన తర్వాత, టమోటాల ఉపరితలంపై చొప్పించిన సూక్ష్మజీవుల నిర్వీర్యం యొక్క స్థాయిని పటం 5 మరియు పట్టిక 2 సంగ్రహంగా తెలియజేస్తున్నాయి. చొప్పించిన E. coli మరియు L. innocua 45 నిమిషాల గురిచేత తర్వాత 3.8 లాగ్ గణనీయమైన తగ్గుదలను చూపించాయి. అదే పరిస్థితులలో, S. enterica 2.2 లాగ్‌ల తక్కువ తగ్గుదలను చూపించగా, S. cerevisiae మరియు M. parafortuitum 1.0 లాగ్ తగ్గుదలను చూపించాయి.
E. coli, Salmonella enterica, మరియు L. innocua కణాలలో EWNS ద్వారా ప్రేరేపించబడిన భౌతిక మార్పులను, అవి నిర్వీర్యం కావడానికి దారితీసే విధంగా చిత్రీకరిస్తున్న ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్‌లు (పటం 6). నియంత్రణ బ్యాక్టీరియా చెక్కుచెదరని కణ త్వచాలను చూపించగా, 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 లక్షణాలు (ఉపరితల ఛార్జ్ మరియు ROS కంటెంట్) గణనీయంగా మెరుగుపడ్డాయి. మరోవైపు, వాటి పరిమాణం నానోమీటర్ పరిధిలోనే ఉంది, ఇది గతంలో ప్రచురించిన ఫలితాలకు చాలా దగ్గరగా ఉంది, దీనివల్ల అవి ఎక్కువ కాలం గాలిలో ఉండగలుగుతున్నాయి. గమనించిన పాలిడిస్పర్సిటీని ఉపరితల ఛార్జ్‌లోని మార్పుల ద్వారా వివరించవచ్చు, ఇవి రేలీ ప్రభావం యొక్క పరిమాణం, యాదృచ్ఛికత మరియు EWNS యొక్క సంభావ్య విలీనాన్ని నిర్ణయిస్తాయి. అయితే, నీల్సన్ మరియు ఇతరులు22 వివరించినట్లుగా, అధిక ఉపరితల ఛార్జ్ నీటి బిందువు యొక్క ఉపరితల శక్తి/ఉద్రిక్తతను సమర్థవంతంగా పెంచడం ద్వారా బాష్పీభవనాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ సిద్ధాంతం మా మునుపటి ప్రచురణలో8 మైక్రోడ్రాప్లెట్స్22 మరియు EWNS కోసం ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడింది. కాలక్రమేణా జరిగే నష్టం కూడా పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు గమనించిన పరిమాణ పంపిణీకి దోహదం చేస్తుంది.
అదనంగా, పరిస్థితులను 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 ఏకరీతిగా ఉండదని మరియు లాగ్-నార్మల్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌ను అనుసరిస్తుందని చూపించారు21. మా మునుపటి పనితో పోలిస్తే, ఉపరితల చార్జ్‌ను రెట్టింపు చేయడం వల్ల EPES సిస్టమ్‌లో డిపాజిషన్ సామర్థ్యం దాదాపు 100%కి రెట్టింపు అవుతుంది11.