Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tí ẹ ń lò ní àtìlẹ́yìn CSS díẹ̀. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn pé kí ẹ lo ẹ̀rọ ìṣàwárí tí a ti mú gbóná (tàbí kí ẹ mú Ìbáramu Ipò nínú Internet Explorer kúrò). Ní ​​àkókò yìí, láti rí i dájú pé a ń tẹ̀síwájú láti ṣe àtìlẹ́yìn, a ó ṣe àtìlẹ́yìn sí ojú-òpó wẹ́ẹ̀bù náà láìsí àwọn àṣà àti JavaScript.
Láìpẹ́ yìí, wọ́n ti ṣe àgbékalẹ̀ pẹpẹ ìpakúrò aláìlómi kẹ́míkà kan tí ó dá lórí ìmọ̀-ẹ̀rọ nanotechnology nípa lílo àwọn ohun èlò ìpakúrò omi àtọwọ́dá (EWNS). EWNS ní agbára gíga lórí ilẹ̀, wọ́n sì kún fún àwọn ẹ̀yà atẹ́gùn ... Oṣuwọn yiyọkuro awọn kokoro arun naa da lori awọn kokoro arun naa o si wa lati 1.0 si 3.8 log lẹhin ti a fi wọn sinu iwọn lilo aerosol ti 40,000 #/cc EWNS fun iṣẹju 45.
Àìlera àwọn kòkòrò àrùn ni olórí ohun tó ń fa àìsàn láti inú oúnjẹ tí a ń jẹ tí àwọn kòkòrò àrùn tàbí àwọn majele wọn bá jẹ yọ. Ní orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà nìkan, àìsàn láti inú oúnjẹ máa ń fa àìsàn tó tó mílíọ̀nù mẹ́rìndínlọ́gọ́rin [76 million], 325,000 [325,000] ènìyàn tó ń gbà sílé ìwòsàn, àti ikú ẹgbẹ̀rún márùn-ún [5,000] ènìyàn lọ́dọọdún. Ní àfikún, Ẹ̀ka Iṣẹ́ Àgbẹ̀ ti Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà (USDA) ṣírò pé lílo àwọn èso tuntun tó pọ̀ sí i ló fa 48% gbogbo àìsàn láti inú oúnjẹ ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà2. Owó tí àwọn kòkòrò àrùn láti inú oúnjẹ ń ná ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà ga gan-an, gẹ́gẹ́ bí Ilé-iṣẹ́ fún Ìṣàkóso àti Ìdènà Àrùn (CDC) ṣe ṣírò rẹ̀ sí ju bílíọ̀nù mẹ́ẹ̀ẹ́dógún [15.6 billion] owó ọdún kọ̀ọ̀kan lọ.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn ìtọ́jú ìpalára oògùn chemical4, radiation5 àti thermal6 láti rí i dájú pé oúnjẹ wà ní àwọn ibi ìṣàkóṣo pàtàkì (CCPs) ní ẹ̀gbẹ́ ìṣiṣẹ́ (nígbà gbogbo lẹ́yìn ìkórè àti/tàbí nígbà ìkópamọ́) dípò kí wọ́n máa wà ní gbogbo ìgbà. Nítorí náà, wọ́n máa ń ní ìpalára àbájáde. 7. Ṣíṣe àkóso tó dára jù fún àìsàn láti inú oúnjẹ àti ìbàjẹ́ oúnjẹ nílò àwọn ìtọ́jú ìpalára oògùn tí a lè lò káàkiri oko-sí-àti-àti-àti-àti-àti-àti-àti-àti-àyíká nígbà tí ó bá ń dín ipa àti owó ìnáwó kù.
Láìpẹ́ yìí, wọ́n ti ṣe àgbékalẹ̀ ìpele ìpakúpa tí kò ní kẹ́míkà, tí ó dá lórí nanotechnology, tí ó lè mú kí àwọn bakitéríà ojú ilẹ̀ àti afẹ́fẹ́ má ṣiṣẹ́ nípa lílo àwọn nanostructures omi àtọwọ́dá (EWNS). Wọ́n ṣe EWNS nípa lílo àwọn ìlànà méjì tí ó jọra, electrospray àti water ionization (Àwòrán 1a). Àwọn ìwádìí tí ó ti kọjá ti fihàn pé EWNS ní àkójọpọ̀ àwọn ohun-ìní ti ara àti ti ẹ̀dá 8,9,10. EWNS ní àròpín 10 elekitiron fún ìṣètò kan àti àròpín 25 nm (Àwòrán 1b,c)8,9,10. Ní àfikún, electron spin resonance (ESR) fihàn pé EWNS ní iye púpọ̀ ti àwọn ẹ̀yà atẹ́gùn tí ń ṣe àtúnṣe (ROS), pàápàá jùlọ hydroxyl (OH•) àti superoxide (O2-) radicals (Àwòrán 1c)8. EVNS wà nínú afẹ́fẹ́ fún ìgbà pípẹ́, ó sì lè dojúkọ àwọn microorganisms tí a so mọ́ afẹ́fẹ́ tí ó sì wà lórí ilẹ̀, tí ó ń mú kí ẹrù ROS wọn pọ̀ sí i, tí ó sì ń fa àìṣiṣẹ́ àwọn microorganisms (Àwòrán 1d). Àwọn ìwádìí ìṣáájú wọ̀nyí tún fihàn pé EWNS lè bá onírúurú bakitéríà gram-negative àti gram-positive, títí kan mycobacteria, lò, kí wọ́n sì pa wọ́n run lórí ojú ilẹ̀ àti nínú afẹ́fẹ́. Onímọ̀ nípa ìfọ́mọ́ra electron fihàn pé ìfọ́mọ́ra náà jẹ́ nítorí ìdènà awọ ara sẹ́ẹ̀lì. Ní àfikún, àwọn ìwádìí mímu omi líle ti fihàn pé ìwọ̀n gíga ti EWNS kò fa ìbàjẹ́ ẹ̀dọ̀fóró tàbí ìgbóná ara 8.
(a) Ẹ̀rọ ìfọ́nrán elekitirosi maa n waye nigbati a ba lo foliteji giga laarin opo inu ti o ni omi ati elekitirodi counter kan. (b) Lilo titẹ giga yoo mu awọn iṣẹlẹ meji ti o yatọ wa: (i) fifa ina elekitirosi omi ati (ii) dida awọn iru atẹgun ti n ṣe atunṣe (ions) ti o wa ninu EWNS. (c) Eto alailẹgbẹ ti EWNS. (d) Nitori iseda nanoscale wọn, EWNS maa n gbera gaan ati pe wọn le ba awọn kokoro arun ti o wa ni afẹfẹ ṣe.
Agbára tí pẹpẹ ìpakúpa EWNS ní láti dá àwọn kòkòrò àrùn tí a ń rí láti inú oúnjẹ dúró lórí ilẹ̀ oúnjẹ tuntun ti hàn láìpẹ́ yìí. A tún ti fihàn pé agbára ìpakúpa EWNS pẹ̀lú pápá iná mànàmáná ni a lè lò láti ṣe àṣeyọrí ìfijiṣẹ́ tí a fojú sí. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn àbájáde àkọ́kọ́ fún àwọn tòmátì oníwàláàyè lẹ́yìn ìfarahàn ìṣẹ́jú 90 ní EWNS tí ó tó nǹkan bí 50,000 #/cm3 jẹ́ ìṣírí, pẹ̀lú onírúurú àwọn kòkòrò àrùn tí a ń rí láti inú oúnjẹ bíi E. coli àti Listeria 11. Ní àfikún, àwọn àyẹ̀wò organoleptic àkọ́kọ́ kò fi àwọn ipa ìmọ̀lára hàn ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn tòmátì tí a ń ṣàkóso. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn àbájáde ìpakúpa àkọ́kọ́ wọ̀nyí ń fúnni ní ìṣírí fún àwọn ohun èlò ààbò oúnjẹ kódà ní ìwọ̀n EWNS tí ó kéré gan-an ti 50,000 #/cc. wo, ó ṣe kedere pé agbára ìpakúpa tí ó ga jù yóò túbọ̀ ṣe àǹfààní láti dín ewu àkóràn àti ìbàjẹ́ kù.
Níbí, a ó dojúkọ ìwádìí wa lórí ìdàgbàsókè ìṣẹ̀dá EWNS láti jẹ́ kí a ṣe àtúnṣe àwọn pàrámítà ìṣẹ̀dá àti ṣíṣe àtúnṣe àwọn ohun-ìní physicochemical ti EWNS láti mú kí agbára antibacterial wọn pọ̀ sí i. Ní pàtàkì, ìṣelọ́pọ́ ti dojúkọ sí mímú kí agbára ìṣiṣẹ́ wọn pọ̀ sí i (láti mú kí ìpèsè tí a fojú sí dára sí i) àti akoonu ROS (láti mú kí iṣẹ́ àìṣiṣẹ́ sunwọ̀n síi). Ṣe àfihàn àwọn ohun-ìní physico-kemikali tí a ti mú dára síi (ìwọ̀n, agbára àti akoonu ROS) nípa lílo àwọn ọ̀nà ìwádìí òde òní kí o sì lo àwọn ohun-ìní oúnjẹ tí ó wọ́pọ̀ bíi E.
A ṣe àgbékalẹ̀ EVNS nípa lílo ìfúnpọ̀ iná mànàmáná àti ìfọ́n omi mímọ́ tó ga (18 MΩ cm–1). A sábà máa ń lo nebulizer oníná mànàmáná 12 fún ìfọ́n omi àti ìṣẹ̀dá àwọn èròjà polima àti seramiki 13 àti okùn 14 tí a ṣàkóso.
Gẹ́gẹ́ bí a ti ṣàlàyé rẹ̀ nínú àwọn ìtẹ̀jáde ìṣáájú 8, 9, 10, 11, nínú ìwádìí kan tí ó wọ́pọ̀, a lo fóltéèjì gíga láàrín capillary irin àti electrode counter counter tí a fìdí kalẹ̀. Nígbà ìlànà yìí, àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ méjì ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ló máa ń ṣẹlẹ̀: i) electrospray àti ii) ionization omi. Ibùdó iná mànàmáná tó lágbára láàrín àwọn electrodes méjèèjì máa ń fa kí àwọn agbára òdì kó jọ sí ojú omi tí a ti dì pọ̀, èyí tí ó ń yọrí sí ìṣẹ̀dá àwọn kon Taylor. Nítorí náà, àwọn ìṣàn omi tí a ti gba agbára púpọ̀ ni a ń ṣẹ̀dá, èyí tí ó ń tẹ̀síwájú láti pín sí àwọn èrò kéékèèké, gẹ́gẹ́ bí ó ti wà nínú ẹ̀kọ́ Rayleigh16. Ní àkókò kan náà, àwọn pápá iná mànàmáná tó lágbára máa ń fa kí àwọn molecule omi kan pín sí wẹ́wẹ́ kí wọ́n sì bọ́ àwọn electrons (ionize), èyí tí ó ń yọrí sí ìṣẹ̀dá ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀yà oxygen reactive (ROS)17. ROS18 tí a ṣẹ̀dá nígbà kan náà ni a fi sínú EWNS (Àwòrán 1c).
Ní orí àwòrán 2a, a fi ètò ìṣẹ̀dá EWNS tí a ṣe àgbékalẹ̀ àti lílò nínú ìṣẹ̀dá EWNS hàn nínú ìwádìí yìí. A fi omi mímọ́ tí a tọ́jú sínú ìgò tí a ti dì mọ́ sínú páìpù Teflon (ìwọ̀n inú 2 mm) sínú abẹ́rẹ́ irin alagbara 30G (ìkápá irin). Agbára afẹ́fẹ́ inú ìgò náà ni a ń darí síṣàn omi, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 2b. A fi abẹ́rẹ́ náà sí orí páìpù Teflon, a sì lè ṣe àtúnṣe rẹ̀ pẹ̀lú ọwọ́ sí ìjìnnà kan láti ọ̀dọ̀ electrode counter. Elektrodu counter jẹ́ díìsìkì aluminiomu tí a ti yọ́ pẹ̀lú ihò ní àárín fún ìṣàyẹ̀wò. Ní ìsàlẹ̀ elektrodu counter counter ni ohun èlò ìṣàyẹ̀wò aluminiomu wà, èyí tí a so mọ́ ìyókù ètò ìṣàyẹ̀wò nípasẹ̀ ibudo ìṣàyẹ̀wò (Àwòrán 2b). Láti yẹra fún ìkórajọ agbára tí ó lè da iṣẹ́ sampler rú, gbogbo àwọn ẹ̀yà sampler ni a fi iná mànàmáná bò.
(a) Ètò Ìṣẹ̀dá Ìṣẹ̀dá Omi Nanostructure (EWNS). (b) Apá ìkọjá ti àyẹ̀wò àti electrospray, tí ó ń fi àwọn pàrámítà pàtàkì jùlọ hàn. (c) Ìṣètò ìdánwò fún àìṣiṣẹ́ bakitéríà.
Ètò ìṣẹ̀dá EWNS tí a ṣàlàyé lókè yìí lè yí àwọn pàrámítà iṣẹ́ pàtàkì padà láti mú kí àtúnṣe àwọn ohun ìní EWNS rọrùn. Ṣàtúnṣe fóltéèjì tí a lò (V), ijinna láàrín abẹ́rẹ́ àti elektíródì oníkà (L), àti ìṣàn omi (φ) nípasẹ̀ capillary láti ṣe àtúnṣe àwọn ànímọ́ EWNS. Àmì tí a lò láti ṣe àfihàn àwọn àpapọ̀ onírúurú: [V (kV), L (cm)]. Ṣàtúnṣe síṣàn omi láti gba konu Taylor tí ó dúró ṣinṣin ti set kan pàtó [V, L]. Fún ète ìwádìí yìí, a pa ìwọ̀n ihò ti elektíródì oníkàródì oníkàródì (D) mọ́ ní 0.5 inches (1.29 cm).
Nítorí pé agbára pápá iná mànàmáná náà kò pọ̀ tó àti pé kò ní ìṣọ̀kan, a kò lè ṣírò agbára pápá iná mànàmáná láti àwọn ìlànà àkọ́kọ́. Dípò bẹ́ẹ̀, a lo sọ́fítíwè QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 láti ṣírò pápá iná mànàmáná náà. A kò dọ́gba, nítorí náà, iye pápá iná mànàmáná tó wà ní orí capillary ni a lò gẹ́gẹ́ bí iye ìtọ́kasí fún onírúurú ìṣètò.
Nígbà ìwádìí náà, a ṣe àyẹ̀wò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpapọ̀ fólẹ́ẹ̀tì àti ìjìnnà láàrín abẹ́rẹ́ àti elektírọ́dì oníkànà ní ìbámu pẹ̀lú ìṣẹ̀dá kon Taylor, ìdúróṣinṣin kon Taylor, ìdúróṣinṣin ìṣẹ̀dá EWNS, àti ìtúnṣe. A fi onírúurú àpapọ̀ hàn nínú Àtẹ Àfikún S1.
A so ìjáde ètò ìṣẹ̀dá EWNS pọ̀ mọ́ Scanning Mobility Particle Size Analyzer (SMPS, Model 3936, TSI, Shoreview, MN) fún ìwọ̀n ìfọ́pọ̀ nọ́mbà patiku, àti pẹ̀lú Aerosol Faraday Electrometer (TSI, Model 3068B, Shoreview, MN).) fún ìṣàn aerosol gẹ́gẹ́ bí a ti ṣàlàyé rẹ̀ nínú ìtẹ̀jáde wa tẹ́lẹ̀. A wọn SMPS àti aerosol electrometer tí a ṣàyẹ̀wò ní ìwọ̀n ìṣàn ti 0.5 L/min (àpapọ̀ ìṣàn àyẹ̀wò 1 L/min). A wọn ìfọ́pọ̀ nọ́mbà patiku àti ìṣàn aerosol fún ìṣẹ́jú-àáyá 120. A tún wíwọ̀n náà ṣe ní ìgbà 30. Ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ìwọ̀n ìṣàn lọ́wọ́lọ́wọ́, a ṣírò iye owó aerosol gbogbo àti a ṣírò iye owó EWNS àpapọ̀ fún iye àpapọ̀ àwọn patiku EWNS tí a yàn. A lè ṣírò iye owó àpapọ̀ ti EWNS nípa lílo Ìbáramu (1):
níbi tí IEl jẹ́ ìṣàn tí a wọ̀n, NSMPS ni ìfọ́mọ́ra oni-nọ́mbà tí a wọ̀n pẹ̀lú SMPS, àti φEl ni ìṣàn ìwọ̀n fún electrometer kọ̀ọ̀kan.
Nítorí pé ọriniinitutu ibatan (RH) ní ipa lórí agbára ojú ilẹ̀, a pa iwọn otutu àti (RH) mọ́ ní ìbámu nígbà ìdánwò náà ní 21°C àti 45%, lẹ́sẹẹsẹ.
A lo ẹ̀rọ amúṣẹ́dá agbára átọ́míkì (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) àti AC260T probe (Olympus, Tokyo, Japan) láti wọn ìwọ̀n àti ìgbésí ayé EWNS. Ìwọ̀n ìgbà tí a fi ń ṣe àyẹ̀wò AFM jẹ́ 1 Hz, agbègbè ìṣàyẹ̀wò náà jẹ́ 5 μm × 5 μm, àti àwọn ìlà ìṣàyẹ̀wò 256. Gbogbo àwọn àwòrán ni a fi sí ìtòlẹ́sẹẹsẹ àwòrán àkọ́kọ́ nípa lílo software Asylum (ibiti ìbòjú 100 nm, ààlà 100 pm).
A yọ ìṣàn ìdánwò náà kúrò, a sì gbé ojú mica náà sí ibìkan tí ó jìnnà tó 2.0 cm láti elekitirodu counter fún àkókò tí ó tó 120 s láti yẹra fún ìdàpọ̀ pàǹtíkì àti ìṣẹ̀dá àwọn ìṣàn omi tí kò báramu lórí ojú mica. A fọ́n EWNS sí ojú ilẹ̀ mica tuntun tí a gé (Ted Pella, Redding, CA). Àwòrán ojú ilẹ̀ mica lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ lẹ́yìn ìfọ́n AFM. Igun ìfọwọ́kan ojú ilẹ̀ mica tuntun tí a gé tí a kò yípadà súnmọ́ 0°, nítorí náà a pín EVNS sí orí ilẹ̀ mica ní ìrísí dome kan. A wọn ìwọ̀n ila opin (a) àti gíga (h) ti àwọn ìṣàn omi tí ń tú jáde tààrà láti ojú ilẹ̀ AFM, a sì lò ó láti ṣírò ìwọ̀n ila ilẹ̀ EWNS domed nípa lílo ọ̀nà tí a ti fọwọ́ sí tẹ́lẹ̀. Tí a bá gbà pé EWNS inú ọkọ̀ ní ìwọ̀n kan náà, a lè ṣírò ìwọ̀n ila ilẹ̀ tí ó dọ́gba nípa lílo Ìṣirò (2):
Ní ìbámu pẹ̀lú ọ̀nà tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ tẹ́lẹ̀, a lo ìdẹkùn spin resonance (ESR) electron spin resonance (ESR) láti ṣàwárí wíwà àwọn intermediates radical tí ó wà fún ìgbà díẹ̀ nínú EWNS. A fi ìfọ́ àwọn aerosols sínú Midget sparger 650 μm (Ace Glass, Vineland, NJ) tí ó ní omi DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.). Portland, Oregon). Gbogbo ìwọ̀n ESR ni a ṣe nípa lílo Bruker EMX spectrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) àti sẹ́ẹ̀lì flat panel kan. A lo sọ́fítíwọ́ọ̀à Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) láti kó àti ṣe àyẹ̀wò dátà náà. A ṣe ìpinnu àwọn ànímọ́ ti ROS fún àwọn ipò iṣẹ́ kan [-6.5 kV, 4.0 cm]. A wọn ìṣọ̀kan EWNS nípa lílo SMPS lẹ́yìn ṣíṣàyẹ̀wò fún àdánù EWNS nínú impactor náà.
A lo 205 Dual Beam Ozone Monitor™ (2B Technologies, Boulder, Co) 8,9,10 láti ṣe àyẹ̀wò ipele Ozone.
Fún gbogbo àwọn ohun ìní EWNS, a lo iye àròpín gẹ́gẹ́ bí iye ìwọ̀n, a sì lo ìyàtọ̀ boṣewa gẹ́gẹ́ bí àṣìṣe ìwọ̀n. A ṣe àwọn ìdánwò T láti fi àwọn iye ti àwọn ànímọ́ EWNS tí a ti mú dara sí wéra pẹ̀lú àwọn iye tí ó báramu ti EWNS ìpìlẹ̀ mu.
Àwòrán 2c fi ètò “fa” ìṣàn omi electrostatic (EPES) tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ tẹ́lẹ̀ tí a sì ti ṣe àfihàn rẹ̀ hàn tí a lè lò fún ìfijiṣẹ́ EWNS tí a fojú sí ní ojú ilẹ̀. EPES ń lo àwọn ìdíyelé EVNS tí a lè “darí” tààrà sí ojú ibi tí a fojú sí lábẹ́ agbára pápá iná mànàmáná alágbára kan. Àwọn kúlẹ̀kúlẹ̀ ètò EPES ni a gbé kalẹ̀ nínú ìtẹ̀jáde tuntun láti ọwọ́ Pyrgiotakis et al. 11. Nítorí náà, EPES ní yàrá PVC tí a tẹ̀ jáde 3D pẹ̀lú àwọn ìpẹ̀kun onípele tí ó ní àwọn ìpele tí ó gùn, ó sì ní àwọn àwo irin onípele méjì tí ó jọra (irin alagbara 304, tí a fi dígí bo) ní àárín 15.24 cm sí ara wọn. A so àwọn àwo náà pọ̀ mọ́ orísun foliteji gíga kan níta (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), àwo ìsàlẹ̀ náà máa ń so mọ́ foliteji rere nígbà gbogbo, àwo òkè náà sì máa ń so mọ́ ilẹ̀ nígbà gbogbo (ilẹ̀ tí ń léfòó). A fi foil aluminiomu bo àwọn ògiri yàrá náà, èyí tí a fi iná mànàmáná bò láti dènà pípadánù pàdánù pàdánù. Yàrá náà ní ìlẹ̀kùn ìfipamọ́ iwájú tí a ti dí tí ó fún àwọn ojú ìdánwò láàyè láti gbé sórí àwọn ibi ìdúró ike tí ó gbé wọn sókè òkè àwo irin ìsàlẹ̀ láti yẹra fún ìdènà fólítì gíga.
A ṣírò bí EWNS ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú EPES gẹ́gẹ́ bí ìlànà tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ tẹ́lẹ̀ nínú Àwòrán Àfikún S111.
Gẹ́gẹ́ bí yàrá ìdarí, yàrá ìṣàn sílíńdà kejì ni a so pọ̀ mọ́ ètò EPES ní ìtẹ̀léra, nínú èyí tí a ti lo àlẹ̀mọ́ HEPA àárín láti yọ EWNS kúrò. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 2c, a fa aerosol EWNS jáde nípasẹ̀ àwọn yàrá méjì tí a kọ́ sínú rẹ̀. Àlẹ̀mọ́ láàárín yàrá ìdarí àti EPES yọ èyíkéyìí EWNS tí ó kù kúrò, èyí tí ó yọrí sí ìwọ̀n otútù kan náà (T), ọ̀rinrin ìbáramu (RH) àti ìwọ̀n ozone.
A ti rí i pé àwọn kòkòrò àrùn pàtàkì tí a ń rí láti inú oúnjẹ ń kó àbàwọ́n bá àwọn oúnjẹ tuntun bíi E. coli (ATCC #27325), àmì ìgbẹ́, Salmonella enterica (ATCC #53647), àkóràn oúnjẹ, Listeria harmless (ATCC #33090), àròpọ̀ fún àwọn àrùn Listeria monocytogenes tí ó ń fa àrùn, tí a yọ láti inú ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098), àròpọ̀ fún ìwúkàrà ìbàjẹ́, àti bakitéríà tí kò lágbára, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Ra àpótí tòmátì èso àjàrà oníwàláàyè láti ọjà àdúgbò rẹ kí o sì fi sínú fìríìjì ní 4°C títí tí o fi lò ó (tó ọjọ́ mẹ́ta). Gbogbo tòmátì tí a ti ṣe àyẹ̀wò náà ní ìwọ̀n kan náà, wọ́n tó ìwọ̀n 1/2 ínṣì ní ìwọ̀n.
Àwọn ìlànà àṣà ìbílẹ̀, ìfúnni ní ìfúnni, ìfarahàn, àti iye àwọn ènìyàn tí wọ́n ní àrùn náà ni a ṣe àlàyé rẹ̀ nínú ìwé wa tí a tẹ̀ jáde tẹ́lẹ̀, a sì ṣe àlàyé rẹ̀ nínú Àfikún Ìwífún. A ṣe àyẹ̀wò bí EWNS ṣe munadoko tó nípa fífi àwọn tòmátì tí a ti fún ní ìfúnni sí 40,000 #/cm3 fún ìṣẹ́jú 45. Ní kúkúrú, a lo tòmátì mẹ́ta láti ṣe àyẹ̀wò àwọn kòkòrò àrùn tí ó yè ní àkókò t = 0 min. A gbé tòmátì mẹ́ta sínú EPES a sì fi wọ́n sí EWNS ní 40,000 #/cc (tòmátì tí a ti fún ní EWNS) àti àwọn mẹ́ta tí ó kù ni a gbé sínú yàrá ìdarí (tòmátì tí a ti fún ní ìfúnni). A kò ṣe àfikún ìtọ́jú tòmátì nínú àwọn ẹgbẹ́ méjèèjì. A yọ tòmátì tí a ti fún ní ìfúnni àti tòmátì tí a ti fún ní EWNS kúrò lẹ́yìn ìṣẹ́jú 45 láti ṣe àyẹ̀wò ipa EWNS.
A ṣe ìdánwò kọ̀ọ̀kan ní ìpele mẹ́ta. A ṣe ìwádìí dátà gẹ́gẹ́ bí ìlànà tí a ṣàlàyé nínú Àfikún Dátà.
A ṣe àyẹ̀wò àwọn ọ̀nà ìdènà ìṣiṣẹ́ nípa ṣíṣe àtúnṣe àwọn àpẹẹrẹ EWNS tí a ti fara hàn (ìṣẹ́jú 45 ní ìṣọ̀kan aerosol EWNS 40,000 #/cm3) àti àwọn àpẹẹrẹ tí kò ní ìtànṣán ti bakitéríà tí kò léwu E. coli, Salmonella enterica àti Lactobacillus. A so àwọn èròjà náà mọ́ inú 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde àti 0.03% picric acid nínú 0.1 M sodium cacodylate buffer (pH 7.4) fún wákàtí méjì ní iwọ̀n otútù yàrá. Lẹ́yìn fífọ, fi 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) ṣe àtúnṣe lẹ́yìn náà fún wákàtí méjì, fi omi wẹ̀ ní ìgbà mẹ́ta kí o sì fi 1% uranyl acetate sínú rẹ̀ fún wákàtí kan, lẹ́yìn náà fi omi wẹ̀ ní ìgbà méjì, lẹ́yìn náà fi omi wẹ̀ fún ìṣẹ́jú mẹ́wàá nínú 50%, 70%, 90%, 100% alcohol. Lẹ́yìn náà, a fi àwọn àyẹ̀wò náà sínú propylene oxide fún wákàtí kan, a sì fi àdàpọ̀ propylene oxide àti TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA) tí ó ní ìwọ̀n 1:1 sínú wọn. A fi àwọn àyẹ̀wò náà sínú TAAB Epon, a sì fi polymer ṣe é ní 60°C fún wákàtí 48. A gé resin granular tí a ti tọ́jú náà, a sì fi TEM ṣe àwòrán rẹ̀ nípa lílo ohun èlò amúṣẹ́fẹ́ electron transmission microscope JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan) tí a fi kámẹ́rà AMT 2k CCD (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA).
Gbogbo àwọn ìdánwò ni a ṣe ní ìpele mẹ́ta. Fún àkókò kọ̀ọ̀kan, a fi ìfọ́ àwọn bakitéríà sínú ìpele mẹ́ta, èyí tí ó yọrí sí àpapọ̀ àwọn ojú ìwé mẹ́sàn-án fún ojú ìwé kọ̀ọ̀kan, èyí tí a lò gẹ́gẹ́ bí ìṣọ̀kan bakitéríà fún àwọn kòkòrò aláìsàn yẹn. A lo ìyàtọ̀ boṣewa gẹ́gẹ́ bí àṣìṣe ìwọ̀n. Gbogbo àwọn ojú ìwé kà.
A ṣe ìṣirò logarithm ti ìdínkù nínú ìṣọ̀kan àwọn bakitéríà ní ìfiwéra pẹ̀lú t = 0 min nípa lílo àgbékalẹ̀ wọ̀nyí:
níbi tí C0 jẹ́ ìṣọ̀kan àwọn bakitéríà nínú àyẹ̀wò ìṣàkóso ní àkókò 0 (ìyẹn lẹ́yìn tí ojú ilẹ̀ bá ti gbẹ ṣùgbọ́n kí a tó gbé e sínú yàrá) àti Cn jẹ́ ìṣọ̀kan àwọn bakitéríà lórí ojú lẹ́yìn ìṣẹ́jú n tí a ti fara hàn.
Láti ṣàkíyèsí ìdíbàjẹ́ àdánidá ti àwọn bakitéríà nígbà tí wọ́n bá fara hàn fún ìṣẹ́jú mẹ́rìnlélógójì, a tún ṣírò ìdínkù àkọsílẹ̀ ní ìfiwéra pẹ̀lú ìṣàkóso lẹ́yìn ìṣẹ́jú mẹ́rìnlélógójì gẹ́gẹ́ bí a ṣe ń wí:
níbi tí Cn jẹ́ ìṣọ̀kan àwọn bakitéríà nínú àyẹ̀wò ìṣàkóso ní àkókò n àti Cn-Control ni ìṣọ̀kan àwọn bakitéríà ìṣàkóso ní àkókò n. A gbé àwọn ìwádìí kalẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ìdínkù log ní ìfiwéra pẹ̀lú ìṣàkóso (kò sí ìfarahàn EWNS).
Nígbà ìwádìí náà, a ṣe àyẹ̀wò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àdàpọ̀ folti àti ìjìnnà láàrín abẹ́rẹ́ àti elekitirodu counter ní ìbámu pẹ̀lú ìṣẹ̀dá koni Taylor, ìdúróṣinṣin koni Taylor, ìdúróṣinṣin ìṣẹ̀dá EWNS, àti ìtúnṣe. Oríṣiríṣi àdàpọ̀ ni a fihàn nínú Àtẹ Àfikún S1. A yan àwọn ọ̀ràn méjì tí ó fi àwọn ànímọ́ tí ó dúró ṣinṣin àti tí ó ṣeé túnṣe hàn (koni Taylor, ìṣẹ̀dá EWNS, àti ìdúróṣinṣin lórí àkókò) fún ìwádìí pípéye. Ní orí Àwòrán 3 fi àwọn èsì fún agbára, ìwọ̀n, àti àkóónú ROS hàn ní àwọn ọ̀ràn méjèèjì. A tún ṣàkópọ̀ àwọn èsì náà nínú Àtẹ 1. Fún ìtọ́kasí, Àwòrán 3 àti Tábẹ́lì 1 ní àwọn ànímọ́ ti EWNS8, 9, 10, 11 tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ tẹ́lẹ̀ (ipilẹ-EWNS). Àwọn ìṣírò pàtàkì ìṣirò nípa lílo ìdánwò t-ìrù méjì ni a tún tẹ̀ jáde nínú Àtẹ Àfikún S2. Ní àfikún, àwọn ìwádìí afikún ní àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa ipa ti iwọn ihò àyẹ̀wò elekitirodu counter (D) àti ìjìnnà láàrín elekitirodu ilẹ̀ àti tip (L) (Àwọn Àwòrán Afikun S2 àti S3).
(ac) Pínpín ìwọ̀n tí a fi AFM wọ̀n. (df) Àmì ìdíyelé ojú ilẹ̀. (g) Ìṣàfihàn ROS ti EPR.
Ó tún ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé fún gbogbo àwọn ipò tí a mẹ́nu kàn lókè yìí, ìṣàn ionization tí a wọ̀n wà láàrín 2 àti 6 μA àti fólẹ́ẹ̀tì láàrín -3.8 àti -6.5 kV, èyí tí ó yọrí sí lílo agbára tí ó kéré sí 50 mW fún module ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ìran EWNS kan ṣoṣo yìí. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a ṣe EWNS lábẹ́ ìfúnpá gíga, ìwọ̀n ozone kéré gan-an, wọn kò ju 60 ppb lọ.
Àwòrán Àfikún S4 fi àwọn pápá iná mànàmáná tí a ṣe àfarawé fún àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ [-6.5 kV, 4.0 cm] àti [-3.8 kV, 0.5 cm] hàn, ní ìtẹ̀léra. Fún àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ [-6.5 kV, 4.0 cm] àti [-3.8 kV, 0.5 cm], àwọn ìṣirò pápá jẹ́ 2 × 105 V/m àti 4.7 × 105 V/m, ní ìtẹ̀léra. Èyí ni a retí, nítorí pé nínú ọ̀ràn kejì ìpíndọ́gba àárín folti ga jù bẹ́ẹ̀ lọ.
Lórí àwòrán 3a,b fi ìwọ̀n ìlà EWNS tí a wọ̀n pẹ̀lú AFM8 hàn. Àwọn ìwọ̀n ìlà EWNS tí a ṣírò jẹ́ 27 nm àti 19 nm fún àwọn ètò [-6.5 kV, 4.0 cm] àti [-3.8 kV, 0.5 cm] lẹ́sẹẹsẹ. Fún àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ [-6.5 kV, 4.0 cm] àti [-3.8 kV, 0.5 cm], àwọn ìyàtọ̀ ìwọ̀n onígun mẹ́ta ti àwọn ìpínkiri jẹ́ 1.41 àti 1.45, lẹ́sẹẹsẹ, èyí tí ó ń fi ìpínkiri ìwọ̀n tóóró hàn. Ìwọ̀n àròpín àti ìyàtọ̀ ìwọ̀n onígun mẹ́rin súnmọ́ EWNS ìpìlẹ̀, ní 25 nm àti 1.41, lẹ́sẹẹsẹ. Lórí àwòrán 3c fi ìpínkiri ìwọ̀n ti ìpìlẹ̀ EWNS tí a wọ̀n nípa lílo ọ̀nà kan náà lábẹ́ àwọn ipò kan náà hàn.
Lórí àwòrán 3d,e fi àwọn àbájáde ìṣàfihàn agbára hàn. Dátà jẹ́ ìwọ̀n àròpín ti ìwọ̀n ìfojúsùn 30 ní àkókò kan náà (#/cm3) àti lọ́wọ́lọ́wọ́ (I). Àyẹ̀wò náà fihàn pé ìwọ̀n àròpín lórí EWNS jẹ́ 22 ± 6 e- àti 44 ± 6 e- fún [-6.5 kV, 4.0 cm] àti [-3.8 kV, 0.5 cm], ní ìtẹ̀léra. Wọ́n ní ìwọ̀n àròpín ojú ilẹ̀ tí ó ga jùlọ ní ìfiwéra pẹ̀lú EWNS ìpìlẹ̀ (10 ± 2 e-), ó tóbi ní ìlọ́po méjì ju [-6.5 kV, 4.0 cm] àti ó tóbi ní ìlọ́po mẹ́rin ju [-3 .8 kV, 0.5 cm] lọ. Àwòrán 3f fi ìwọ̀n agbára hàn fún Baseline-EWNS.
Láti inú àwọn máàpù ìfojúsùn ti nọ́mbà EWNS (Àfikún Àwòrán S5 àti S6), a lè rí i pé ìṣẹ̀lẹ̀ [-6.5 kV, 4.0 cm] ní àwọn èròjà tó pọ̀ ju ti ìṣẹ̀lẹ̀ [-3.8 kV, 0.5 cm] lọ. Ó tún ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé a ṣe àyẹ̀wò ìfojúsùn nọ́mbà EWNS títí di wákàtí mẹ́rin (Àfikún Àwòrán S5 àti S6), níbi tí ìdúróṣinṣin ìran EWNS fi àwọn ìpele ìfojúsùn nọ́mbà èròjà kan náà hàn ní àwọn ọ̀ràn méjèèjì.
Ní orí àwòrán 3g, a fi ìpele EPR hàn lẹ́yìn yíyọ ìdarí EWNS tí a ti ṣe àtúnṣe (àtilẹ̀wá) ní [-6.5 kV, 4.0 cm]. A tún fi ìpele ROS wéra pẹ̀lú ìpele Baseline-EWNS nínú iṣẹ́ tí a tẹ̀ jáde tẹ́lẹ̀. A ṣírò iye EWNS tí ó ń ṣe àtúnṣe pẹ̀lú àwọn ìdẹkùn spin sí 7.5 × 104 EWNS/s, èyí tí ó jọ Baseline-EWNS8 tí a tẹ̀ jáde tẹ́lẹ̀. Ìpele EPR fi hàn kedere pé oríṣi ROS méjì wà níbẹ̀, pẹ̀lú O2- tí ó jẹ́ irú tí ó wọ́pọ̀ jùlọ àti OH• tí kò pọ̀ tó. Ní àfikún, ìfiwéra taara ti àwọn ìpele gíga fihàn pé EWNS tí a ti ṣe àtúnṣe ní àkóónú ROS tí ó ga jùlọ ní ìfiwéra pẹ̀lú EWNS ìpìlẹ̀.
Ní orí àwòrán 4, ó fi bí EWNS ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú EPES hàn. A tún ṣe àkópọ̀ àwọn dátà náà nínú Táblì Kìíní, a sì fi wé wọn pẹ̀lú àwọn dátà EWNS àkọ́kọ́. Fún àwọn ọ̀ràn méjèèjì ti EUNS, ìpamọ́ náà sún mọ́ 100% kódà ní fólẹ́ẹ̀tì kékeré ti 3.0 kV. Lọ́pọ̀ ìgbà, 3.0 kV tó fún ìpamọ́ 100%, láìka ìyípadà ìdíyelé ojú ilẹ̀ sí. Lábẹ́ àwọn ipò kan náà, ìpamọ́ Baseline-EWNS jẹ́ 56% péré nítorí agbára ìpamọ́ wọn tí ó kéré síi (àròpín 10 elekitiron fún EWNS).
Ní àwòrán 5 àti nínú tábìlì 2, a ṣàkópọ̀ iye àìṣiṣẹ́ àwọn kòkòrò àrùn tí a fún sí ojú tòmátì lẹ́yìn tí a fi ara hàn sí nǹkan bí 40,000 #/cm3 EWNS fún ìṣẹ́jú 45 ní ipò tí ó dára jùlọ [-6.5 kV, 4.0 cm]. Àwọn tí a fún ní abẹ́rẹ́ E. coli àti Lactobacillus tí kò ní àrùn fi hàn pé wọ́n dínkù gidigidi ní 3.8 log nígbà tí wọ́n fi ara hàn fún ìṣẹ́jú 45. Láàárín àwọn ipò kan náà, S. enterica dínkù ní 2.2 log, nígbà tí S. cerevisiae àti M. parafortutum dínkù ní 1.0-log.
Àwọn micrographs elekitironi (Àwòrán 6) ṣàfihàn àwọn ìyípadà ara tí EWNS fà lórí àwọn sẹ́ẹ̀lì Escherichia coli, Streptococcus, àti Lactobacillus tí kò léwu tí ó yọrí sí àìṣiṣẹ́ wọn. Àwọn bakitéríà tí ó ń ṣàkóso ní àwọn awọ sẹ́ẹ̀lì tí ó wà ní ìdúróṣinṣin, nígbà tí àwọn bakitéríà tí ó fara hàn ti ba àwọn awọ ara òde jẹ́.
Àwòrán oníhòkòrò afẹ́fẹ́ ti àwọn bakitéríà tí a fi hàn pé wọ́n ti bàjẹ́ nínú awọ ara.
Àwọn ìwádìí lórí àwọn ohun-ìní físíìkì ti EWNS tí a ṣe àtúnṣe lápapọ̀ fihàn pé àwọn ohun-ìní (ìsanwó ojú ilẹ̀ àti àkóónú ROS) ti EWNS ní a mú sunwọ̀n síi ní ìfiwéra pẹ̀lú ìwádìí ìpìlẹ̀ EWNS tí a tẹ̀jáde tẹ́lẹ̀8,9,10,11. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ìwọ̀n wọn wà ní ìwọ̀n nanometer, ó jọra gan-an sí àwọn àbájáde tí a ti ròyìn tẹ́lẹ̀, èyí tí ó jẹ́ kí wọ́n wà nínú afẹ́fẹ́ fún ìgbà pípẹ́. A lè ṣàlàyé ìyípadà polydispersity tí a rí nípa àwọn àyípadà ìdíyelé ojú ilẹ̀ tí ó ń pinnu ìwọ̀n EWNS, àìròtẹ́lẹ̀ ipa Rayleigh, àti ìdàpọ̀ tí ó ṣeé ṣe. Síbẹ̀síbẹ̀, gẹ́gẹ́ bí Nielsen et al. 22 ṣe ṣàlàyé rẹ̀, ìdíyelé ojú ilẹ̀ gíga ń dín ìtújáde kù nípa mímú agbára/ìtẹ̀sí ojú ilẹ̀ tí omi ń dà sílẹ̀ pọ̀ sí i ní ọ̀nà tí ó dára. Nínú ìtẹ̀jáde wa tẹ́lẹ̀8, a fi ìwádìí fìdí ẹ̀kọ́ yìí múlẹ̀ fún àwọn microdroplets 22 àti EWNS. Pípàdánù ìdíyelé nígbà àfikún àkókò tún lè nípa lórí ìwọ̀n náà kí ó sì ṣe àfikún sí ìpínkiri ìwọ̀n tí a ṣàkíyèsí.
Ni afikun, idiyele fun eto kan jẹ nipa 22-44 e-, da lori ipo naa, eyiti o ga pupọ ni akawe si EWNS ipilẹ, eyiti o ni apapọ agbara ti 10 ± 2 elekitironi fun eto kan. Sibẹsibẹ, o yẹ ki a ṣe akiyesi pe eyi ni apapọ agbara ti EWNS. Seto ati awọn miiran. A ti fihan pe idiyele naa ko ni ibamu ati pe o tẹle pinpin deede-log21. Ni akawe pẹlu iṣẹ wa ti tẹlẹ, ilọpo meji idiyele dada ṣe ilọpo meji ṣiṣe ifipamọ ninu eto EPES si fere 100%11.