O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Lakoko, lati rii daju pe atilẹyin tẹsiwaju, a yoo ṣe aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Carousel ti n ṣafihan awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kanna.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Laipe yii, ẹrọ apanirun ti ko ni kemika ti o da lori nanotechnology lilo awọn nanostructures omi atọwọda (EWNS) ti ni idagbasoke.EWNS ni idiyele dada ti o ga ati pe o kun pẹlu awọn eya atẹgun ifaseyin (ROS) ti o le ṣe ajọṣepọ pẹlu ati muuṣiṣẹ nọmba kan ti awọn microorganisms, pẹlu awọn pathogens ti ounjẹ.Nibi o ti han pe awọn ohun-ini wọn lakoko iṣelọpọ le jẹ aifwy-itanran ati iṣapeye lati mu ilọsiwaju agbara antibacterial wọn siwaju sii.Syeed yàrá EWNS jẹ apẹrẹ lati ṣatunṣe awọn ohun-ini ti EWNS daradara nipa yiyipada awọn paramita iṣelọpọ.Iwa ti awọn ohun-ini EWNS (idiyele, iwọn ati akoonu ti ROS) ni lilo awọn ọna itupalẹ ode oni.Ni afikun, wọn ṣe ayẹwo fun agbara aiṣiṣẹ microbial wọn lodi si awọn microorganisms ti o jẹun bi Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum ati Saccharomyces cerevisiae.Awọn abajade ti a gbekalẹ nibi ṣe afihan pe awọn ohun-ini ti EWNS le jẹ aifwy-ti o dara lakoko iṣelọpọ, ti o yorisi ilosoke iwọn-itumọ ni ṣiṣe aiṣiṣẹ.Ni pato, idiyele dada pọ nipasẹ ipin mẹrin ati awọn ẹya atẹgun ti o ni ifaseyin pọ si.Oṣuwọn yiyọ microbial jẹ igbẹkẹle microbially ati larin lati 1.0 si 3.8 log lẹhin ifihan iṣẹju 45 si iwọn aerosol ti 40,000 #/cc EWNS.
Ibajẹ makirobia jẹ idi akọkọ ti aisan ti ounjẹ ti o fa nipasẹ jijẹ ti awọn pathogens tabi majele wọn.Ní Orílẹ̀-Èdè Amẹ́ríkà nìkan, àìsàn tí oúnjẹ ń fà ń fa nǹkan bí mílíọ̀nù 76 àìsàn, 325,000 gbígbà sí ilé ìwòsàn, àti 5,000 ikú lọ́dọọdún1.Ni afikun, Ẹka Iṣẹ-ogbin ti Amẹrika (USDA) ṣe iṣiro pe jijẹ jijẹ eso titun jẹ iduro fun 48% ti gbogbo awọn aarun ounjẹ ti a royin ni Amẹrika2.Iye owo ti aisan ati iku ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn aarun ayọkẹlẹ ti ounjẹ ni Ilu Amẹrika ga pupọ, ni ifoju nipasẹ Awọn ile-iṣẹ fun Iṣakoso ati Idena Arun (CDC) ni diẹ sii ju US $ 15.6 bilionu fun ọdun3.
Lọwọlọwọ, kemikali4, radiation5 ati thermal6 awọn ilowosi antimicrobial lati rii daju pe aabo ounje ni a ṣe ni igbagbogbo ni awọn aaye iṣakoso to lopin (CCPs) lẹba pq iṣelọpọ (nigbagbogbo lẹhin ikore ati / tabi lakoko apoti) dipo igbagbogbo.bayi, ti won ba wa prone si agbelebu-kontaminesonu.7. Iṣakoso to dara julọ ti aisan jijẹ ounjẹ ati ibajẹ ounjẹ nilo awọn ilowosi antimicrobial ti o le ṣee lo kọja itesiwaju oko-si-tabili lakoko ti o dinku ipa ayika ati awọn idiyele.
Laipe yii, ti ko ni kemika kan, ipilẹ-ẹrọ antimicrobial ti o da lori imọ-ẹrọ nanotechnology ti ni idagbasoke ti o le mu dada ṣiṣẹ ati awọn kokoro arun ti afẹfẹ nipa lilo awọn nanostructures omi atọwọda (EWNS).EWNS ti ṣepọ nipa lilo awọn ilana ti o jọra meji, electrospray ati ionization omi (Fig. 1a).Awọn ijinlẹ iṣaaju ti fihan pe EWNS ni eto alailẹgbẹ ti awọn ohun-ini ti ara ati ti ibi8,9,10.EWNS ni aropin 10 elekitironi fun igbekalẹ ati iwọn nanoscale aropin ti 25 nm (Fig. 1b,c) 8,9,10.Ni afikun, itanna spin resonance (ESR) fihan pe EWNS ni iye nla ti awọn eya atẹgun ifaseyin (ROS), nipataki hydroxyl (OH•) ati superoxide (O2-) radicals (Fig. 1c) 8.EVNS wa ninu afẹfẹ fun igba pipẹ ati pe o le kọlu pẹlu awọn microorganisms ti daduro ni afẹfẹ ati pe o wa lori ilẹ, fifun ẹru isanwo ROS wọn ati nfa aiṣiṣẹ ti awọn microorganisms (Fig. 1d).Awọn ijinlẹ akọkọ wọnyi tun fihan pe EWNS le ṣe ajọṣepọ pẹlu ati muu ṣiṣẹ ọpọlọpọ awọn kokoro arun gram-negative ati giramu-rere, pẹlu mycobacteria, lori awọn aaye ati ni afẹfẹ.Mikroskopi elekitironi gbigbe fihan pe aiṣiṣẹ jẹ idi nipasẹ idalọwọduro ti awọ ara sẹẹli.Ni afikun, awọn ijinlẹ inhalation nla ti fihan pe awọn iwọn giga ti EWNS ko fa ibajẹ ẹdọfóró tabi igbona 8.
(a) Electrospray waye nigbati foliteji giga ba lo laarin tube capillary ti o ni omi ati elekiturodu counter kan.(b) Awọn ohun elo ti ga titẹ esi ni meji ti o yatọ iyalenu: (i) electrospraying ti omi ati (ii) Ibiyi ti ifaseyin atẹgun eya (ions) idẹkùn ni EWNS.(c) Awọn oto be ti EWNS.(d) Nitori iseda nanoscale wọn, EWNS jẹ alagbeka ti o ga julọ ati pe o le ṣe ajọṣepọ pẹlu awọn ọlọjẹ ti afẹfẹ.
Agbara ti Syeed antimicrobial EWNS lati mu awọn microorganisms ti ounjẹ ṣiṣẹ lori dada ounjẹ tuntun tun ti ṣafihan laipẹ.O tun ti fihan pe idiyele dada ti EWNS ni apapo pẹlu aaye ina mọnamọna le ṣee lo lati ṣaṣeyọri ifijiṣẹ ifọkansi.Pẹlupẹlu, awọn abajade alakoko fun awọn tomati Organic lẹhin ifihan iṣẹju 90 ni EWNS ti o to 50,000 #/cm3 jẹ iwuri, pẹlu ọpọlọpọ awọn microorganisms ti ounjẹ bi E. coli ati Listeria 11 ṣe akiyesi.Ni afikun, awọn idanwo organoleptic alakoko fihan ko si awọn ipa ifarako ni akawe si iṣakoso awọn tomati.Botilẹjẹpe awọn abajade aiṣiṣẹ akọkọ wọnyi jẹ iwuri fun awọn ohun elo aabo ounjẹ paapaa ni awọn iwọn EWNS kekere ti 50,000 #/cc.wo, o han gbangba pe agbara inactivation ti o ga julọ yoo jẹ anfani diẹ sii lati dinku eewu ikolu ati ibajẹ.
Nibi, a yoo dojukọ iwadii wa lori idagbasoke ti pẹpẹ iran EWNS lati jẹ ki isọdọtun ti o dara ti awọn paramita iṣelọpọ ati iṣapeye ti awọn ohun-ini kemikali ti EWNS lati jẹki agbara antibacterial wọn.Ni pato, iṣapeye ti dojukọ lori jijẹ idiyele oju-aye wọn (lati mu ilọsiwaju ifijiṣẹ ti a pinnu) ati akoonu ROS (lati mu iṣẹ ṣiṣe aiṣiṣẹ ṣiṣẹ).Ṣe idanimọ awọn ohun-ini physico-kemikali ti iṣapeye (iwọn, idiyele ati akoonu ROS) ni lilo awọn ọna itupalẹ ode oni ati lo awọn microorganisms ounje ti o wọpọ gẹgẹbi E. .
EVNS jẹ iṣelọpọ nipasẹ itanna nigbakanna ati ionization ti omi mimọ to gaju (18 MΩ cm–1).Nebulizer ina 12 jẹ igbagbogbo lo fun atomization ti awọn olomi ati iṣelọpọ ti polima ati awọn patikulu seramiki 13 ati awọn okun 14 ti iwọn iṣakoso.
Gẹgẹbi alaye ninu awọn atẹjade ti tẹlẹ 8, 9, 10, 11, ninu idanwo aṣoju, foliteji giga kan ni a lo laarin capillary irin ati elekiturodu counter ilẹ.Lakoko ilana yii, awọn iyalẹnu oriṣiriṣi meji waye: i) electrospray ati ii) ionization omi.Aaye ina mọnamọna ti o lagbara laarin awọn amọna meji nfa awọn idiyele odi lati kọ soke lori dada ti omi ti a ti rọ, ti o mu dida awọn cones Taylor.Bi abajade, awọn isun omi ti o gba agbara pupọ ni a ṣẹda, eyiti o tẹsiwaju lati yapa si awọn patikulu kekere, bi ninu imọran Rayleigh16.Ni akoko kanna, awọn aaye ina mọnamọna ti o lagbara nfa diẹ ninu awọn ohun elo omi lati pin ati yọ awọn elekitironi kuro (ionize), eyiti o yori si dida iye nla ti awọn eya atẹgun ifaseyin (ROS) 17.Nigbakanna ti ipilẹṣẹ ROS18 ti wa ni idasilẹ ni EWNS (Fig. 1c).
Lori ọpọtọ.2a fihan eto iran EWNS ti o ni idagbasoke ati lilo ninu iṣelọpọ EWNS ninu iwadi yii.Omi ti a sọ di mimọ ti a fipamọ sinu igo pipade ni a jẹ nipasẹ tube Teflon (2 mm opin inu) sinu abẹrẹ irin alagbara 30G (capillary irin).Ṣiṣan omi jẹ iṣakoso nipasẹ titẹ afẹfẹ inu igo, bi o ṣe han ni Nọmba 2b.Ti gbe abẹrẹ naa sori console Teflon ati pe o le ṣe atunṣe pẹlu ọwọ si ijinna kan lati elekiturodu counter.Elekiturodu counter jẹ disiki aluminiomu didan pẹlu iho kan ni aarin fun iṣapẹẹrẹ.Ni isalẹ awọn counter elekiturodu jẹ ẹya aluminiomu iṣapẹẹrẹ funnel, eyi ti o ti sopọ si awọn iyokù ti awọn esiperimenta iṣeto ni nipasẹ a iṣapẹẹrẹ ibudo (Fig. 2b).Lati yago fun ikojọpọ idiyele ti o le ba iṣẹ ayẹwo jẹ, gbogbo awọn paati ayẹwo jẹ ti ilẹ itanna.
(a) Eto Ipilẹṣẹ Omi Nanostructure ti Imọ-ẹrọ (EWNS).(b) Agbelebu-apakan ti oluṣayẹwo ati electrospray, ti o nfihan awọn ipilẹ pataki julọ.(c) Eto idanwo fun aiṣiṣẹ ti kokoro arun.
Eto iran EWNS ti a ṣalaye loke ni o lagbara lati yi awọn paramita iṣẹ bọtini pada lati dẹrọ yiyi ti o dara ti awọn ohun-ini EWNS.Ṣatunṣe foliteji ti a lo (V), aaye laarin abẹrẹ ati elekiturodu counter (L), ati ṣiṣan omi (φ) nipasẹ opo-ikun lati ṣatunṣe awọn abuda EWNS daradara.Aami ti a lo lati ṣe aṣoju awọn akojọpọ oriṣiriṣi: [V (kV), L (cm)].Ṣatunṣe ṣiṣan omi lati gba konu Taylor iduroṣinṣin ti eto kan [V, L].Fun awọn idi ti iwadii yii, iwọn ila opin iho ti elekiturodu counter (D) wa ni 0.5 inches (1.29 cm).
Nitori geometry lopin ati asymmetry, agbara aaye ina ko le ṣe iṣiro lati awọn ipilẹ akọkọ.Dipo, sọfitiwia QuickField™ (Svendborg, Denmark)19 ni a lo lati ṣe iṣiro aaye ina.Aaye ina ko ni iṣọkan, nitorina iye ti aaye ina mọnamọna ni ipari ti capillary ni a lo gẹgẹbi iye itọkasi fun awọn atunto orisirisi.
Lakoko iwadi naa, ọpọlọpọ awọn akojọpọ ti foliteji ati aaye laarin abẹrẹ ati elekiturodu counter ni a ṣe ayẹwo ni awọn ofin ti iṣelọpọ konu Taylor, iduroṣinṣin konu Taylor, iduroṣinṣin iṣelọpọ EWNS, ati atunṣe.Orisirisi awọn akojọpọ ti wa ni han ni Afikun Table S1.
Ijade ti eto iran EWNS ni a ti sopọ taara si Aṣayẹwo Iṣipopada Patiku Iwọn Iwọn Ṣiṣayẹwo (SMPS, Awoṣe 3936, TSI, Shoreview, MN) fun wiwọn ifọkansi nọmba patiku, bakanna si Electrometer Aerosol Faraday (TSI, Awoṣe 3068B, Shoreview, MN).) fun awọn ṣiṣan aerosol ni a ṣe iwọn bi a ti ṣalaye ninu atẹjade iṣaaju wa.Mejeeji SMPS ati aerosol electrometer ti a ṣe ayẹwo ni iwọn sisan ti 0.5 L/min (iṣan ayẹwo lapapọ 1 L/min).Ifojusi nọmba ti awọn patikulu ati ṣiṣan aerosol ni a wọn fun awọn aaya 120.Awọn wiwọn ti wa ni tun 30 igba.Da lori awọn wiwọn lọwọlọwọ, apapọ idiyele aerosol jẹ iṣiro ati apapọ idiyele EWNS jẹ ifoju fun nọmba lapapọ ti awọn patikulu EWNS ti a yan.Apapọ iye owo ti EWNS le ṣe iṣiro nipa lilo Idogba (1):
nibiti Iel jẹ iwọn lọwọlọwọ, NSMPS jẹ iwọn ifọkansi oni-nọmba ti a wọn pẹlu SMPS, ati φEl jẹ iwọn sisan fun elekitirota.
Nitori ọriniinitutu ojulumo (RH) yoo ni ipa lori idiyele oju, iwọn otutu ati (RH) ni a tọju nigbagbogbo lakoko idanwo ni 21°C ati 45%, lẹsẹsẹ.
Atomic force microscopy (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) ati AC260T probe (Olympus, Tokyo, Japan) ni a lo lati wiwọn iwọn ati igbesi aye EWNS.Igbohunsafẹfẹ AFM jẹ 1 Hz, agbegbe ọlọjẹ jẹ 5 μm × 5 μm, ati awọn laini ọlọjẹ 256.Gbogbo awọn aworan ni a tẹriba si titete aworan aṣẹ 1st nipa lilo sọfitiwia ibi aabo (ibi boju 100 nm, ala 100 pm).
A ti yọ eefin idanwo naa kuro ati pe a gbe dada mica si ijinna ti 2.0 cm lati inu elekiturodu counter fun akoko aropin ti 120 s lati yago fun agglomeration patiku ati dida awọn droplets alaibamu lori dada mica.EWNS ni a sokiri taara sori dada ti mica tuntun ti a ge (Ted Pella, Redding, CA).Aworan ti dada mica lẹsẹkẹsẹ lẹhin AFM sputtering.Igun olubasọrọ ti dada ti mica tuntun ti a ko yipada jẹ isunmọ si 0 °, nitorinaa EVNS ti pin kaakiri lori dada mica ni irisi dome kan.Iwọn ila opin (a) ati giga (h) ti awọn droplets ti ntan kaakiri ni a wọn taara lati ori oke-aye AFM ati lo lati ṣe iṣiro iwọn didun kaakiri EWNS domed nipa lilo ọna ti a fọwọsi tẹlẹ.Ti a ro pe EWNS inu ọkọ ni iwọn kanna, iwọn ila opin deede le ṣe iṣiro nipa lilo Idogba (2):
Da lori ọna ti a ti dagbasoke tẹlẹ, ohun elekitironi spin resonance (ESR) pakute spin ni a lo lati rii wiwa awọn agbedemeji radical kukuru ni EWNS.Aerosols ti bubbled nipasẹ 650 μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) ti o ni ojutu 235 mM ti DEPMPO (5- (diethoxyphosphoryl) -5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.).Portland, Oregon).Gbogbo awọn wiwọn ESR ni a ṣe pẹlu lilo Bruker EMX spectrometer (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ati sẹẹli alapin kan.Sọfitiwia Acquisit (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) ni a lo lati gba ati ṣe itupalẹ data naa.Ipinnu awọn abuda ti ROS ni a ṣe nikan fun ṣeto awọn ipo iṣẹ [-6.5 kV, 4.0 cm].Awọn ifọkansi EWNS ni wọn ni lilo SMPS lẹhin ṣiṣe iṣiro fun awọn adanu EWNS ninu olukapa.
A ṣe abojuto awọn ipele Ozone nipa lilo 205 Dual Beam Ozone Monitor ™ (2B Technologies, Boulder, Co) 8,9,10.
Fun gbogbo awọn ohun-ini EWNS, iye aropin ni a lo bi iye wiwọn, ati pe iyapa boṣewa ni a lo bi aṣiṣe wiwọn.Awọn idanwo T ni a ṣe lati ṣe afiwe awọn iye ti awọn abuda EWNS iṣapeye pẹlu awọn iye ti o baamu ti ipilẹ EWNS.
Nọmba 2c ṣe afihan idagbasoke iṣaaju ati ijuwe ti ojoriro electrostatic (EPES) “fa” eto ti o le ṣee lo fun ifijiṣẹ ìfọkànsí ti EWNS ni dada.EPES nlo awọn idiyele EVNS ti o le jẹ "itọnisọna" taara si oju ti ibi-afẹde labẹ ipa ti aaye ina mọnamọna to lagbara.Awọn alaye ti eto EPES ni a gbekalẹ ni atẹjade aipẹ nipasẹ Pyrgiotakis et al.11 .Nitorinaa, EPES ni iyẹwu PVC ti a tẹjade 3D pẹlu awọn opin tapered ati pe o ni irin alagbara irin meji ti o jọra (irin alagbara 304, ti a bo digi) awọn awo irin ni aarin 15.24 cm yato si.Awọn lọọgan naa ni a ti sopọ si orisun foliteji giga ti ita (Bertran 205B-10R, Spellman, Hauppauge, NY), awo isalẹ nigbagbogbo ni asopọ si foliteji rere, ati pe awo oke nigbagbogbo ni asopọ si ilẹ (ilẹ lilefoofo).Awọn odi iyẹwu ti wa ni bo pelu bankanje aluminiomu, eyiti o jẹ ilẹ itanna lati ṣe idiwọ pipadanu patiku.Iyẹwu naa ni ẹnu-ọna ikojọpọ iwaju ti o tii ti o fun laaye awọn aaye idanwo lati gbe sori awọn iduro ṣiṣu ti o gbe wọn ga ju awo irin isalẹ lati yago fun kikọlu foliteji giga.
Iṣe ṣiṣe ifisilẹ ti EWNS ni EPES ni a ṣe iṣiro ni ibamu si ilana ti o ti dagbasoke tẹlẹ ni Apejuwe Nọmba S111.
Gẹgẹbi iyẹwu iṣakoso, iyẹwu ṣiṣan iyipo keji ti sopọ ni lẹsẹsẹ si eto EPES, ninu eyiti a lo àlẹmọ HEPA agbedemeji lati yọ EWNS kuro.Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 2c, aerosol EWNS ti fa soke nipasẹ awọn iyẹwu meji ti a ṣe sinu.Àlẹmọ laarin yara iṣakoso ati EPES yọkuro eyikeyi EWNS ti o ku ti o jẹ abajade ni iwọn otutu kanna (T), ọriniinitutu ibatan (RH) ati awọn ipele ozone.
Awọn microorganisms ti o ṣe pataki ti ounjẹ ni a ti rii lati ṣe ibajẹ awọn ounjẹ titun gẹgẹbi E. coli (ATCC #27325), itọka fecal, Salmonella enterica (ATCC #53647), pathogeneborne foodborne, Listeria laiseniyan (ATCC #33090), surrogate fun pathogenic Listeria monocytogenes, VAManacenacerogenes, ti a gba lati ATssaccreas 4098), aropo fun iwukara ikorira, ati kokoro arun ti ko ṣiṣẹ diẹ sii, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
Ra awọn apoti laileto ti awọn tomati eso ajara Organic lati ọja agbegbe rẹ ki o fi sinu firiji ni 4°C titi ti lilo (to awọn ọjọ 3).Awọn tomati adanwo jẹ gbogbo iwọn kanna, nipa 1/2 inch ni iwọn ila opin.
Asa, inoculation, ifihan, ati awọn ilana kika ileto jẹ alaye ninu atẹjade iṣaaju wa ati alaye ninu Data Ifikun.Imuṣiṣẹ ti EWNS ni a ṣe ayẹwo nipasẹ ṣiṣafihan awọn tomati ti a fi omi ṣan si 40,000 #/cm3 fun awọn iṣẹju 45.Ni ṣoki, awọn tomati mẹta ni a lo lati ṣe iṣiro awọn microorganisms ti o wa laaye ni akoko t = 0 min.Awọn tomati mẹta ni a gbe sinu EPES ati ki o farahan si EWNS ni 40,000 #/cc (EWNS awọn tomati ti o han) ati awọn mẹta ti o ku ni a gbe sinu iyẹwu iṣakoso (awọn tomati iṣakoso).Awọn ilana afikun ti awọn tomati ni awọn ẹgbẹ mejeeji ko ṣe.Awọn tomati ti o han EWNS ati awọn tomati iṣakoso ni a yọ kuro lẹhin awọn iṣẹju 45 lati ṣe iṣiro ipa ti EWNS.
Idanwo kọọkan ni a ṣe ni ilọpo mẹta.A ṣe itupalẹ data ni ibamu si ilana ti a ṣapejuwe ninu Data Afikun.
Awọn ilana imuṣiṣẹ ni a ṣe ayẹwo nipasẹ isọdi ti awọn ayẹwo EWNS ti o han (45 min ni 40,000 #/cm3 EWNS aerosol fojusi) ati awọn apẹẹrẹ ti ko ni irẹwẹsi ti kokoro arun E. coli, Salmonella enterica ati Lactobacillus.Awọn patikulu naa ti wa titi ni 2.5% glutaraldehyde, 1.25% paraformaldehyde ati 0.03% picric acid ni 0.1 M sodium cacodylate buffer (pH 7.4) fun awọn wakati 2 ni iwọn otutu yara.Lẹhin fifọ, fix-fix pẹlu 1% osmium tetroxide (OsO4) / 1.5% potasiomu ferrocyanide (KFeCN6) fun wakati 2, wẹ awọn akoko 3 ninu omi ati incubate ni 1% uranyl acetate fun wakati 1, lẹhinna wẹ lẹẹmeji ninu omi, lẹhinna dehydrate fun awọn iṣẹju 10 ni 50%, 0% oti 0%,0.Lẹhinna a gbe awọn ayẹwo naa sinu ohun elo afẹfẹ propylene fun wakati 1 ati ti a fi sinu 1: 1 adalu propylene oxide ati TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA).Awọn ayẹwo ni a fi sii ni TAAB Epon ati polymerized ni 60 ° C fun awọn wakati 48.Resini granular imularada ti ge ati wiwo nipasẹ TEM ni lilo microscope elekitironi gbigbe deede JEOL 1200EX (JEOL, Tokyo, Japan) ti o ni ipese pẹlu kamẹra AMT 2k CCD kan (Awọn Imọ-ẹrọ Microoscopy To ti ni ilọsiwaju, Corp., Woburn, Massachusetts, AMẸRIKA).
Gbogbo awọn idanwo ni a ṣe ni ilọpo mẹta.Fun aaye akoko kọọkan, awọn fifọ kokoro-arun ni a ti gbin ni ilọpo mẹta, ti o yọrisi lapapọ awọn aaye data mẹsan fun aaye kan, aropin eyiti a lo bi ifọkansi kokoro-arun fun pato microorganism yẹn.Iyapa boṣewa ni a lo bi aṣiṣe wiwọn.Gbogbo awọn ojuami ka.
Logarithm ti idinku ninu ifọkansi ti awọn kokoro arun ni akawe si t = 0 min ni a ṣe iṣiro nipa lilo agbekalẹ atẹle:
nibiti C0 jẹ ifọkansi ti awọn kokoro arun ni ayẹwo iṣakoso ni akoko 0 (ie lẹhin ti dada ti gbẹ ṣugbọn ṣaaju ki o to gbe sinu iyẹwu) ati Cn jẹ ifọkansi ti kokoro arun lori oju lẹhin n iṣẹju ti ifihan.
Lati ṣe akọọlẹ fun ibajẹ adayeba ti awọn kokoro arun lakoko ifihan iṣẹju 45, idinku log ni akawe si iṣakoso lẹhin awọn iṣẹju 45 tun ṣe iṣiro bi atẹle:
nibiti Cn jẹ ifọkansi ti awọn kokoro arun ni apẹẹrẹ iṣakoso ni akoko n ati Cn-Iṣakoso jẹ ifọkansi ti awọn kokoro arun iṣakoso ni akoko n.Data ti wa ni gbekalẹ bi idinku log ni akawe si iṣakoso (ko si ifihan EWNS).
Lakoko iwadi naa, ọpọlọpọ awọn akojọpọ ti foliteji ati aaye laarin abẹrẹ ati elekiturodu counter ni a ṣe ayẹwo ni awọn ofin ti iṣelọpọ konu Taylor, iduroṣinṣin konu Taylor, iduroṣinṣin iṣelọpọ EWNS, ati atunṣe.Orisirisi awọn akojọpọ ti wa ni han ni Afikun Table S1.Awọn ọran meji ti o nfihan awọn ohun-ini iduroṣinṣin ati atunṣe (Taylor cone, iran EWNS, ati iduroṣinṣin lori akoko) ni a yan fun iwadii okeerẹ.Lori ọpọtọ.Nọmba 3 fihan awọn abajade fun idiyele, iwọn, ati akoonu ti ROS ni awọn ọran mejeeji.Awọn abajade tun han ni Table 1. Fun itọkasi, mejeeji Figure 3 ati Table 1 pẹlu awọn ohun-ini ti EWNS8 ti kii ṣe iṣapeye tẹlẹ, 9, 10, 11 (ipilẹ-EWNS).Awọn iṣiro pataki iṣiro nipa lilo idanwo t-tailed meji ni a tun gbejade ni Tabili S2 Afikun.Ni afikun, afikun data pẹlu awọn iwadi ti ipa ti counter elekiturodu iwọn ila opin (D) ati aaye laarin ilẹ elekiturodu ati sample (L) (Afikun isiro S2 ati S3).
(ac) Pipin iwọn nipasẹ AFM.(df) Dada idiyele ti iwa.(g) ROS karakitariasesonu ti EPR.
O tun ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe fun gbogbo awọn ipo ti o wa loke, iwọn ionization lọwọlọwọ wa laarin 2 ati 6 μA ati foliteji laarin -3.8 ati -6.5 kV, ti o fa agbara agbara ti o kere ju 50 mW fun module olubasọrọ iran EWNS kan.Botilẹjẹpe EWNS ti ṣiṣẹpọ labẹ titẹ giga, awọn ipele ozone kere pupọ, ko kọja 60 ppb.
Nọmba Afikun S4 ṣe afihan awọn aaye ina afarawe fun awọn oju iṣẹlẹ [-6.5 kV, 4.0 cm] ati [-3.8 kV, 0.5 cm], lẹsẹsẹ.Fun awọn oju iṣẹlẹ [-6.5 kV, 4.0 cm] ati [-3.8 kV, 0.5 cm], awọn iṣiro aaye jẹ 2 × 105 V / m ati 4.7 × 105 V / m, lẹsẹsẹ.Eyi ni a nireti, nitori ninu ọran keji ipin foliteji-ijinna jẹ ga julọ.
Lori ọpọtọ.3a,b fihan iwọn ila opin EWNS ti a ṣewọn pẹlu AFM8.Awọn iwọn ila opin EWNS ti a ṣe iṣiro jẹ 27 nm ati 19 nm fun awọn ero [-6.5 kV, 4.0 cm] ati [-3.8 kV, 0.5 cm], lẹsẹsẹ.Fun awọn oju iṣẹlẹ [-6.5 kV, 4.0 cm] ati [-3.8 kV, 0.5 cm], awọn iyapa boṣewa jiometirika ti awọn ipinpinpin jẹ 1.41 ati 1.45, ni atele, nfihan pinpin iwọn dín.Mejeeji iwọn ilawọn ati iyapa boṣewa jiometirika wa nitosi EWNS ipilẹ, ni 25 nm ati 1.41, ni atele.Lori ọpọtọ.3c ṣe afihan pinpin iwọn ti ipilẹ EWNS ni iwọn lilo ọna kanna labẹ awọn ipo kanna.
Lori ọpọtọ.3d,e fihan awọn abajade ti isọdi idiyele.Data jẹ awọn wiwọn apapọ ti 30 awọn wiwọn igbakana ti ifọkansi (#/cm3) ati lọwọlọwọ (I).Onínọmbà fihan pe idiyele apapọ lori EWNS jẹ 22 ± 6 e- ati 44 ± 6 e- fun [-6.5 kV, 4.0 cm] ati [-3.8 kV, 0.5 cm], lẹsẹsẹ.Wọn ni awọn idiyele dada ti o ga pupọ ni akawe si ipilẹ EWNS (10 ± 2 e-), ni igba meji tobi ju oju iṣẹlẹ [-6.5 kV, 4.0 cm] ati ni igba mẹrin ti o tobi ju [-3 .8 kV, 0.5 cm].Nọmba 3f fihan idiyele naa.data fun Ipilẹ-EWNS.
Lati awọn maapu ifọkansi ti nọmba EWNS (Afikun Awọn eeya S5 ati S6), o le rii pe oju iṣẹlẹ [-6.5 kV, 4.0 cm] ni awọn patikulu pupọ diẹ sii ju oju iṣẹlẹ [-3.8 kV, 0.5 cm].O tun tọ lati ṣe akiyesi pe ifọkansi nọmba EWNS ni abojuto titi di awọn wakati 4 (Awọn eeya afikun S5 ati S6), nibiti iduroṣinṣin iran EWNS ṣe afihan awọn ipele kanna ti ifọkansi nọmba patiku ni awọn ọran mejeeji.
Lori ọpọtọ.3g ṣe afihan irisi EPR lẹhin iyokuro ti iṣakoso EWNS iṣapeye (lẹhin) ni [-6.5 kV, 4.0 cm].Awọn iwoye ROS ni a tun ṣe afiwe pẹlu oju iṣẹlẹ Baseline-EWNS ni iṣẹ ti a tẹjade tẹlẹ.Nọmba awọn idahun EWNS pẹlu awọn ẹgẹ alayipo ni iṣiro lati jẹ 7.5 × 104 EWNS/s, eyiti o jọra si Baseline-EWNS8 ti a tẹjade tẹlẹ.Awọn iwoye EPR fihan ni kedere wiwa awọn oriṣi meji ti ROS, pẹlu O2- jẹ ẹya ti o ga julọ ati OH• ti o kere pupọ.Ni afikun, lafiwe taara ti awọn kikankikan tente oke fihan pe EWNS iṣapeye ni akoonu ROS ti o ga pupọ ni akawe si ipilẹ EWNS.
Lori ọpọtọ.4 ṣe afihan ṣiṣe ifisilẹ ti EWNS ni EPES.Awọn data ti wa ni tun ni ṣoki ni Table I ati akawe pẹlu awọn atilẹba EWNS data.Fun awọn ọran mejeeji ti EUNS, ifisilẹ jẹ isunmọ si 100% paapaa ni foliteji kekere ti 3.0 kV.Ni deede, 3.0 kV ti to fun 100% ifisilẹ, laibikita iyipada idiyele dada.Labẹ awọn ipo kanna, ṣiṣe ifisilẹ ti Baseline-EWNS jẹ 56% nikan nitori idiyele kekere wọn (apapọ 10 elekitironi fun EWNS).
Lori ọpọtọ.5 ati ni tabili.2 ṣe akopọ iye aiṣiṣẹ ti awọn microorganisms inoculated lori dada awọn tomati lẹhin ifihan si bii 40,000 #/cm3 EWNS fun awọn iṣẹju 45 ni ipo to dara julọ [-6.5 kV, 4.0 cm].Inoculated E. coli ati Lactobacillus innocuous ṣe afihan idinku pataki ti awọn akọọlẹ 3.8 lakoko ifihan iṣẹju 45.Labẹ awọn ipo kanna, S. enterica ni idinku 2.2-log, lakoko ti S. cerevisiae ati M. parafortutum ni idinku 1.0-log.
Awọn micrographs elekitironi (Nọmba 6) ṣe afihan awọn iyipada ti ara ti o fa nipasẹ EWNS lori Escherichia coli ti ko lewu, Streptococcus, ati awọn sẹẹli Lactobacillus ti o yori si aiṣiṣẹ wọn.Awọn kokoro arun ti iṣakoso ni awọn membran sẹẹli ti o niiṣe, lakoko ti awọn kokoro arun ti o farahan ti bajẹ awọn membran ode.
Aworan ohun airi elekitironi ti iṣakoso ati awọn kokoro arun ti o han fi han ibajẹ awo ilu.
Awọn data lori awọn ohun-ini kemikali ti EWNS iṣapeye lapapọ fihan pe awọn ohun-ini (idiyele oju-aye ati akoonu ROS) ti EWNS ti ni ilọsiwaju ni pataki ni akawe si data ipilẹṣẹ EWNS ti a tẹjade tẹlẹ8,9,10,11.Ni apa keji, iwọn wọn wa ni ibiti nanometer, ti o jọra pupọ si awọn abajade ti a sọ tẹlẹ, ti o jẹ ki wọn wa ninu afẹfẹ fun igba pipẹ.A le ṣe alaye polydispersity ti a ṣe akiyesi nipasẹ awọn iyipada idiyele dada ti o pinnu iwọn ti EWNS, aileto ti ipa Rayleigh, ati ifọkanbalẹ ti o pọju.Sibẹsibẹ, bi alaye nipa Nielsen et al.22, idiyele dada ti o ga julọ dinku evaporation nipasẹ imunadoko agbara dada / ẹdọfu ti ju omi silẹ.Ninu atẹjade wa tẹlẹ8 yii jẹ idaniloju idanwo fun awọn microdroplets 22 ati EWNS.Pipadanu idiyele lakoko akoko aṣerekọja tun le ni ipa iwọn ati ki o ṣe alabapin si pinpin iwọn ti a ṣe akiyesi.