Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Дар ҳамин ҳол, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript пешкаш хоҳем кард.
Карусел, ки дар як вақт се слайдро нишон медиҳад.Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Ба наздикӣ платформаи зиддимикробӣ аз кимиёвӣ дар асоси нанотехнология бо истифода аз наноструктураи сунъии об (EWNS) таҳия карда шуд.EWNS заряди баланди сатҳи рӯизаминӣ доранд ва бо намудҳои реактивии оксиген (ROS) сер шудаанд, ки метавонанд бо як қатор микроорганизмҳо, аз ҷумла микроорганизмҳо, аз ҷумла микроорганизмҳои ғизоӣ мутақобила ва ғайрифаъол кунанд.Дар ин ҷо нишон дода шудааст, ки хосиятҳои онҳо ҳангоми синтез метавонанд барои такмил додани потенсиали бактериявии онҳо дақиқ ва оптимизатсия карда шаванд.Платформаи лаборатории EWNS барои дуруст танзим кардани хосиятҳои EWNS тавассути тағир додани параметрҳои синтез тарҳрезӣ шудааст.Тавсифи хосиятҳои EWNS (заряд, андоза ва мундариҷаи ROS) бо истифода аз усулҳои муосири таҳлилӣ.Илова бар ин, онҳо барои иқтидори ғайрифаъолкунии микробҳояшон бар зидди микроорганизмҳои ғизоӣ ба монанди Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum ва Saccharomyces cerevisiae арзёбӣ карда шуданд.Натиҷаҳое, ки дар ин ҷо оварда шудаанд, нишон медиҳанд, ки хосиятҳои EWNS метавонанд ҳангоми синтез дуруст танзим карда шаванд, ки дар натиҷа самаранокии ғайрифаъолшавӣ афзоиш меёбад.Махсусан, заряди руизаминй чор баробар ва намудхои реактивии кислород афзуд.Сатҳи бартараф кардани микробҳо аз микроб вобаста буд ва пас аз таъсири 45 дақиқа ба вояи аэрозоли 40,000 #/cc EWNS аз 1,0 то 3,8 лог буд.
Ифлосшавии микробҳо сабаби асосии бемориҳои ғизоӣ мебошад, ки дар натиҷаи воридшавии микроорганизмҳо ё токсинҳои онҳо ба вуҷуд меоянд.Танҳо дар Иёлоти Муттаҳида, бемориҳои ғизоӣ ҳар сол тақрибан 76 миллион бемориро ба вуҷуд меорад, 325,000 дар беморхона бистарӣ мешавад ва 5,000 фавтидааст1.Илова бар ин, Департаменти кишоварзии Иёлоти Муттаҳида (USDA) ҳисоб мекунад, ки афзоиши истеъмоли маҳсулоти тару тоза барои 48% ҳамаи бемориҳои тавассути ғизо дар Иёлоти Муттаҳида гузоришшуда масъул аст2.Хароҷоти бемориҳо ва марг, ки аз ҷониби микроорганизмҳои ангезандаи ғизо дар Иёлоти Муттаҳида ба вуҷуд омадаанд, хеле баланд аст, ки аз ҷониби марказҳои назорат ва пешгирии бемориҳо (CDC) дар як сол зиёда аз 15,6 миллиард доллари ИМА ҳисоб карда мешавад3.
Дар айни замон, мудохилаҳои зиддимикробӣ4, радиатсионӣ5 ва термикӣ6 барои таъмини амнияти озуқаворӣ асосан дар нуқтаҳои маҳдуди назорати муҳим (CCP) қад-қади занҷири истеҳсолот (одатан пас аз ҷамъоварӣ ва/ё ҳангоми бастабандӣ) гузаронида мешаванд, на пайваста.ҳамин тавр, онҳо ба ифлосшавии байнисоҳавӣ майл доранд.7. Назорати беҳтари бемориҳое, ки аз ғизо тавассути ғизо мегузаранд ва вайроншавии ғизо тадбирҳои зиддимикробиро тақозо мекунад, ки эҳтимолан дар тамоми континууми хоҷагиҳои деҳқонӣ ва кам кардани таъсир ва хароҷот ба муҳити зист татбиқ карда шаванд.
Ба наздикӣ, платформаи зиддимикробӣ, ки бидуни кимиёвӣ, нанотехнология асос ёфтааст, таҳия карда шуд, ки метавонад бактерияҳои рӯизаминӣ ва ҳавоиро бо истифода аз наноструктураи оби сунъӣ (EWNS) ғайрифаъол кунад.EWNS бо истифода аз ду раванди параллелӣ, электроспрей ва ионизатсияи об синтез карда шуд (расми 1а).Таҳқиқоти қаблӣ нишон доданд, ки EWNS маҷмӯи беназири хосиятҳои физикӣ ва биологӣ дорад8,9,10.EWNS дар як сохтор ба ҳисоби миёна 10 электрон дорад ва андозаи миёнаи наномикёси 25 нм (расми 1б,в)8,9,10.Илова бар ин, резонанси электронии spin (ESR) нишон дод, ки EWNS миқдори зиёди намудҳои реактивии оксиген (ROS), асосан радикалҳои гидроксил (OH•) ва супероксид (O2-) дорад (расми 1в)8.EVNS муддати тӯлонӣ дар ҳаво аст ва метавонад бо микроорганизмҳои дар ҳаво овезоншуда ва дар рӯи замин мавҷудбуда бархӯрд кунад, бори ROS-и онҳоро расонад ва боиси ғайрифаъолшавии микроорганизмҳо гардад (расми 1d).Ин таҳқиқоти ибтидоӣ инчунин нишон доданд, ки EWNS метавонад бо бактерияҳои гуногуни грам-манфӣ ва грам-мусбат, аз ҷумла микобактерияҳо, дар рӯи замин ва ҳаво ҳамкорӣ кунад ва ғайрифаъол кунад.Микроскопияи электронии интиқол нишон дод, ки ғайрифаъолшавӣ дар натиҷаи вайрон шудани мембранаи ҳуҷайра ба амал омадааст.Илова бар ин, таҳқиқоти шадиди нафаскашӣ нишон доданд, ки вояи баланди EWNS боиси осеби шуш ё илтиҳоби 8 нест.
$А) Электроспрейк дар ваќте ба амал меояд, ки шиддати баланд байни найчаи капиллярии дорои моеъ ва электроди муќобил љой дода мешавад.(б) Татбиқи фишори баланд боиси ду падидаи гуногун мегардад: (i) электропошидани об ва (ii) ташаккули намудҳои реактивии оксиген (ионҳо), ки дар EWNS банд шудаанд.(в) Сохтори беназири EWNS.(г) Аз сабаби табиати наномикёси худ, EWNS хеле мобилӣ аст ва метавонад бо микроорганизмҳои ҳавоӣ ҳамкорӣ кунад.
Қобилияти платформаи зиддимикробии EWNS барои ғайрифаъол кардани микроорганизмҳои ғизоӣ дар рӯи ғизои тару тоза низ ба наздикӣ нишон дода шудааст.Инчунин нишон дода шудааст, ки заряди рӯизаминии EWNS дар якҷоягӣ бо майдони электрикӣ барои ноил шудан ба интиқоли мақсаднок истифода мешавад.Илова бар ин, натиҷаҳои пешакии помидорҳои органикӣ пас аз таъсири 90 дақиқа дар EWNS тақрибан 50,000 #/см3 рӯҳбаландкунанда буданд ва микроорганизмҳои гуногуни ғизоӣ ба монанди E. coli ва Listeria 11 мушоҳида карда шуданд.Илова бар ин, санҷишҳои пешакии органолептикӣ дар муқоиса бо помидорҳои назоратӣ ягон таъсири ҳассосро нишон надоданд.Гарчанде ки ин натиҷаҳои ибтидоии ғайрифаъолкунӣ барои барномаҳои бехатарии озуқаворӣ ҳатто дар вояи хеле пасти EWNS 50,000#/cc рӯҳбаландкунандаанд.бубинед, равшан аст, ки потенсиали баландтари ғайрифаъолкунӣ барои коҳиши минбаъдаи хатари сироят ва вайроншавӣ муфидтар хоҳад буд.
Дар ин ҷо, мо тадқиқоти худро ба таҳияи платформаи тавлиди EWNS равона хоҳем кард, то ба танзими дақиқи параметрҳои синтез ва оптимизатсияи хосиятҳои физикӣ-кимиёвии EWNS барои баланд бардоштани потенсиали антибактериалии онҳо имкон диҳад.Махсусан, оптимизатсия ба баланд бардоштани пардохти сатҳи онҳо (барои беҳтар кардани интиқоли мақсаднок) ва мундариҷаи ROS (барои беҳтар кардани самаранокии ғайрифаъолкунӣ) тамаркуз кардааст.Бо истифода аз усулҳои муосири аналитикӣ хосиятҳои оптимизатсияшудаи физикӣ-химиявӣ (андоза, заряд ва мундариҷаи ROS) тавсиф кунед ва микроорганизмҳои ғизоии маъмулро истифода баред, ба монанди E.
EVNS бо роҳи ҳамзамон электропошидани ва ионизатсияи оби тозаи баланд (18 MΩ см-1) синтез карда шуд.Небулайзери барқӣ 12 маъмулан барои атомизатсияи моеъҳо ва синтези заррачаҳои полимерӣ ва сафолӣ 13 ва нахҳои 14 андозаи идорашаванда истифода мешавад.
Тавре ки дар нашрияҳои қаблӣ 8, 9, 10, 11 муфассал гуфта шудааст, дар як таҷрибаи маъмулӣ, шиддати баланд байни капиллярҳои металлӣ ва электроди муқобили заминӣ татбиқ карда шуд.Дар ин процесс ду ходисаи гуногун ба амал меояд: i) электроспрей ва ii) ионизатсияи об.Майдони сахти электрикии байни ду электрод боиси пайдо шудани зарядхои манфй дар сатхи оби конденсацияшуда мегардад ва дар натича конусхои Тейлор ба вучуд меоянд.Дар натиља ќатрањои обї ба вуљуд меоянд, ки мисли назарияи Релей16 ба заррачањои хурдтар људо мешаванд.Дар баробари ин, майдонҳои барқии қавӣ баъзе молекулаҳои обро ба тақсим ва ҷудо кардани электронҳо (ионизатсия) мекунанд, ки боиси ба вуҷуд омадани миқдори зиёди намудҳои оксигени реактивӣ (ROS) мегардад17.ROS18-и ҳамзамон тавлидшуда дар EWNS капсул карда шуд (расми 1c).
Дар расм.2а системаи тавлиди EWNS-ро нишон медиҳад, ки дар синтези EWNS дар ин таҳқиқот таҳия ва истифода шудааст.Оби тозашудаи дар шишаи пӯшида нигоҳ дошташуда тавассути найчаи тефлон (диаметри дарунӣ 2 мм) ба сӯзани аз пӯлоди зангногир 30G (капиллярҳои металлӣ) ворид карда шуд.Ҷараёни об аз ҷониби фишори ҳаво дар дохили шиша идора карда мешавад, тавре ки дар расми 2b нишон дода шудааст.Сӯзан ба консоли тефлон гузошта шудааст ва онро ба масофаи муайян аз электроди муқобил дастӣ танзим кардан мумкин аст.Электроди муқобил як диски алюминии сайқалёфта мебошад, ки дар маркази он сӯрох дорад.Дар поёни электроди муқовимат як воҳиди намунаи алюминий ҷойгир аст, ки ба қисми боқимондаи насби таҷрибавӣ тавассути бандари интихоб пайваст карда мешавад (расми 2б).Барои роҳ надодан ба ҷамъшавии заряд, ки метавонад кори намунагирандаро халалдор кунад, ҳамаи ҷузъҳои намунагиранда бо нерӯи барқ ​​асоснок карда шудаанд.
(a) Системаи муҳандисии тавлиди наноструктураи об (EWNS).(б) буридани намунагиранда ва электроспрей, ки параметрҳои муҳимтаринро нишон медиҳанд.(в) Танзимоти таҷрибавӣ барои ғайрифаъолкунии бактерияҳо.
Системаи тавлиди EWNS, ки дар боло тавсиф шудааст, қодир аст параметрҳои асосии амалиётиро барои осон кардани танзими дақиқи хосиятҳои EWNS тағир диҳад.Шиддати татбиқшаванда (V), масофаи байни сӯзан ва электроди муқобил (L) ва ҷараёни обро (φ) тавассути капилляр танзим кунед, то хусусиятҳои EWNS-ро дақиқ танзим кунед.Аломате, ки барои ифода кардани таркиби гуногун истифода мешавад: [V (kV), L (см)].Ҷараёни обро танзим кунед, то конуси устувори Тейлори маҷмӯи муайянро ба даст оред [V, L].Барои маќсадњои ин тањќиќ, диаметри кушодагии электроди муќобил (D) дар 0,5 дюйм (1,29 см) нигоњ дошта шуд.
Аз сабаби маҳдуд будани геометрия ва асимметрия, қувваи майдони барқро аз рӯи принсипҳои аввал ҳисоб кардан мумкин нест.Ба ҷои ин, нармафзори QuickField™ (Svendborg, Дания)19 барои ҳисоб кардани майдони барқ ​​истифода шуд.Майдони электрики якранг нест, бинобар ин кимати майдони электрики дар нуги капилляр барои конфигуратсияхои гуногун хамчун арзиши истинод истифода мешуд.
Дар рафти тадқиқот, якчанд комбинатсияи шиддат ва масофаи байни сӯзан ва электроди муқобил аз рӯи ташаккули конуси Тейлор, устувории конуси Тейлор, устувории истеҳсоли EWNS ва такроршавандагӣ арзёбӣ карда шуданд.Комбинатсияҳои гуногун дар Ҷадвали иловагии S1 нишон дода шудаанд.
Натиҷаи системаи тавлиди EWNS мустақиман ба таҳлилгари Scanning Mobility Partcle Size (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) барои ченкунии консентратсияи зарраҳо ва инчунин ба Aerosol Electrometre Faraday (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN) пайваст карда шуд.) барои ҷараёнҳои аэрозолӣ тавре чен карда шудааст, ки дар нашрияи қаблии мо тавсиф шудааст.Ҳам SMPS ва ҳам электрометри аэрозолӣ бо суръати ҷараёни 0,5 л/дақ (маҷрои умумии намуна 1 л/дақ) гирифта шудааст.Консентратсияи миқдори зарраҳо ва ҷараёни аэрозол дар давоми 120 сония чен карда шуданд.Андоза 30 маротиба такрор карда мешавад.Дар асоси ченакҳои ҷорӣ, заряди умумии аэрозол ҳисоб карда мешавад ва заряди миёнаи EWNS барои шумораи умумии зарраҳои интихобшудаи EWNS ҳисоб карда мешавад.Арзиши миёнаи EWNS метавонад бо истифода аз муодилаи (1) ҳисоб карда шавад:
ки дар он IEl ҷараёни ченшуда аст, NSMPS консентратсияи рақамӣ мебошад, ки бо SMPS чен карда мешавад ва φEl суръати ҷараёни як электрометр мебошад.
Азбаски намии нисбї (RH) ба заряди сатњ таъсир мерасонад, њарорат ва (РН) дар давоми таҷриба мутаносибан дар 21°С ва 45% доимї нигоњ дошта шуданд.
Микроскопияи қувваи атомӣ (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Санта Барбара, CA) ва зонд AC260T (Олимп, Токио, Ҷопон) барои чен кардани андоза ва умри EWNS истифода шудааст.Басомади сканеркунии AFM 1 Гц, майдони сканкунӣ 5 мкм × 5 мкм ва 256 хати скан буд.Ҳама тасвирҳо бо истифода аз нармафзори Asylum (диапазони ниқоб 100 нм, остона 100 pm) мувофиқати тасвири дараҷаи 1-ро гирифтанд.
Ҳавзаи санҷишӣ хориҷ карда шуд ва сатҳи слюда дар масофаи 2,0 см аз электроди муқобил барои вақти миёнаи 120 сония ҷойгир карда шуд, то агломератсияи зарраҳо ва ташаккули қатраҳои номунтазам дар сатҳи слюда пешгирӣ карда шавад.EWNS мустақиман ба рӯи слюдаҳои нав бурида (Тед Пелла, Реддинг, CA) пошида шуд.Тасвири сатҳи слюда фавран пас аз пошидани AFM.Кунҷи тамоси сатҳи слюдаҳои бетағйирнашуда ба 0° наздик аст, бинобар ин EVNS дар сатҳи слюда дар шакли гунбаз паҳн мешавад.Диаметри (а) ва баландии (h) қатраҳои паҳншаванда мустақиман аз топографияи AFM чен карда шуданд ва барои ҳисоб кардани ҳаҷми диффузияи гумбази EWNS бо истифода аз усули қаблан тасдиқшудаи мо истифода шуданд.Фарз мекунем, ки EWNS-и бортӣ ҳаҷми якхела дошта бошад, диаметри эквивалентиро бо истифода аз муодилаи (2) ҳисоб кардан мумкин аст:
Дар асоси усули қаблан таҳиякардаи мо, доми чархзании электронии резонанси (ESR) барои муайян кардани мавҷудияти миёнаравҳои радикалии кӯтоҳмуддат дар EWNS истифода шуд.Аэрозольҳо тавассути як спаргери 650 мкм Midget (Ace Glass, Vineland, NJ) ҳубоб карда шуданд, ки дорои маҳлули 235 мм DEPMPO(5-(диетоксифосфорил)-5-метил-1-пирролин-N-оксид) (Oxis International Inc.).Портленд, Орегон).Ҳама андозагирии ESR бо истифода аз спектрометри Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ИМА) ва ҳуҷайраи панели ҳамвор анҷом дода шуданд.Барои ҷамъоварӣ ва таҳлили маълумот нармафзори Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, ИМА) истифода шудааст.Муайян кардани характеристикадои РОС тандо барои мачмуи шароити кор [-6,5 кВ, 4,0 см] гузаронда шуд.Консентратсияи EWNS бо истифода аз SMPS пас аз баҳисобгирии талафоти EWNS дар зарба чен карда шуд.
Сатҳи озон бо истифода аз 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co)8,9,10 назорат карда шуд.
Барои ҳама хосиятҳои EWNS, арзиши миёна ҳамчун арзиши андозагирӣ истифода мешавад ва инҳирофи стандартӣ ҳамчун хатои андозагирӣ истифода мешавад.Т-санҷишҳо барои муқоиса кардани арзишҳои атрибутҳои оптимизатсияшудаи EWNS бо арзишҳои мувофиқи EWNS базавӣ гузаронида шуданд.
Дар расми 2c системаи "кашидани" боришоти электростатикии (EPES) қаблан таҳияшуда ва тавсифшуда нишон дода шудааст, ки метавонад барои интиқоли мақсадноки EWNS дар рӯи замин истифода шавад.EPES зарядҳои EVNS-ро истифода мебарад, ки онҳоро дар зери таъсири майдони пурқуввати электрикӣ мустақиман ба сатҳи ҳадаф "ҳидоят кардан" мумкин аст.Тафсилоти системаи EPES дар интишори охирини Пиргиотакис ва дигарон оварда шудааст.11 .Ҳамин тариқ, EPES аз камераи PVC чопшудаи 3D бо нӯгҳои конус иборат аст ва дорои ду лавҳаи металлии параллелӣ аз пӯлоди зангногир (304 пӯлоди зангногир, бо оина пӯшида) дар маркази фосилаи 15,24 см.Тахтаҳо ба манбаи берунии шиддати баланд (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY) пайваст карда шуданд, плитаи поёнӣ ҳамеша ба шиддати мусбӣ ва плитаи болоӣ ҳамеша ба замин пайваст карда мешуд (замини шинокунанда).Деворҳои камера бо фолгаи алюминӣ пӯшонида шудаанд, ки барои пешгирӣ кардани талафоти зарраҳо бо қувваи электрикӣ асоснок карда шудааст.Палата дорои дари боркунии пеши мӯҳр мебошад, ки имкон медиҳад сатҳи санҷишӣ дар стендҳои пластикӣ ҷойгир карда шавад, ки онҳоро аз болои табақи металлии поёнӣ боло бардоранд, то дахолати шиддати баландро пешгирӣ кунанд.
Самаранокии ҷойгиркунии EWNS дар EPES мувофиқи протоколи қаблан таҳияшуда, ки дар расми иловагии S111 муфассал шарҳ дода шудааст, ҳисоб карда шуд.
Ҳамчун камераи идоракунӣ, камераи дуввуми силиндрӣ ба системаи EPES пайваста пайваст карда шуд, ки дар он филтри фосилавии HEPA барои хориҷ кардани EWNS истифода мешуд.Тавре ки дар расми 2c нишон дода шудааст, аэрозоли EWNS тавассути ду камераи дарунсохт насос карда шуд.Филтр байни утоқи идоракунӣ ва EPES ҳама гуна EWNS-и боқимондаро хориҷ мекунад, ки дар натиҷа ҳарорати якхела (T), намии нисбӣ (RH) ва сатҳи озон ба вуҷуд меояд.
Муайян карда шудааст, ки микроорганизмҳои муҳими ғизоӣ ғизоҳои тару тозаро ифлос мекунанд, аз қабили E. coli (ATCC #27325), нишондиҳандаи наҷосат, Salmonella enterica (ATCC #53647), микроорганизмҳои ғизоӣ, Listeria безарар (ATCC №33090), суррогат барои патогении Listeria monocytogenes, Sacceromchavic, Deri VACC, ae (ATCC №4098), ивазкунандаи хамиртуруши вайроншуда ва бактерияи тобовартари ғайрифаъол, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Аз бозори маҳаллии худ қуттиҳои тасодуфии помидори ангури органикиро харед ва дар яхдон дар ҳарорати 4°C то истифода бурдан (то 3 рӯз) нигоҳ доред.Помидорҳои таҷрибавӣ ҳама як андоза буданд, тақрибан 1/2 дюйм дар диаметри.
Протоколҳои фарҳанг, эмкунӣ, экспозиция ва ҳисобкунии колонияҳо дар нашрияи қаблии мо муфассал ва дар Маълумоти иловагӣ муфассал оварда шудаанд.Самаранокии EWNS тавассути фош кардани помидор ба 40,000 #/см3 барои 45 дақиқа арзёбӣ карда шуд.Хулоса, се помидор барои арзёбии микроорганизмҳои зинда дар вақти t = 0 дақиқа истифода шуданд.Се помидор дар EPES ҷойгир карда шуданд ва ба EWNS дар 40,000 #/cc (помидорҳои EWNS дучоршуда) ва се помидори боқимонда дар камераи назорат ҷойгир карда шуданд (помидорҳои назоратӣ).Коркарди иловагии помидор дар хар ду гурух гузаронда нашудааст.Помидорҳои ба EWNS дучоршуда ва помидорҳои назоратӣ пас аз 45 дақиқа барои арзёбии таъсири EWNS хориҷ карда шуданд.
Ҳар як таҷриба дар се нусха гузаронида шуд.Таҳлили маълумот тибқи протоколи дар Маълумоти иловагӣ тавсифшуда анҷом дода шуд.
Механизмҳои ғайрифаъолкунӣ тавассути таҳшин кардани намунаҳои EWNS-и фошшуда (45 дақиқа дар консентратсияи аэрозолҳои 40,000 #/см3 EWNS) ва намунаҳои радиатсиянашудаи бактерияҳои безарар E. coli, Salmonella enterica ва Lactobacillus арзёбӣ шуданд.Зарраҳо дар 2,5% глутаральдегид, 1,25% параформальдегид ва 0,03% кислотаи пикрин дар буфери 0,1 М какодилати натрий (рН 7,4) барои 2 соат дар ҳарорати хонагӣ ҷойгир карда шуданд.Пас аз шустан, бо 1% тетроксиди осмий (OsO4)/1,5% ферроцианиди калий (KFeCN6) барои 2 соат пас аз ислоҳ, 3 маротиба дар об шуста, дар 1% уранилацетати 1 соат инкубатсия кунед, сипас ду маротиба дар об бишӯед, сипас дар давоми 109% спирт хушк кунед.Пас аз он, намунаҳо дар оксиди пропилен барои 1 соат ҷойгир карда шуданд ва бо омехтаи 1: 1 оксиди пропилен ва TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) пошида шуданд.Намунаҳо дар TAAB Epon ҷойгир карда шуданд ва дар 60 ° C барои 48 соат полимеризатсия карда шуданд.Қатрони гранулаи шифоёфта аз ҷониби TEM бо истифода аз микроскопи анъанавии интиқоли электронии JEOL 1200EX (JEOL, Токио, Ҷопон), ки бо камераи AMT 2k CCD муҷаҳҳаз шудааст (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Массачусетс, ИМА) бурида ва намоиш дода шуд.
Ҳама таҷрибаҳо дар се нусха гузаронида шуданд.Барои ҳар як нуқтаи вақт, шустани бактерияҳо дар се нусха тухм карда шуданд, ки дар натиҷа дар маҷмӯъ нӯҳ нуқтаи маълумот дар як нуқта ба даст омад, ки миёнаи онҳо ҳамчун консентратсияи бактериявӣ барои ин микроорганизми мушаххас истифода мешуд.Камшавии стандартӣ ҳамчун хатои андозагирӣ истифода шудааст.Ҳама холҳо ҳисоб карда мешаванд.
Логарифми камшавии консентратсияи бактерияҳо нисбат ба t = 0 дақиқа бо формулаи зерин ҳисоб карда шуд:
ки дар он С0 консентратсияи бактерияњо дар намунаи назоратї дар ваќти 0 (яъне пас аз хушк шудани сатњ, вале пеш аз гузоштан дар камера) ва Cn консентратсияи бактерияњо дар сатњи пас аз n даќиќаи таъсир аст.
Барои ба ҳисоб гирифтани таназзули табиии бактерияҳо дар давоми 45 дақиқа, коҳиши лог дар муқоиса бо назорат пас аз 45 дақиқа инчунин ба таври зерин ҳисоб карда шуд:
ки дар он Cn консентратсияи бактерияҳо дар намунаи назоратӣ дар вақти n ва Cn-Control консентратсияи бактерияҳои назоратӣ дар вақти n мебошад.Маълумот ҳамчун коҳиши гузориш дар муқоиса бо назорат пешниҳод карда мешавад (бе таъсири EWNS).
Дар рафти тадқиқот, якчанд комбинатсияи шиддат ва масофаи байни сӯзан ва электроди муқобил аз рӯи ташаккули конуси Тейлор, устувории конуси Тейлор, устувории истеҳсоли EWNS ва такроршавандагӣ арзёбӣ карда шуданд.Комбинатсияҳои гуногун дар Ҷадвали иловагии S1 нишон дода шудаанд.Ду ҳолате, ки хосиятҳои устувор ва такроршавандаро нишон медиҳанд (конуси Тейлор, тавлиди EWNS ва устуворӣ бо мурури замон) барои омӯзиши ҳамаҷониба интихоб карда шуданд.Дар расм.Дар расми 3 натиҷаҳо барои пардохт, андоза ва мундариҷаи ROS дар ҳарду ҳолат нишон дода шудаанд.Натиљањо инчунин дар љадвали 1 нишон дода шудаанд. Барои истинод, њам расми 3 ва њам Љадвали 1 хосиятњои пештар синтезшудаи EWNS8, 9, 10, 11 (базаї-EWNS) -ро дар бар мегиранд.Ҳисобҳои аҳамияти оморӣ бо истифода аз t-testи дуҷониба дар Ҷадвали иловагии S2 дубора нашр карда мешаванд.Илова бар ин, маълумоти иловагӣ омӯзиши таъсири диаметри сӯрохии намунагирии электрод (D) ва масофаи байни электроди заминӣ ва нӯги (L) дохил мешаванд (Рақмҳои иловагӣ S2 ва S3).
(ac) Тақсимоти андоза аз ҷониби AFM чен карда мешавад.(df) Хусусияти заряди рӯизаминӣ.(г) Тавсифи ROS-и EPR.
Инчунин қайд кардан муҳим аст, ки барои ҳамаи шароитҳои дар боло зикршуда ҷараёни ченкунии ионизатсия аз 2 то 6 мкА ва шиддат байни -3,8 ва -6,5 кВ буд, ки дар натиҷа масрафи нерӯи барқ ​​барои ин модули ягонаи тавлиди EWNS камтар аз 50 мВт буд.Гарчанде ки EWNS дар зери фишори баланд синтез карда мешуд, сатҳи озон хеле паст буд ва ҳеҷ гоҳ аз 60 ppb зиёд набуд.
Дар расми иловагии S4 майдонҳои электрикии тақлидшуда барои сенарияҳои [-6,5 кВ, 4,0 см] ва [-3,8 кВ, 0,5 см] мутаносибан нишон дода шудаанд.Барои сенарияҳои [-6,5 кВ, 4,0 см] ва [-3,8 кВ, 0,5 см] ҳисобҳои саҳроӣ мутаносибан 2 × 105 В/м ва 4,7 × 105 В/м мебошанд.Ин дар назар аст, зеро дар ҳолати дуюм таносуби шиддат ва масофа хеле баландтар аст.
Дар расм.3a, b диаметри EWNS-ро нишон медиҳад, ки бо AFM8 чен карда шудааст.Диаметрҳои ҳисоби миёнаи EWNS барои схемаҳои [-6,5 кВ, 4,0 см] ва [-3,8 кВ, 0,5 см] мутаносибан 27 нм ва 19 нм буданд.Барои сенарияҳои [-6,5 кВ, 4,0 см] ва [-3,8 кВ, 0,5 см] инҳирофҳои стандартии геометрии тақсимот мутаносибан 1,41 ва 1,45 мебошанд, ки тақсимоти андозаи тангро нишон медиҳанд.Ҳам андозаи миёна ва ҳам инҳирофоти стандартии геометрӣ ба хатти EWNS дар 25 нм ва 1,41 хеле наздиканд.Дар расм.3c тақсимоти андозаи EWNS-и асосиро бо истифода аз ҳамон усул дар як шароит чен мекунад.
Дар расм.3d,e натиҷаҳои тавсифи зарядро нишон медиҳад.Маълумот ченакҳои миёнаи 30 ченкунии ҳамзамон консентратсия (#/см3) ва ҷорӣ (I) мебошанд.Таҳлилҳо нишон медиҳанд, ки барқи миёнаи EWNS барои [-6,5 кВ, 4,0 см] ва [-3,8 кВ, 0,5 см] мутаносибан 22 ± 6 e- ва 44 ± 6 e- аст.Онҳо дар муқоиса бо EWNS-и ибтидоӣ (10 ± 2 e-), ду маротиба бештар аз сенарияи [-6,5 кВ, 4,0 см] ва чаҳор маротиба аз [-3,8 кВ, 0,5 см] зарядҳои сатҳи баланд доранд.Дар расми 3f заряд нишон дода шудааст.маълумот барои Baseline-EWNS.
Аз харитаҳои консентратсияи рақами EWNS (Рақмҳои иловагӣ S5 ва S6) дидан мумкин аст, ки сенарияи [-6,5 кВ, 4,0 см] нисбат ба сенарияи [-3,8 кВ, 0,5 см] заррачаҳо хеле зиёданд.Инчунин бояд қайд кард, ки консентратсияи рақами EWNS то 4 соат назорат карда шуд (Рақмҳои иловагӣ S5 ва S6), ки устувории тавлиди EWNS дар ҳарду ҳолат сатҳи якхелаи консентратсияи рақами зарраҳоро нишон дод.
Дар расм.3g спектри EPR-ро пас аз тарҳ кардани назорати оптимизатсияшудаи EWNS (фонда) дар [-6,5 кВ, 4,0 см] нишон медиҳад.Спектрҳои ROS инчунин бо сенарияи Baseline-EWNS дар кори қаблан нашршуда муқоиса карда шуданд.Шумораи EWNS, ки бо домҳои чарх реаксия мекунанд, 7,5 × 104 EWNS/s ҳисоб карда шуд, ки ба EWNS8-и қаблан нашршуда шабеҳ аст.Спектрҳои ЭПР мавҷудияти ду намуди ROS-ро равшан нишон доданд, ки О2- навъи бартарӣ ва OH• камтар фаровон аст.Илова бар ин, муқоисаи мустақими шиддатнокии қулла нишон дод, ки EWNS оптимизатсияшуда дар муқоиса бо EWNS ибтидоӣ мундариҷаи ROS хеле баландтар дорад.
Дар расм.4 самаранокии таҳшинсозии EWNS дар EPES нишон медиҳад.Маълумот инчунин дар Ҷадвали I ҷамъбаст карда шудаанд ва бо маълумоти аслии EWNS муқоиса карда мешаванд.Барои ҳарду ҳолати EUNS, таҳшин ҳатто дар шиддати пасти 3,0 кВ наздик ба 100% аст.Одатан, 3,0 кВ барои 100% таҳшиншавӣ новобаста аз тағирёбии заряди рӯизаминӣ кифоя аст.Дар ҳамон шароит, самаранокии ҷойгиркунии Baseline-EWNS аз сабаби заряди камтари онҳо (ба ҳисоби миёна 10 электрон ба як EWNS) танҳо 56% буд.
Дар расм.5 ва дар ҷадвал.2 арзиши ғайрифаъолкунии микроорганизмҳои дар рӯи помидор пас аз таъсири тақрибан 40,000 #/cm3 EWNS барои 45 дақиқа дар ҳолати беҳтарин [-6,5 кВ, 4,0 см] эм кардашударо ҷамъбаст мекунад.E. coli ва Lactobacillus innocuous дар давоми таъсири 45 дақиқа камшавии назарраси 3,8 логро нишон доданд.Дар ҳамин шароит S. enterica 2,2 лог, S. cerevisiae ва M. parafortutum 1,0 лог кам шудааст.
Микрографҳои электронӣ (Расми 6) тағироти физикии аз ҷониби EWNS ба ҳуҷайраҳои безарари Escherichia coli, Streptococcus ва Lactobacillus овардашударо тасвир мекунанд, ки боиси ғайрифаъолшавии онҳо мешаванд.Бактерияҳои назоратӣ мембранаҳои ҳуҷайраҳои солим доштанд, дар ҳоле ки бактерияҳои фошшуда мембранаҳои беруниро вайрон карданд.
Тасвирҳои микроскопии электронии назорат ва бактерияҳои фошшуда осеби мембранаро ошкор карданд.
Маълумот дар бораи хосиятҳои физикӣ-кимиёвии EWNS оптимизатсияшуда дар маҷмӯъ нишон медиҳанд, ки хосиятҳои (зарядҳои рӯизаминӣ ва мундариҷаи ROS) EWNS дар муқоиса бо маълумоти ибтидоии EWNS қаблан нашршуда ба таври назаррас беҳтар шудаанд8,9,10,11.Аз тарафи дигар, андозаи онҳо дар диапазони нанометрӣ боқӣ монд, ки ба натиҷаҳои қаблан гузоришшуда хеле монанд буд ва ба онҳо имкон медиҳад, ки муддати тӯлонӣ дар ҳаво бимонанд.Полидисперссияи мушоҳидашударо бо тағирёбии заряди рӯизаминӣ, ки андозаи EWNS, тасодуфии эффекти Релей ва муттаҳидшавии эҳтимолиро муайян мекунанд, шарҳ додан мумкин аст.Аммо, тавре ки Нилсен ва дигарон муфассал баён кардаанд.22, заряди баланди рӯизаминӣ бухоршавиро тавассути баланд бардоштани самаранокии энергияи сатҳ / шиддати қатраи об коҳиш медиҳад.Дар нашрияи қаблии мо8 ин назария барои микроқатраҳои 22 ва EWNS ба таври таҷрибавӣ тасдиқ карда шуд.Аз даст додани пардохт дар вақти изофакорӣ инчунин метавонад ба андоза таъсир расонад ва ба тақсимоти андозаи мушоҳидашуда мусоидат кунад.