Дякуємо, що відвідали Nature.com.Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS.Для найкращої роботи радимо використовувати оновлений браузер (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer).Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відтворюємо сайт без стилів і JavaScript.
Карусель, яка показує три слайди одночасно.Використовуйте кнопки «Попередній» і «Наступний», щоб переходити по трьох слайдах одночасно, або використовуйте кнопки повзунка в кінці, щоб переходити по трьох слайдах одночасно.
Нещодавно була розроблена безхімічна антимікробна платформа на основі нанотехнологій з використанням штучних водних наноструктур (EWNS).EWNS мають високий поверхневий заряд і насичені активними формами кисню (АФК), які можуть взаємодіяти та інактивувати низку мікроорганізмів, у тому числі патогени харчового походження.Тут показано, що їх властивості під час синтезу можуть бути точно налаштовані та оптимізовані для подальшого посилення їхнього антибактеріального потенціалу.Лабораторна платформа EWNS була розроблена для точного налаштування властивостей EWNS шляхом зміни параметрів синтезу.Характеристика властивостей EWNS (заряд, розмір і вміст АФК) за допомогою сучасних аналітичних методів.Крім того, вони були оцінені щодо їх мікробного потенціалу інактивації проти харчових мікроорганізмів, таких як Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum і Saccharomyces cerevisiae.Результати, представлені тут, демонструють, що властивості EWNS можна точно налаштувати під час синтезу, що призводить до експоненціального збільшення ефективності інактивації.Зокрема, поверхневий заряд зріс у чотири рази, а активні форми кисню зросли.Швидкість видалення мікроорганізмів залежала від мікроорганізмів і становила від 1,0 до 3,8 log після 45-хвилинної експозиції дози аерозолю 40 000 #/cc EWNS.
Мікробне забруднення є основною причиною харчових захворювань, спричинених вживанням патогенів або їх токсинів.Лише в Сполучених Штатах хвороби харчового походження спричиняють близько 76 мільйонів захворювань, 325 000 госпіталізацій і 5 000 смертей щороку1.Крім того, за оцінками Міністерства сільського господарства США (USDA), збільшення споживання свіжих продуктів є причиною 48% усіх зареєстрованих захворювань харчового походження в Сполучених Штатах2.Ціна захворювань і смертей, спричинених харчовими патогенами, у Сполучених Штатах дуже висока, за оцінками Центрів з контролю та профілактики захворювань (CDC) у понад 15,6 мільярдів доларів США на рік3.
Наразі хімічні4, радіаційні5 та термічні6 антимікробні заходи для забезпечення безпечності харчових продуктів здебільшого проводяться в обмежених критичних контрольних точках (ККТ) уздовж виробничого ланцюга (зазвичай після збору врожаю та/або під час пакування), а не постійно.таким чином, вони схильні до перехресного забруднення.7. Кращий контроль хвороб харчового походження та псування харчових продуктів вимагає антимікробних заходів, які потенційно можуть бути застосовані в континуумі від ферми до столу, одночасно зменшуючи вплив на навколишнє середовище та витрати.
Нещодавно була розроблена безхімічна антимікробна платформа на основі нанотехнологій, яка може інактивувати поверхневі та повітряні бактерії за допомогою штучних водних наноструктур (EWNS).EWNS був синтезований за допомогою двох паралельних процесів, електророзпилення та іонізації води (рис. 1а).Попередні дослідження показали, що EWNS мають унікальний набір фізичних і біологічних властивостей8,9,10.EWNS мають у середньому 10 електронів на структуру та середній розмір нанорозміру 25 нм (рис. 1b,c)8,9,10.Крім того, електронний спіновий резонанс (ESR) показав, що EWNS містить велику кількість активних форм кисню (ROS), головним чином гідроксильних (OH•) і супероксидних (O2-) радикалів (рис. 1c)8.EVNS перебуває в повітрі тривалий час і може стикатися з мікроорганізмами, що знаходяться в повітрі та присутні на поверхні, доставляючи їх корисне навантаження ROS і викликаючи інактивацію мікроорганізмів (рис. 1d).Ці перші дослідження також показали, що EWNS може взаємодіяти та інактивувати різні грамнегативні та грампозитивні бактерії, включаючи мікобактерії, на поверхнях і в повітрі.Трансмісійна електронна мікроскопія показала, що інактивація була викликана руйнуванням клітинної мембрани.Крім того, гострі інгаляційні дослідження показали, що високі дози EWNS не викликають пошкодження легень або запалення 8 .
(a) Електропорошок виникає, коли висока напруга прикладається між капілярною трубкою, що містить рідину, і протиелектродом.(b) Застосування високого тиску призводить до двох різних явищ: (i) електророзпилення води та (ii) утворення активних форм кисню (іонів), захоплених EWNS.(c) Унікальна структура EWNS.(d) Завдяки своїй нанорозмірній природі EWNS дуже мобільні та можуть взаємодіяти з повітряно-крапельними патогенами.
Також нещодавно була продемонстрована здатність антимікробної платформи EWNS інактивувати харчові мікроорганізми на поверхні свіжої їжі.Було також показано, що поверхневий заряд EWNS у поєднанні з електричним полем можна використовувати для досягнення цільової доставки.Крім того, попередні результати для органічних помідорів після 90-хвилинної експозиції при EWNS близько 50 000 #/см3 були обнадійливими, з різними мікроорганізмами харчового походження, такими як E. coli та Listeria 11.Крім того, попередні органолептичні випробування не показали сенсорних ефектів порівняно з контрольними томатами.Хоча ці початкові результати інактивації є обнадійливими для безпечних харчових продуктів навіть при дуже низьких дозах EWNS 50 000#/куб.див., очевидно, що вищий потенціал інактивації буде більш корисним для подальшого зниження ризику інфікування та псування.
Тут ми зосередимо наше дослідження на розробці платформи генерації EWNS, щоб забезпечити можливість точного налаштування параметрів синтезу та оптимізації фізико-хімічних властивостей EWNS для підвищення їхнього антибактеріального потенціалу.Зокрема, оптимізація була зосереджена на збільшенні їх поверхневого заряду (для покращення цільової доставки) та вмісту ROS (для підвищення ефективності інактивації).Охарактеризуйте оптимізовані фізико-хімічні властивості (розмір, заряд і вміст АФК), використовуючи сучасні аналітичні методи та використовуючи звичайні харчові мікроорганізми, такі як E. .
EVNS був синтезований одночасним електророзпиленням та іонізацією води високої чистоти (18 МОм см–1).Електричний розпилювач 12 зазвичай використовується для розпилення рідин і синтезу полімерних і керамічних частинок 13 і волокон 14 контрольованого розміру.
Як детально описано в попередніх публікаціях 8, 9, 10, 11, у типовому експерименті була застосована висока напруга між металевим капіляром і заземленим протиелектродом.Під час цього процесу відбуваються два різні явища: i) електророзпилення та ii) іонізація води.Сильне електричне поле між двома електродами викликає накопичення негативних зарядів на поверхні конденсованої води, що призводить до утворення конусів Тейлора.У результаті утворюються високозаряджені краплі води, які продовжують розпадатися на дрібніші частинки, як у теорії Релея16.У той же час сильні електричні поля змушують деякі молекули води розщеплювати та відривати електрони (іонізувати), що призводить до утворення великої кількості активних форм кисню (АФК)17.Одночасно згенерований ROS18 був інкапсульований в EWNS (рис. 1c).
На рис.2а показано систему генерації EWNS, розроблену та використану в синтезі EWNS у цьому дослідженні.Очищену воду, що зберігалася в закритій пляшці, подавали через тефлонову трубку (внутрішній діаметр 2 мм) у голку з нержавіючої сталі 30G (металевий капіляр).Потік води контролюється тиском повітря всередині пляшки, як показано на малюнку 2b.Голка встановлена ​​на тефлоновій консолі і може бути вручну відрегульована на певну відстань від протиелектрода.Проти електрод являє собою полірований алюмінієвий диск з отвором в центрі для відбору проби.Під протиелектродом розташована алюмінієва воронка для відбору проб, яка підключена до решти експериментальної установки через порт для відбору проб (рис. 2b).Щоб уникнути накопичення заряду, яке може порушити роботу пробовідбірника, усі компоненти пробовідбірника електрично заземлені.
(a) Система генерації наноструктур інженерної води (EWNS).(b) Поперечний переріз пробовідбірника та електророзпилювача, що показує найважливіші параметри.(c) Експериментальна установка для інактивації бактерій.
Система генерації EWNS, описана вище, здатна змінювати ключові робочі параметри для полегшення тонкого налаштування властивостей EWNS.Відрегулюйте прикладену напругу (В), відстань між голкою та протиелектродом (L) і потік води (φ) через капіляр, щоб точно налаштувати характеристики EWNS.Символ, який використовується для представлення різних комбінацій: [V (кВ), L (см)].Відрегулюйте потік води, щоб отримати стабільний конус Тейлора певного набору [V, L].Для цілей цього дослідження діаметр отвору протиелектрода (D) підтримувався на рівні 0,5 дюйма (1,29 см).
Через обмежену геометрію та асиметрію напруженість електричного поля не може бути розрахована з перших принципів.Натомість для розрахунку електричного поля було використано програмне забезпечення QuickField™ (Svendborg, Данія)19.Електричне поле неоднорідне, тому значення електричного поля на кінчику капіляра було використано як еталонне значення для різних конфігурацій.
Під час дослідження було оцінено кілька комбінацій напруги та відстані між голкою та протиелектродом з точки зору формування конуса Тейлора, стабільності конуса Тейлора, стабільності виробництва EWNS та відтворюваності.Різні комбінації показані в додатковій таблиці S1.
Вихід системи генерації EWNS був підключений безпосередньо до скануючого аналізатора розміру частинок мобільності (SMPS, модель 3936, TSI, Shoreview, MN) для вимірювання концентрації часток, а також до аерозольного електрометра Фарадея (TSI, модель 3068B, Shoreview, MN).) для аерозольних струмів вимірювали, як описано в нашій попередній публікації.І SMPS, і аерозольний електрометр відбирали пробу зі швидкістю потоку 0,5 л/хв (загальний потік проби 1 л/хв).Чисельну концентрацію частинок і потік аерозолю вимірювали протягом 120 секунд.Вимірювання повторюють 30 разів.На основі поточних вимірювань розраховується загальний заряд аерозолю та оцінюється середній заряд EWNS для заданої загальної кількості вибраних частинок EWNS.Середню вартість EWNS можна розрахувати за допомогою рівняння (1):
де IEl — виміряний струм, NSMPS — цифрова концентрація, виміряна за допомогою SMPS, а φEl — швидкість потоку на електрометр.
Оскільки відносна вологість (RH) впливає на поверхневий заряд, температура та (RH) підтримувалися постійними під час експерименту при 21°C і 45% відповідно.
Атомно-силова мікроскопія (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Санта-Барбара, Каліфорнія) і зонд AC260T (Olympus, Токіо, Японія) використовувалися для вимірювання розміру та терміну служби EWNS.Частота АСМ сканування становила 1 Гц, площа сканування 5 мкм × 5 мкм і 256 ліній сканування.Усі зображення були піддані вирівнюванню зображень 1-го порядку за допомогою програмного забезпечення Asylum (діапазон маски 100 нм, поріг 100 пм).
Випробувальну лійку видаляли, а поверхню слюди розташовували на відстані 2,0 см від протиелектрода на час усереднення 120 с, щоб уникнути агломерації частинок і утворення нерегулярних крапель на поверхні слюди.EWNS розпилювали безпосередньо на поверхню свіжозрізаної слюди (Ted Pella, Redding, CA).Зображення поверхні слюди відразу після АСМ напилення.Контактний кут поверхні свіжозрізаної немодифікованої слюди близький до 0°, тому ЕВНС розподіляється на поверхні слюди у вигляді купола.Діаметр (a) і висота (h) крапель, що дифундують, вимірювали безпосередньо з топографії AFM і використовували для розрахунку куполоподібного дифузійного об’єму EWNS за допомогою нашого попередньо перевіреного методу.Якщо припустити, що бортові EWNS мають однаковий об’єм, еквівалентний діаметр можна розрахувати за допомогою рівняння (2):
На основі нашого раніше розробленого методу спінова пастка електронного спінового резонансу (ESR) була використана для виявлення присутності короткоживучих радикальних проміжних сполук у EWNS.Аерозолі пропускали через розпилювач Midget 650 мкм (Ace Glass, Vineland, NJ), що містив 235 мМ розчин DEPMPO(5-(діетоксифосфорил)-5-метил-1-піролін-N-оксид) (Oxis International Inc.).Портленд, Орегон).Усі вимірювання ШОЕ проводили за допомогою спектрометра Bruker EMX (Bruker Instruments Inc. Billerica, Массачусетс, США) і кювети з плоскою панеллю.Для збору та аналізу даних використовували програмне забезпечення Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, США).Визначення характеристик АФК проводилось лише для набору робочих умов [-6,5 кВ, 4,0 см].Концентрації EWNS вимірювали за допомогою SMPS після врахування втрат EWNS в ударному елементі.
Рівні озону контролювали за допомогою 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Боулдер, Колорадо)8,9,10.
Для всіх властивостей EWNS середнє значення використовується як значення вимірювання, а стандартне відхилення використовується як похибка вимірювання.T-тести були проведені для порівняння значень оптимізованих атрибутів EWNS з відповідними значеннями базового EWNS.
На рисунку 2c показана раніше розроблена та охарактеризована система «витягування» електростатичних опадів (EPES), яка може бути використана для цільової доставки EWNS на поверхню.EPES використовує заряди EVNS, які можна «направляти» прямо на поверхню мішені під впливом сильного електричного поля.Деталі системи EPES представлені в недавній публікації Pyrgiotakis et al.11.Таким чином, EPES складається з надрукованої на 3D-принтері камери ПВХ із звуженими кінцями та містить дві паралельні металеві пластини з нержавіючої сталі (нержавіюча сталь 304, із дзеркальним покриттям) у центрі на відстані 15,24 см одна від одної.Плати були підключені до зовнішнього джерела високої напруги (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), нижня пластина завжди була підключена до позитивної напруги, а верхня пластина завжди була підключена до землі (плаваюче заземлення).Стінки камери покриті алюмінієвою фольгою, яка електрично заземлена для запобігання втраті частинок.Камера має герметичні дверцята переднього завантаження, що дозволяє розміщувати тестові поверхні на пластикових підставках, які піднімають їх над нижньою металевою пластиною, щоб уникнути перешкод високої напруги.
Ефективність осадження EWNS у EPES була розрахована відповідно до попередньо розробленого протоколу, детально описаного на додатковому малюнку S111.
В якості контрольної камери друга циліндрична проточна камера була підключена послідовно до системи EPES, в якій використовувався проміжний фільтр HEPA для видалення EWNS.Як показано на малюнку 2c, аерозоль EWNS прокачували через дві вбудовані камери.Фільтр між диспетчерською та EPES видаляє будь-які залишки EWNS, що призводить до однакової температури (T), відносної вологості (RH) і рівня озону.
Було виявлено, що важливі харчові мікроорганізми забруднюють свіжі продукти, такі як кишкова паличка (ATCC № 27325), фекальний індикатор, Salmonella enterica (ATCC № 53647), харчовий патоген, нешкідлива Listeria (ATCC № 33090), замінник патогенної Listeria monocytogenes, отриманий з ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC № 4098), замінник псувальних дріжджів і більш стійка інактивована бактерія Mycobacterium paralucky (ATCC № 19686).
Купуйте довільні ящики органічних виноградних помідорів на місцевому ринку та охолоджуйте при 4°C до використання (до 3 днів).Усі експериментальні помідори були однакового розміру, приблизно 1/2 дюйма в діаметрі.
Протоколи культивування, інокуляції, експозиції та підрахунку колоній детально описано в нашій попередній публікації та детально описано в Додаткових даних.Ефективність EWNS оцінювали шляхом впливу на інокульовані томати 40 000 #/см3 протягом 45 хвилин.Коротко кажучи, три помідори використовували для оцінки мікроорганізмів, що вижили в момент часу t = 0 хв.Три помідори помістили в EPES і піддали впливу EWNS при 40 000 #/куб.см (помідори, які піддалися EWNS), а три, що залишилися, помістили в контрольну камеру (контрольні помідори).Додаткову обробку томатів в обох групах не проводили.Помідори, піддані EWNS, і контрольні помідори були видалені через 45 хвилин для оцінки ефекту EWNS.
Кожен експеримент проводили в трьох повторах.Аналіз даних проводили згідно з протоколом, описаним у Додаткових даних.
Механізми інактивації оцінювали шляхом седиментації опромінених зразків EWNS (45 хв при концентрації аерозолю EWNS 40 000 #/см3) і неопромінених зразків нешкідливих бактерій E. coli, Salmonella enterica та Lactobacillus.Частинки фіксували в 2,5% глутаровому альдегіді, 1,25% параформальдегіді та 0,03% пікриновій кислоті в 0,1 М натрій какодилатному буфері (pH 7,4) протягом 2 годин при кімнатній температурі.Після промивання постфіксуйте 1% тетраоксидом осмію (OsO4)/1,5% фероціанідом калію (KFeCN6) протягом 2 годин, промийте 3 рази у воді та інкубуйте в 1% уранілацетату протягом 1 години, потім промийте двічі у воді, потім зневоднюйте протягом 10 хвилин у 50%, 70%, 90%, 100% спирті.Потім зразки поміщали в пропіленоксид на 1 годину і просочували сумішшю 1:1 пропіленоксиду та TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Зразки поміщали в TAAB Epon і полімеризували при 60°C протягом 48 годин.Затверділу гранульовану смолу розрізали та візуалізували за допомогою ТЕМ за допомогою звичайного просвічуючого електронного мікроскопа JEOL 1200EX (JEOL, Токіо, Японія), оснащеного камерою AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Массачусетс, США).
Усі досліди проводили в трьох повторах.Для кожного моменту часу бактеріальні змиви висівали в трьох примірниках, що призвело до отримання дев’яти точок даних на точку, середнє значення яких використовувалося як концентрація бактерій для цього конкретного мікроорганізму.Стандартне відхилення використовувалося як похибка вимірювання.Усі бали зараховуються.
Логарифм зменшення концентрації бактерій порівняно з t = 0 хв розраховували за формулою:
де C0 — концентрація бактерій у контрольному зразку в момент часу 0 (тобто після того, як поверхня висохла, але перед розміщенням у камері), а Cn — концентрація бактерій на поверхні після n хвилин впливу.
Щоб врахувати природну деградацію бактерій під час 45-хвилинної експозиції, логарифм зниження порівняно з контролем через 45 хвилин також розраховується наступним чином:
де Cn — концентрація бактерій у контрольному зразку в момент часу n, а Cn-Control — концентрація контрольних бактерій у момент часу n.Дані представлені як логарифм зменшення порівняно з контролем (без впливу EWNS).
Під час дослідження було оцінено кілька комбінацій напруги та відстані між голкою та протиелектродом з точки зору формування конуса Тейлора, стабільності конуса Тейлора, стабільності виробництва EWNS та відтворюваності.Різні комбінації показані в додатковій таблиці S1.Два випадки, що демонструють стабільні та відтворювані властивості (конус Тейлора, генерація EWNS та стабільність у часі), були відібрані для комплексного дослідження.На рис.На малюнку 3 показано результати для заряду, розміру та вмісту АФК в обох випадках.Результати також наведено в таблиці 1. Для довідки як рисунок 3, так і таблиця 1 включають властивості раніше синтезованого неоптимізованого EWNS8, 9, 10, 11 (базова лінія-EWNS).Обчислення статистичної значущості з використанням двобічного t-критерію перепубліковано в додатковій таблиці S2.Крім того, додаткові дані включають дослідження впливу діаметра отвору (D) і відстані між заземлюючим електродом і наконечником (L) (додаткові малюнки S2 і S3).
(ac) Розподіл за розміром, виміряний АСМ.(df) Характеристика поверхневого заряду.(g) Характеристика ROS EPR.
Також важливо відзначити, що для всіх вищевказаних умов виміряний струм іонізації становив від 2 до 6 мкА, а напруга — від -3,8 до -6,5 кВ, що призвело до споживання електроенергії менше 50 мВт для цього єдиного контактного модуля генерації EWNS.Хоча EWNS був синтезований під високим тиском, рівні озону були дуже низькими, ніколи не перевищуючи 60 ppb.
На додатковому малюнку S4 показано змодельовані електричні поля для сценаріїв [-6,5 кВ, 4,0 см] і [-3,8 кВ, 0,5 см] відповідно.Для сценаріїв [-6,5 кВ, 4,0 см] і [-3,8 кВ, 0,5 см] обчислення поля становлять 2 × 105 В/м і 4,7 × 105 В/м відповідно.Це очікувано, оскільки в другому випадку відношення напруга-відстань набагато вище.
На рис.3a,b показано діаметр EWNS, виміряний за допомогою AFM8.Розраховані середні діаметри EWNS становили 27 нм і 19 нм для схем [-6,5 кВ, 4,0 см] і [-3,8 кВ, 0,5 см] відповідно.Для сценаріїв [-6,5 кВ, 4,0 см] і [-3,8 кВ, 0,5 см] геометричні стандартні відхилення розподілів становлять 1,41 і 1,45 відповідно, що вказує на вузький розподіл розмірів.І середній розмір, і геометричне стандартне відхилення дуже близькі до базової лінії EWNS, при 25 нм і 1,41 відповідно.На рис.3c показує розподіл розмірів базової EWNS, виміряний за допомогою того самого методу за тих самих умов.
На рис.3d,e показано результати характеристики заряду.Дані є середніми вимірюваннями 30 одночасних вимірювань концентрації (#/см3) і струму (I).Аналіз показує, що середній заряд на EWNS становить 22 ± 6 е- і 44 ± 6 е- для [-6,5 кВ, 4,0 см] і [-3,8 кВ, 0,5 см], відповідно.Вони мають значно вищі поверхневі заряди порівняно з базовим EWNS (10 ± 2 e-), у два рази більші, ніж сценарій [-6,5 кВ, 4,0 см], і в чотири рази більші, ніж [-3,8 кВ, 0,5 см].На малюнку 3f показано заряд.дані для Baseline-EWNS.
З карт концентрації числа EWNS (додаткові малюнки S5 і S6) видно, що сценарій [-6,5 кВ, 4,0 см] містить значно більше частинок, ніж сценарій [-3,8 кВ, 0,5 см].Варто також зазначити, що концентрація числа EWNS контролювалася до 4 годин (додаткові малюнки S5 і S6), де стабільність генерації EWNS показала однакові рівні концентрації числа частинок в обох випадках.
На рис.3g показує спектр ЕПР після віднімання оптимізованого контролю EWNS (фон) при [-6,5 кВ, 4,0 см].Спектри ROS також порівнювали зі сценарієм Baseline-EWNS у раніше опублікованій роботі.Кількість EWNS, що реагують зі спіновими пастками, було розраховано як 7,5 × 104 EWNS/с, що подібно до раніше опублікованого Baseline-EWNS8.Спектри ЕПР чітко показали наявність двох типів АФК, причому O2- є переважаючим видом і OH• є менш поширеним.Крім того, пряме порівняння пікових інтенсивностей показало, що оптимізована EWNS мала значно вищий вміст ROS порівняно з базовою EWNS.
На рис.4 показана ефективність осадження EWNS в EPES.Дані також підсумовані в таблиці I та порівняні з вихідними даними EWNS.Для обох випадків EUNS осадження близьке до 100% навіть при низькій напрузі 3,0 кВ.Як правило, 3,0 кВ достатньо для 100% осадження, незалежно від зміни поверхневого заряду.За тих самих умов ефективність осадження Baseline-EWNS становила лише 56% через їх менший заряд (у середньому 10 електронів на EWNS).
На рис.5 і в табл.2 підсумовує значення інактивації мікроорганізмів, інокульованих на поверхні томатів після впливу близько 40 000 #/см3 EWNS протягом 45 хвилин при оптимальному режимі [-6,5 кВ, 4,0 см].Інокульована E. coli та Lactobacillus innocuous показала значне зниження на 3,8 log під час 45-хвилинної експозиції.За тих самих умов S. enterica спостерігалося зниження на 2,2 логарифма, а S. cerevisiae і M. parafortutum – на 1,0 логарифм.
Електронні мікрофотографії (рис. 6) зображують фізичні зміни, спричинені EWNS на нешкідливих клітинах Escherichia coli, Streptococcus і Lactobacillus, що призводить до їхньої інактивації.Контрольні бактерії мали непошкоджені клітинні мембрани, тоді як відкриті бактерії мали пошкоджені зовнішні мембрани.
Електронно-мікроскопічне зображення контрольних і експонованих бактерій виявило пошкодження мембрани.
Дані про фізико-хімічні властивості оптимізованої EWNS разом показують, що властивості (поверхневий заряд і вміст ROS) EWNS були значно покращені порівняно з попередньо опублікованими базовими даними EWNS8,9,10,11.З іншого боку, їх розмір залишався в нанометровому діапазоні, дуже схожому на результати, повідомлені раніше, що дозволяло їм залишатися в повітрі протягом тривалого часу.Спостережувану полідисперсність можна пояснити змінами поверхневого заряду, які визначають розмір EWNS, випадковістю ефекту Релея та потенційною коалесценцією.Однак, як детально описано Nielsen et al.22, високий заряд поверхні зменшує випаровування шляхом ефективного збільшення поверхневої енергії/натягу краплі води.У нашій попередній публікації8 ця теорія була експериментально підтверджена для мікрокрапель 22 і EWNS.Втрата заряду під час понаднормової роботи також може вплинути на розмір і сприяти розподілу розмірів, що спостерігається.