Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں اسے محدود CSS سپورٹ حاصل ہے۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس دوران، مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے رینڈر کریں گے۔
ایک کیروسل ایک ہی وقت میں تین سلائیڈز دکھا رہا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔
حال ہی میں، مصنوعی پانی کے نینو اسٹرکچرز (EWNS) کا استعمال کرتے ہوئے نینو ٹیکنالوجی پر مبنی کیمیکل سے پاک اینٹی مائکروبیل پلیٹ فارم تیار کیا گیا ہے۔EWNS کی سطح کا چارج زیادہ ہوتا ہے اور یہ ری ایکٹیو آکسیجن اسپیسز (ROS) سے سیر ہوتا ہے جو خوراک سے پیدا ہونے والے پیتھوجینز سمیت متعدد مائکروجنزموں کے ساتھ تعامل اور غیر فعال کر سکتا ہے۔یہاں یہ دکھایا گیا ہے کہ ترکیب کے دوران ان کی خصوصیات کو ٹھیک بنایا جا سکتا ہے اور ان کی اینٹی بیکٹیریل صلاحیت کو مزید بڑھانے کے لیے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔EWNS لیبارٹری پلیٹ فارم کو ترکیب کے پیرامیٹرز کو تبدیل کرکے EWNS کی خصوصیات کو ٹھیک کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔جدید تجزیاتی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے EWNS خصوصیات (آر او ایس کا چارج، سائز اور مواد) کی خصوصیات۔اس کے علاوہ، خوراک سے پیدا ہونے والے مائکروجنزموں جیسے Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocuous، Mycobacterium paraaccidentum اور Saccharomyces cerevisiae کے خلاف ان کی مائکروبیل غیر فعال ہونے کی صلاحیت کا جائزہ لیا گیا۔یہاں پیش کردہ نتائج یہ ظاہر کرتے ہیں کہ EWNS کی خصوصیات کو ترکیب کے دوران ٹھیک بنایا جا سکتا ہے، جس کے نتیجے میں غیر فعال ہونے کی کارکردگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔خاص طور پر، سطح کے چارج میں چار کے عنصر سے اضافہ ہوا اور رد عمل آکسیجن کی نسلوں میں اضافہ ہوا۔مائکروبیل ہٹانے کی شرح مائکروبیلی پر منحصر تھی اور 40,000 #/cc EWNS کی ایروسول خوراک کے 45 منٹ کی نمائش کے بعد 1.0 سے 3.8 لاگ تک ہوتی ہے۔
مائکروبیل آلودگی خوراک سے پیدا ہونے والی بیماری کی بنیادی وجہ ہے جو پیتھوجینز یا ان کے زہریلے مواد کے ادخال کی وجہ سے ہوتی ہے۔صرف ریاستہائے متحدہ میں، خوراک سے پیدا ہونے والی بیماری تقریباً 76 ملین بیماریوں، 325,000 ہسپتالوں میں داخلے اور ہر سال 5,000 اموات کا سبب بنتی ہے۔اس کے علاوہ، ریاستہائے متحدہ کے محکمہ زراعت (USDA) کا تخمینہ ہے کہ تازہ پیداوار کی بڑھتی ہوئی کھپت ریاستہائے متحدہ میں تمام رپورٹ کردہ خوراک سے پیدا ہونے والی بیماریوں میں سے 48 فیصد کے لیے ذمہ دار ہے۔ریاستہائے متحدہ میں خوراک سے پیدا ہونے والے پیتھوجینز کی وجہ سے ہونے والی بیماری اور موت کی لاگت بہت زیادہ ہے، جس کا تخمینہ سینٹرز فار ڈیزیز کنٹرول اینڈ پریوینشن (CDC) نے لگایا ہے جو کہ سالانہ 15.6 بلین امریکی ڈالر سے زیادہ ہے۔
فی الحال، خوراک کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے کیمیکل 4، ریڈی ایشن5 اور تھرمل6 اینٹی مائکروبیل مداخلتیں زیادہ تر محدود کریٹیکل کنٹرول پوائنٹس (سی سی پیز) پر پروڈکشن چین کے ساتھ (عموماً کٹائی کے بعد اور/یا پیکجنگ کے دوران) مسلسل کی جاتی ہیں۔اس طرح، وہ کراس آلودگی کا شکار ہیں.7. خوراک سے پیدا ہونے والی بیماری اور خوراک کی خرابی کے بہتر کنٹرول کے لیے جراثیم کش مداخلتوں کی ضرورت ہوتی ہے جو کہ ممکنہ طور پر فارم ٹو ٹیبل تسلسل پر لاگو کیا جا سکتا ہے جبکہ ماحولیاتی اثرات اور اخراجات کو کم کیا جا سکتا ہے۔
حال ہی میں، ایک کیمیکل سے پاک، نینو ٹیکنالوجی پر مبنی اینٹی مائکروبیل پلیٹ فارم تیار کیا گیا ہے جو مصنوعی پانی کے نینو اسٹرکچرز (EWNS) کا استعمال کرتے ہوئے سطح اور ہوا سے چلنے والے بیکٹیریا کو غیر فعال کر سکتا ہے۔EWNS کو دو متوازی عمل، الیکٹرو سپرے اور واٹر آئنائزیشن (تصویر 1a) کا استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا گیا تھا۔پچھلے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ EWNS میں جسمانی اور حیاتیاتی خصوصیات کا ایک منفرد مجموعہ ہے 8,9,10۔EWNS میں فی ڈھانچہ اوسطاً 10 الیکٹران ہوتے ہیں اور اوسط نانوسکل سائز 25 nm (تصویر 1b,c) 8,9,10 ہے۔اس کے علاوہ، الیکٹران اسپن ریزوننس (ESR) نے ظاہر کیا کہ EWNS میں بڑی مقدار میں ری ایکٹو آکسیجن پرجاتیوں (ROS) پر مشتمل ہے، بنیادی طور پر ہائیڈروکسیل (OH•) اور سپر آکسائیڈ (O2-) ریڈیکلز (تصویر 1c)8۔ای وی این ایس ایک لمبے عرصے تک ہوا میں ہے اور ہوا میں معلق مائکروجنزموں سے ٹکرا سکتا ہے اور سطح پر موجود ہے، ان کا ROS پے لوڈ فراہم کرتا ہے اور مائکروجنزموں کے غیر فعال ہونے کا سبب بنتا ہے (تصویر 1d)۔ان ابتدائی مطالعات نے یہ بھی ظاہر کیا کہ EWNS سطحوں اور ہوا میں مختلف گرام منفی اور گرام مثبت بیکٹیریا بشمول مائکوبیکٹیریا کے ساتھ تعامل اور غیر فعال کر سکتا ہے۔ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی سے پتہ چلتا ہے کہ غیر فعال ہونے کی وجہ سیل کی جھلی کی رکاوٹ ہے۔اس کے علاوہ، شدید سانس کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ EWNS کی زیادہ مقداریں پھیپھڑوں کو نقصان یا سوزش کا سبب نہیں بنتی ہیں۔
(a) الیکٹرو سپرے اس وقت ہوتا ہے جب مائع اور کاؤنٹر الیکٹروڈ پر مشتمل کیپلیری ٹیوب کے درمیان ہائی وولٹیج لگائی جاتی ہے۔(b) ہائی پریشر کے اطلاق کے نتیجے میں دو مختلف مظاہر ہوتے ہیں: (i) پانی کی الیکٹرو سپرےنگ اور (ii) EWNS میں پھنسے ہوئے رد عمل آکسیجن پرجاتیوں (آئنز) کی تشکیل۔(c) EWNS کی منفرد ساخت۔(d) ان کی نانوسکل نوعیت کی وجہ سے، EWNS انتہائی متحرک ہیں اور ہوا سے چلنے والے پیتھوجینز کے ساتھ تعامل کر سکتے ہیں۔
تازہ خوراک کی سطح پر کھانے سے پیدا ہونے والے مائکروجنزموں کو غیر فعال کرنے کے لیے EWNS antimicrobial پلیٹ فارم کی صلاحیت کا بھی حال ہی میں مظاہرہ کیا گیا ہے۔یہ بھی دکھایا گیا ہے کہ EWNS کے سطحی چارج کو برقی میدان کے ساتھ مل کر ہدف کی ترسیل کو حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔مزید برآں، تقریباً 50,000 #/cm3 کے EWNS پر 90 منٹ کی نمائش کے بعد نامیاتی ٹماٹروں کے ابتدائی نتائج حوصلہ افزا تھے، جس میں کھانے سے پیدا ہونے والے مختلف مائکروجنزم جیسے E. coli اور Listeria 11 کا مشاہدہ کیا گیا۔اس کے علاوہ، ابتدائی آرگنولیپٹک ٹیسٹوں نے کنٹرول ٹماٹروں کے مقابلے میں کوئی حسی اثرات نہیں دکھائے۔اگرچہ یہ ابتدائی غیر فعال ہونے کے نتائج 50,000#/cc کی انتہائی کم EWNS خوراکوں پر بھی فوڈ سیفٹی ایپلی کیشنز کے لیے حوصلہ افزا ہیں۔دیکھیں، یہ واضح ہے کہ انفیکشن اور خراب ہونے کے خطرے کو مزید کم کرنے کے لیے زیادہ غیر فعال ہونے کی صلاحیت زیادہ فائدہ مند ہوگی۔
یہاں، ہم اپنی تحقیق کو EWNS جنریشن پلیٹ فارم کی ترقی پر مرکوز کریں گے تاکہ ترکیب کے پیرامیٹرز کی ٹھیک ٹیوننگ اور EWNS کی فزیک کیمیکل خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے ان کی اینٹی بیکٹیریل صلاحیت کو بڑھایا جا سکے۔خاص طور پر، اصلاح نے ان کی سطح کے چارج کو بڑھانے پر توجہ مرکوز کی ہے (ٹارگٹڈ ڈیلیوری کو بہتر بنانے کے لیے) اور ROS مواد (غیر فعال ہونے کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے)۔جدید تجزیاتی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے آپٹمائزڈ فزیکو کیمیکل خصوصیات (سائز، چارج اور ROS مواد) کی خصوصیت بنائیں اور عام فوڈ مائکروجنزم جیسے E.
ای وی این ایس کو بیک وقت الیکٹرو سپرےنگ اور اعلی پاکیزگی والے پانی کی آئنائزیشن (18 MΩ cm–1) کے ذریعے ترکیب کیا گیا تھا۔الیکٹرک نیبولائزر 12 عام طور پر مائعات کی ایٹمائزیشن اور پولیمر اور سیرامک ​​پارٹیکلز 13 اور کنٹرولڈ سائز کے ریشوں 14 کی ترکیب کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
جیسا کہ پچھلی اشاعتوں 8، 9، 10، 11 میں تفصیل سے بتایا گیا ہے، ایک عام تجربے میں، دھاتی کیپلیری اور گراؤنڈ کاؤنٹر الیکٹروڈ کے درمیان ایک ہائی وولٹیج کا اطلاق کیا گیا تھا۔اس عمل کے دوران، دو مختلف مظاہر پائے جاتے ہیں: i) الیکٹرو سپرے اور ii) پانی کا آئنائزیشن۔دو الیکٹروڈ کے درمیان ایک مضبوط برقی میدان گاڑھا پانی کی سطح پر منفی چارجز جمع ہونے کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں ٹیلر کونز بنتے ہیں۔نتیجے کے طور پر، انتہائی چارج شدہ پانی کی بوندیں بنتی ہیں، جو کہ چھوٹے ذرات میں ٹوٹتی رہتی ہیں، جیسا کہ Rayleigh تھیوری16 میں ہے۔ایک ہی وقت میں، مضبوط برقی فیلڈز پانی کے کچھ مالیکیولز کو الگ کرنے اور الیکٹرانوں (ionize) کو الگ کرنے کا سبب بنتے ہیں، جو کہ بڑی مقدار میں رد عمل آکسیجن پرجاتیوں (ROS) 17 کی تشکیل کا باعث بنتے ہیں۔بیک وقت تیار کردہ ROS18 کو EWNS (تصویر 1c) میں شامل کیا گیا تھا۔
انجیر پر۔2a اس مطالعے میں EWNS جنریشن سسٹم کو EWNS کی ترکیب میں تیار اور استعمال کرتا ہے۔ایک بند بوتل میں ذخیرہ شدہ پیوریفائیڈ پانی کو ٹیفلون ٹیوب (2 ملی میٹر اندرونی قطر) کے ذریعے 30G سٹینلیس سٹیل کی سوئی (دھاتی کیپلیری) میں کھلایا گیا۔پانی کے بہاؤ کو بوتل کے اندر ہوا کے دباؤ سے کنٹرول کیا جاتا ہے، جیسا کہ شکل 2b میں دکھایا گیا ہے۔سوئی کو ٹیفلون کنسول پر نصب کیا جاتا ہے اور اسے کاؤنٹر الیکٹروڈ سے ایک خاص فاصلے پر دستی طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔کاؤنٹر الیکٹروڈ ایک پالش ایلومینیم ڈسک ہے جس میں نمونے لینے کے لیے مرکز میں ایک سوراخ ہے۔کاؤنٹر الیکٹروڈ کے نیچے ایلومینیم کے نمونے لینے کا فنل ہے، جو نمونے لینے والی بندرگاہ (تصویر 2b) کے ذریعے باقی تجرباتی سیٹ اپ سے جڑا ہوا ہے۔چارج کی تعمیر سے بچنے کے لیے جو نمونے کے آپریشن میں خلل ڈال سکتا ہے، تمام نمونے لینے والے اجزاء برقی طور پر گراؤنڈ ہوتے ہیں۔
(a) انجینئرڈ واٹر نینو اسٹرکچر جنریشن سسٹم (EWNS)۔(b) سیمپلر اور الیکٹرو سپرے کا کراس سیکشن، سب سے اہم پیرامیٹرز دکھا رہا ہے۔(c) بیکٹیریا کو غیر فعال کرنے کے لیے تجرباتی سیٹ اپ۔
اوپر بیان کردہ EWNS جنریشن سسٹم EWNS خصوصیات کی ٹھیک ٹیوننگ کی سہولت کے لیے کلیدی آپریٹنگ پیرامیٹرز کو تبدیل کرنے کے قابل ہے۔لاگو وولٹیج (V)، سوئی اور کاؤنٹر الیکٹروڈ (L) کے درمیان فاصلہ، اور کیپلیری کے ذریعے پانی کے بہاؤ (φ) کو EWNS خصوصیات کو ٹھیک کرنے کے لیے ایڈجسٹ کریں۔مختلف مجموعوں کی نمائندگی کے لیے استعمال ہونے والی علامت: [V (kV), L (cm)]۔ایک مخصوص سیٹ [V, L] کا مستحکم ٹیلر کون حاصل کرنے کے لیے پانی کے بہاؤ کو ایڈجسٹ کریں۔اس مطالعے کے مقاصد کے لیے، کاؤنٹر الیکٹروڈ (D) کا یپرچر قطر 0.5 انچ (1.29 سینٹی میٹر) رکھا گیا تھا۔
محدود جیومیٹری اور اسمیٹری کی وجہ سے، برقی میدان کی طاقت کو پہلے اصولوں سے شمار نہیں کیا جا سکتا۔اس کے بجائے، QuickField™ سافٹ ویئر (Svendborg, Denmark)19 کو برقی میدان کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا گیا۔الیکٹرک فیلڈ یکساں نہیں ہے، اس لیے کیپلیری کے سرے پر برقی فیلڈ کی قدر کو مختلف کنفیگریشنز کے لیے بطور ریفرنس ویلیو استعمال کیا جاتا تھا۔
مطالعہ کے دوران، سوئی اور کاؤنٹر الیکٹروڈ کے درمیان وولٹیج اور فاصلے کے کئی امتزاج کا جائزہ ٹیلر کون کی تشکیل، ٹیلر کونی استحکام، EWNS پروڈکشن استحکام، اور تولیدی صلاحیت کے لحاظ سے کیا گیا۔ضمنی جدول S1 میں مختلف مجموعے دکھائے گئے ہیں۔
EWNS جنریشن سسٹم کا آؤٹ پٹ براہ راست اسکیننگ موبلٹی پارٹیکل سائز اینالائزر (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) سے پارٹیکل نمبر کنسنٹیشن پیمائش کے ساتھ ساتھ ایروسول فیراڈے الیکٹرومیٹر (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN) سے منسلک تھا۔) ایروسول کرنٹ کے لیے ماپا گیا جیسا کہ ہماری پچھلی اشاعت میں بیان کیا گیا ہے۔SMPS اور ایروسول الیکٹرومیٹر دونوں کا نمونہ 0.5 L/منٹ کے بہاؤ کی شرح سے لیا گیا (مجموعی نمونہ بہاؤ 1 L/min)۔ذرات کی تعداد کی حراستی اور ایروسول کے بہاؤ کو 120 سیکنڈ تک ناپا گیا۔پیمائش 30 بار دہرائی جاتی ہے۔موجودہ پیمائش کی بنیاد پر، کل ایروسول چارج کا حساب لگایا جاتا ہے اور منتخب EWNS ذرات کی دی گئی کل تعداد کے لیے اوسط EWNS چارج کا تخمینہ لگایا جاتا ہے۔EWNS کی اوسط لاگت کا حساب مساوات (1):
جہاں IEl ماپا کرنٹ ہے، NSMPS ڈیجیٹل ارتکاز ہے جس کی پیمائش SMPS کے ساتھ کی جاتی ہے، اور φEl فی الیکٹرومیٹر بہاؤ کی شرح ہے۔
چونکہ رشتہ دار نمی (RH) سطح کے چارج کو متاثر کرتی ہے، تجربہ کے دوران درجہ حرارت اور (RH) کو بالترتیب 21°C اور 45% پر مستقل رکھا گیا۔
ایٹمک فورس مائکروسکوپی (AFM)، اسائلم MFP-3D (اسائلم ریسرچ، سانتا باربرا، CA) اور AC260T تحقیقات (اولمپس، ٹوکیو، جاپان) کا استعمال EWNS کے سائز اور زندگی کی پیمائش کے لیے کیا گیا تھا۔AFM سکیننگ فریکوئنسی 1 Hz تھی، سکیننگ ایریا 5 μm × 5 μm، اور 256 سکین لائنیں تھیں۔تمام امیجز کو اسائلم سافٹ ویئر (ماسک رینج 100 nm، تھریشولڈ 100 pm) کا استعمال کرتے ہوئے 1st آرڈر امیج الائنمنٹ کا نشانہ بنایا گیا۔
ٹیسٹ فنل کو ہٹا دیا گیا تھا اور ابرک کی سطح کو کاؤنٹر الیکٹروڈ سے 2.0 سینٹی میٹر کے فاصلے پر 120 سیکنڈ کے اوسط وقت کے لیے رکھا گیا تھا تاکہ ذرات کے جمع ہونے اور ابرک کی سطح پر بے قاعدہ بوندوں کی تشکیل سے بچا جا سکے۔EWNS کو براہ راست تازہ کٹے ہوئے ابرک (ٹیڈ پیلا، ریڈنگ، CA) کی سطح پر اسپرے کیا گیا تھا۔AFM پھٹنے کے فوراً بعد ابرک کی سطح کی تصویر۔تازہ کٹے ہوئے غیر ترمیم شدہ ابرک کی سطح کا رابطہ زاویہ 0° کے قریب ہے، لہذا EVNS کو ابرک کی سطح پر گنبد کی شکل میں تقسیم کیا جاتا ہے۔پھیلنے والی بوندوں کے قطر (a) اور اونچائی (h) کو براہ راست AFM ٹپوگرافی سے ماپا گیا تھا اور ہمارے پہلے توثیق شدہ طریقہ کا استعمال کرتے ہوئے EWNS گنبد بازی والیوم کا حساب لگانے کے لئے استعمال کیا گیا تھا۔یہ فرض کرتے ہوئے کہ آن بورڈ EWNS کا حجم ایک ہی ہے، مساوی قطر کا حساب مساوات (2):
ہمارے پہلے سے تیار کردہ طریقہ کی بنیاد پر، EWNS میں قلیل المدت ریڈیکل انٹرمیڈیٹس کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے ایک الیکٹران اسپن گونج (ESR) اسپن ٹریپ کا استعمال کیا گیا تھا۔ایروسول کو 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) کے ذریعے ببل کیا گیا تھا جس میں DEPMPO(5- (ڈائیتھوکسائی فاسفوریل)) -5-میتھائل-1-پائرولائن-این-آکسائڈ) (آکسس انٹرنیشنل انکارپوریشن) کا 235 ایم ایم محلول موجود تھا۔پورٹلینڈ، اوریگون)۔تمام ESR پیمائشیں بروکر EMX سپیکٹرومیٹر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) اور ایک فلیٹ پینل سیل کا استعمال کرتے ہوئے کی گئیں۔Acquisit سافٹ ویئر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) کو ڈیٹا اکٹھا کرنے اور تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ROS کی خصوصیات کا تعین صرف آپریٹنگ حالات [-6.5 kV, 4.0 cm] کے لیے کیا گیا تھا۔اثر کرنے والے میں EWNS نقصانات کا حساب کتاب کرنے کے بعد SMPS کا استعمال کرتے ہوئے EWNS ارتکاز کی پیمائش کی گئی۔
205 ڈوئل بیم اوزون مانیٹر™ (2B ٹیکنالوجیز، بولڈر، کو) 8,9,10 کا استعمال کرتے ہوئے اوزون کی سطح کی نگرانی کی گئی۔
تمام EWNS خصوصیات کے لیے، اوسط قدر کو پیمائش کی قدر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور معیاری انحراف کو پیمائش کی غلطی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔T-ٹیسٹ کیے گئے تھے تاکہ آپٹمائزڈ EWNS صفات کی قدروں کا بیس EWNS کی متعلقہ اقدار سے موازنہ کیا جا سکے۔
شکل 2c پہلے سے تیار کردہ اور خصوصیت والے الیکٹرو اسٹاٹک ورن (EPES) "پل" سسٹم کو دکھاتا ہے جسے سطح پر EWNS کی ٹارگٹ ڈیلیوری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔EPES EVNS چارجز کا استعمال کرتا ہے جو مضبوط برقی میدان کے زیر اثر ہدف کی سطح تک براہ راست "رہنمائی" کر سکتے ہیں۔EPES سسٹم کی تفصیلات Pyrgiotakis et al کی ایک حالیہ اشاعت میں پیش کی گئی ہیں۔11اس طرح، EPES ایک 3D پرنٹ شدہ PVC چیمبر پر مشتمل ہوتا ہے جس میں ٹیپرڈ سرے ہوتے ہیں اور اس میں دو متوازی سٹینلیس سٹیل (304 سٹینلیس سٹیل، آئینہ کوٹیڈ) دھاتی پلیٹیں 15.24 سینٹی میٹر کے فاصلے پر ہوتی ہیں۔بورڈز ایک بیرونی ہائی وولٹیج سورس (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY) سے جڑے ہوئے تھے، نیچے کی پلیٹ ہمیشہ مثبت وولٹیج سے جڑی رہتی تھی، اور اوپر والی پلیٹ ہمیشہ زمین (تیرتی زمین) سے جڑی ہوتی تھی۔چیمبر کی دیواریں ایلومینیم ورق سے ڈھکی ہوئی ہیں، جو ذرات کے نقصان کو روکنے کے لیے برقی طور پر گراؤنڈ کی گئی ہیں۔چیمبر میں ایک مہر بند فرنٹ لوڈنگ ڈور ہے جو ٹیسٹ کی سطحوں کو پلاسٹک اسٹینڈز پر رکھنے کی اجازت دیتا ہے جو ہائی وولٹیج کی مداخلت سے بچنے کے لیے انہیں نیچے کی دھات کی پلیٹ سے اوپر اٹھاتے ہیں۔
EPES میں EWNS کی جمع کرنے کی کارکردگی کا حساب پہلے سے تیار کردہ پروٹوکول کے مطابق کیا گیا تھا جس کی تفصیل ضمنی اعداد و شمار S111 میں ہے۔
ایک کنٹرول چیمبر کے طور پر، ایک دوسرے بیلناکار فلو چیمبر کو سیریز میں EPES سسٹم سے جوڑا گیا تھا، جس میں EWNS کو ہٹانے کے لیے ایک انٹرمیڈیٹ HEPA فلٹر استعمال کیا گیا تھا۔جیسا کہ شکل 2c میں دکھایا گیا ہے، EWNS ایروسول کو دو بلٹ ان چیمبرز کے ذریعے پمپ کیا گیا تھا۔کنٹرول روم اور EPES کے درمیان فلٹر کسی بھی باقی EWNS کو ہٹاتا ہے جس کے نتیجے میں ایک ہی درجہ حرارت (T)، رشتہ دار نمی (RH) اور اوزون کی سطح ہوتی ہے۔
کھانے سے پیدا ہونے والے اہم مائکروجنزم تازہ کھانوں کو آلودہ کرتے ہوئے پائے گئے ہیں جیسے کہ ای کولی (ATCC #27325)، فیکل انڈیکیٹر، سالمونیلا انٹریکا (ATCC #53647)، خوراک سے پیدا ہونے والے پیتھوجین، لیسٹریا بے ضرر (ATCC #33090)، روگجنک کے لیے سروگیٹ، Listeria monocysana سے Sarogate. cerevisiae (ATCC #4098)، خراب ہونے والے خمیر کا متبادل، اور ایک زیادہ مزاحم غیر فعال بیکٹیریم، Mycobacterium paralucky (ATCC #19686)۔
اپنے مقامی بازار سے نامیاتی انگور کے ٹماٹروں کے بے ترتیب ڈبے خریدیں اور استعمال ہونے تک 4°C پر فریج میں رکھیں (3 دن تک)۔تجرباتی ٹماٹر ایک ہی سائز کے تھے، تقریباً 1/2 انچ قطر۔
ثقافت، ٹیکہ کاری، نمائش، اور کالونی کاؤنٹ پروٹوکول ہماری پچھلی اشاعت میں تفصیلی ہیں اور ضمنی ڈیٹا میں تفصیل سے ہیں۔EWNS کی تاثیر کا اندازہ 45 منٹ کے لیے ٹیکہ لگائے گئے ٹماٹروں کو 40,000 #/cm3 پر کر کے لگایا گیا۔مختصراً، تین ٹماٹروں کا استعمال بچ جانے والے مائکروجنزموں کا اندازہ کرنے کے لیے کیا گیا تھا t = 0 منٹ۔تین ٹماٹر EPES میں رکھے گئے تھے اور EWNS کے سامنے 40,000 #/cc (EWNS exposed tomatoes) اور باقی تین کو کنٹرول چیمبر (کنٹرول ٹماٹر) میں رکھا گیا تھا۔دونوں گروپوں میں ٹماٹروں کی اضافی پروسیسنگ نہیں کی گئی۔EWNS کے اثر کا اندازہ کرنے کے لیے EWNS سے بے نقاب ٹماٹر اور کنٹرول ٹماٹر کو 45 منٹ کے بعد ہٹا دیا گیا۔
ہر تجربہ سہ رخی میں کیا گیا تھا۔ڈیٹا کا تجزیہ ضمنی ڈیٹا میں بیان کردہ پروٹوکول کے مطابق کیا گیا تھا۔
غیر فعال ہونے کے طریقہ کار کا اندازہ EWNS نمونوں کی تلچھٹ (40,000 #/cm3 EWNS ایروسول ارتکاز پر 45 منٹ) اور بے ضرر بیکٹیریا E. coli، Salmonella enterica اور Lactobacillus کے غیر شعاعی نمونوں سے کیا گیا۔ذرات کو کمرے کے درجہ حرارت پر 2 گھنٹے کے لیے 0.1 M سوڈیم کیکوڈیلیٹ بفر (pH 7.4) میں 2.5% glutaraldehyde، 1.25% paraformaldehyde اور 0.03% picric acid میں طے کیا گیا تھا۔دھونے کے بعد، 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% پوٹاشیم ferrocyanide (KFeCN6) کے ساتھ 2 گھنٹے کے لیے پوسٹ فکس کریں، 3 بار پانی میں دھوئیں اور 1% uranyl acetate میں 1 گھنٹہ تک انکیوبیٹ کریں، پھر دو بار پانی میں دھوئیں، پھر %09 میں پانی کی کمی، %09، %09 میں پانی کی کمی % شراباس کے بعد نمونوں کو 1 گھنٹے کے لیے پروپیلین آکسائیڈ میں رکھا گیا اور پروپیلین آکسائیڈ اور TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) کے 1:1 مرکب سے رنگین کیا گیا۔نمونے TAAB Epon میں سرایت کیے گئے تھے اور 48 گھنٹے کے لیے 60 ° C پر پولیمرائز کیے گئے تھے۔علاج شدہ دانے دار رال کو TEM نے روایتی ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپ JEOL 1200EX (JEOL، Tokyo, Japan) کا استعمال کرتے ہوئے AMT 2k CCD کیمرے (ایڈوانسڈ مائیکروسکوپی ٹیکنیکس، کارپوریشن، ووبرن، میساچوسٹس، USA) سے لیس کاٹ کر دیکھا۔
تمام تجربات سہ رخی میں کیے گئے تھے۔ہر ٹائم پوائنٹ کے لیے، بیکٹیریل واش کو سہ رخی میں سیڈ کیا جاتا تھا، جس کے نتیجے میں کل نو ڈیٹا پوائنٹس فی پوائنٹ ہوتے ہیں، جن میں سے اوسط اس مخصوص مائکروجنزم کے لیے بیکٹیریل ارتکاز کے طور پر استعمال ہوتا تھا۔معیاری انحراف کو پیمائش کی غلطی کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔تمام پوائنٹس شمار ہوتے ہیں۔
t = 0 منٹ کے مقابلے میں بیکٹیریا کے ارتکاز میں کمی کے لوگارتھم کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا گیا:
جہاں C0 وقت 0 پر کنٹرول کے نمونے میں بیکٹیریا کا ارتکاز ہے (یعنی سطح کے خشک ہونے کے بعد لیکن چیمبر میں رکھے جانے سے پہلے) اور Cn نمائش کے n منٹ کے بعد سطح پر بیکٹیریا کا ارتکاز ہے۔
45 منٹ کی نمائش کے دوران بیکٹیریا کے قدرتی انحطاط کا حساب کتاب کرنے کے لیے، 45 منٹ کے بعد کنٹرول کے مقابلے لاگ میں کمی کا حساب بھی اس طرح لگایا گیا:
جہاں Cn وقت n پر کنٹرول کے نمونے میں بیکٹیریا کا ارتکاز ہے اور Cn-Control وقت n پر کنٹرول بیکٹیریا کا ارتکاز ہے۔ڈیٹا کو کنٹرول کے مقابلے لاگ کمی کے طور پر پیش کیا جاتا ہے (کوئی EWNS نمائش نہیں)۔
مطالعہ کے دوران، سوئی اور کاؤنٹر الیکٹروڈ کے درمیان وولٹیج اور فاصلے کے کئی امتزاج کا جائزہ ٹیلر کون کی تشکیل، ٹیلر کونی استحکام، EWNS پروڈکشن استحکام، اور تولیدی صلاحیت کے لحاظ سے کیا گیا۔ضمنی جدول S1 میں مختلف مجموعے دکھائے گئے ہیں۔مستحکم اور تولیدی خصوصیات دکھانے والے دو کیسز (ٹیلر کون، EWNS جنریشن، اور وقت کے ساتھ استحکام) کو جامع مطالعہ کے لیے منتخب کیا گیا۔انجیر پر۔شکل 3 دونوں صورتوں میں ROS کے چارج، سائز اور مواد کے نتائج دکھاتا ہے۔نتائج جدول 1 میں بھی دکھائے گئے ہیں۔ حوالہ کے لیے، شکل 3 اور جدول 1 دونوں میں پہلے سے ترکیب شدہ غیر اصلاح شدہ EWNS8, 9, 10, 11 (baseline-EWNS) کی خصوصیات شامل ہیں۔دو دم والے t-ٹیسٹ کا استعمال کرتے ہوئے شماریاتی اہمیت کے حسابات کو ضمنی جدول S2 میں دوبارہ شائع کیا گیا ہے۔اس کے علاوہ، اضافی ڈیٹا میں کاؤنٹر الیکٹروڈ سیمپلنگ ہول ڈائی میٹر (D) اور گراؤنڈ الیکٹروڈ اور ٹپ (L) کے درمیان فاصلہ (ضمنی اعداد و شمار S2 اور S3) کے اثرات کا مطالعہ شامل ہے۔
(ac) سائز کی تقسیم AFM کے ذریعے ماپی گئی۔(df) سطحی چارج کی خصوصیت۔(g) EPR کی ROS کی خصوصیت۔
یہ نوٹ کرنا بھی ضروری ہے کہ مندرجہ بالا تمام شرائط کے لیے، ماپا گیا آئنائزیشن کرنٹ 2 اور 6 μA کے درمیان تھا اور وولٹیج -3.8 اور -6.5 kV کے درمیان تھا، جس کے نتیجے میں اس واحد EWNS جنریشن کے رابطہ ماڈیول کے لیے 50 میگاواٹ سے کم بجلی کی کھپت ہوتی ہے۔اگرچہ EWNS اعلی دباؤ کے تحت ترکیب کیا گیا تھا، اوزون کی سطح بہت کم تھی، کبھی بھی 60 ppb سے زیادہ نہیں تھی۔
ضمنی شکل S4 بالترتیب [-6.5 kV, 4.0 cm] اور [-3.8 kV, 0.5 cm] منظرناموں کے لیے نقلی الیکٹرک فیلڈز دکھاتی ہے۔[-6.5 kV, 4.0 cm] اور [-3.8 kV, 0.5 cm] منظرناموں کے لیے، فیلڈ کیلکولیشن بالترتیب 2 × 105 V/m اور 4.7 × 105 V/m ہیں۔یہ متوقع ہے، کیونکہ دوسری صورت میں وولٹیج فاصلہ کا تناسب بہت زیادہ ہے۔
انجیر پر۔3a،b AFM8 کے ساتھ ماپنے والے EWNS قطر کو دکھاتا ہے۔حسابی اوسط EWNS قطر بالترتیب [-6.5 kV, 4.0 cm] اور [-3.8 kV, 0.5 cm] اسکیموں کے لیے 27 nm اور 19 nm تھے۔[-6.5 kV, 4.0 cm] اور [-3.8 kV, 0.5 cm] منظرناموں کے لیے، تقسیم کے ہندسی معیاری انحراف بالترتیب 1.41 اور 1.45 ہیں، جو ایک تنگ سائز کی تقسیم کو ظاہر کرتے ہیں۔اوسط سائز اور جیومیٹرک معیاری انحراف دونوں بالترتیب 25 nm اور 1.41 پر بیس لائن EWNS کے بہت قریب ہیں۔انجیر پر۔3c بیس EWNS کی سائز کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے جو ایک ہی طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی حالات میں ماپا جاتا ہے۔
انجیر پر۔3d، ای چارج کریکٹرائزیشن کے نتائج دکھاتا ہے۔ڈیٹا ارتکاز کی 30 بیک وقت پیمائش (#/cm3) اور موجودہ (I) کی اوسط پیمائش ہے۔تجزیہ ظاہر کرتا ہے کہ EWNS پر اوسط چارج بالترتیب [-6.5 kV، 4.0 cm] اور [-3.8 kV, 0.5 cm] کے لیے 22 ± 6 e- اور 44 ± 6 e- ہے۔ان میں بیس لائن EWNS (10 ± 2 e-) کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ سطحی چارجز ہیں، [-6.5 kV، 4.0 cm] منظر نامے سے دو گنا زیادہ اور [-3.8 kV، 0.5 cm] سے چار گنا زیادہ۔شکل 3f چارج دکھاتا ہے۔بیس لائن-ای ڈبلیو این ایس کے لیے ڈیٹا۔
EWNS نمبر (ضمنی اعداد و شمار S5 اور S6) کے ارتکاز کے نقشوں سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ [-6.5 kV, 4.0 cm] منظر نامے میں [-3.8 kV, 0.5 cm] منظر نامے سے نمایاں طور پر زیادہ ذرات ہیں۔یہ بات بھی قابل توجہ ہے کہ EWNS نمبر کے ارتکاز کو 4 گھنٹے تک مانیٹر کیا گیا تھا (ضمنی اعداد و شمار S5 اور S6)، جہاں EWNS جنریشن کے استحکام نے دونوں صورتوں میں پارٹیکل نمبر کے ارتکاز کی یکساں سطح کو ظاہر کیا۔
انجیر پر۔3g آپٹمائزڈ EWNS کنٹرول (پس منظر) کو [-6.5 kV, 4.0 cm] پر گھٹانے کے بعد EPR سپیکٹرم دکھاتا ہے۔ROS سپیکٹرا کا موازنہ پہلے شائع شدہ کام میں بیس لائن-EWNS منظر نامے سے بھی کیا گیا تھا۔اسپن ٹریپس کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے والے EWNS کی تعداد کا حساب 7.5 × 104 EWNS/s ہے، جو پہلے شائع شدہ Baseline-EWNS8 سے ملتا جلتا ہے۔EPR سپیکٹرا نے واضح طور پر ROS کی دو اقسام کی موجودگی کو ظاہر کیا، جس میں O2- غالب نوع ہیں اور OH• کم بکثرت ہیں۔اس کے علاوہ، چوٹی کی شدت کے براہ راست موازنہ سے پتہ چلتا ہے کہ اصلاح شدہ EWNS میں بنیادی لائن EWNS کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ROS مواد تھا۔
انجیر پر۔4 EPES میں EWNS کی جمع کرنے کی کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے۔ڈیٹا کا خلاصہ ٹیبل I میں بھی کیا گیا ہے اور اس کا موازنہ اصل EWNS ڈیٹا سے کیا گیا ہے۔EUNS کی دونوں صورتوں میں، 3.0 kV کی کم وولٹیج پر بھی جمع 100% کے قریب ہے۔عام طور پر، 3.0 kV 100% جمع کرنے کے لیے کافی ہے، قطع نظر کہ سطح کے چارج میں تبدیلی۔انہی حالات میں، بیس لائن-ای ڈبلیو این ایس کی جمع کرنے کی کارکردگی ان کے کم چارج (اوسط 10 الیکٹران فی EWNS) کی وجہ سے صرف 56 فیصد تھی۔
انجیر پر۔5 اور ٹیبل میں۔2 زیادہ سے زیادہ موڈ [-6.5 kV, 4.0 cm] پر 45 منٹ کے لیے تقریباً 40,000 #/cm3 EWNS کی نمائش کے بعد ٹماٹروں کی سطح پر ٹیکے لگائے گئے مائکروجنزموں کی غیر فعال ہونے کی قدر کا خلاصہ کرتا ہے۔45 منٹ کی نمائش کے دوران انوکولیڈ ای کولی اور لییکٹوباسیلس انوکوس نے 3.8 لاگز کی نمایاں کمی ظاہر کی۔انہی حالات میں، S. enterica میں 2.2-log کی کمی تھی، جبکہ S. cerevisiae اور M. parafortutum میں 1.0-log کی کمی تھی۔
الیکٹران مائیکرو گرافس (شکل 6) EWNS کی طرف سے بے ضرر Escherichia coli، Streptococcus، اور Lactobacillus خلیات پر ہونے والی جسمانی تبدیلیوں کی عکاسی کرتے ہیں جو ان کے غیر فعال ہونے کا باعث بنتے ہیں۔کنٹرول بیکٹیریا میں خلیے کی جھلی برقرار تھی، جبکہ بے نقاب بیکٹیریا نے بیرونی جھلیوں کو نقصان پہنچایا تھا۔
کنٹرول اور بے نقاب بیکٹیریا کی الیکٹران مائکروسکوپک امیجنگ نے جھلی کے نقصان کا انکشاف کیا۔
آپٹمائزڈ EWNS کی فزیکو کیمیکل خصوصیات کے اعداد و شمار اجتماعی طور پر ظاہر کرتے ہیں کہ EWNS کی خصوصیات (سطح کا چارج اور ROS مواد) پہلے شائع شدہ EWNS بیس لائن ڈیٹا8,9,10,11 کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر ہوئے تھے۔دوسری طرف، ان کا سائز نینو میٹر کی حد میں رہا، جو پہلے رپورٹ کیے گئے نتائج سے بہت ملتا جلتا ہے، جس سے وہ طویل عرصے تک ہوا میں رہ سکتے ہیں۔مشاہدہ شدہ پولی ڈسپرسٹی کی وضاحت سطح کے چارج کی تبدیلیوں سے کی جا سکتی ہے جو EWNS کے سائز، Rayleigh اثر کی بے ترتیب پن، اور ممکنہ ہم آہنگی کا تعین کرتی ہے۔تاہم، جیسا کہ نیلسن ایٹ ال نے تفصیل سے بتایا ہے۔22، اعلی سطح کا چارج پانی کے قطرے کی سطح کی توانائی/تناؤ کو مؤثر طریقے سے بڑھا کر بخارات کو کم کرتا ہے۔ہماری پچھلی اشاعت8 میں اس نظریہ کی تجرباتی طور پر مائکروڈروپلیٹس 22 اور EWNS کے لیے تصدیق کی گئی تھی۔اوور ٹائم کے دوران چارج کا نقصان بھی سائز کو متاثر کر سکتا ہے اور مشاہدہ شدہ سائز کی تقسیم میں حصہ ڈال سکتا ہے۔