Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद। तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ। उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम पार्नुहोस्)। यसै बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
एकै समयमा तीनवटा स्लाइडहरू देखाउने क्यारोसेल। एक पटकमा तीनवटा स्लाइडहरू मार्फत सार्न अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस्, वा एक पटकमा तीनवटा स्लाइडहरू मार्फत सार्न अन्त्यमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस्।
हालै, कृत्रिम पानी न्यानोस्ट्रक्चर (EWNS) प्रयोग गरेर न्यानोटेक्नोलोजीमा आधारित एक रसायन-मुक्त एन्टिमाइक्रोबियल प्लेटफर्म विकास गरिएको छ। EWNS मा उच्च सतह चार्ज हुन्छ र प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजाति (ROS) ले भरिएको हुन्छ जसले खाद्यजन्य रोगजनकहरू सहित धेरै सूक्ष्मजीवहरूसँग अन्तरक्रिया र निष्क्रिय गर्न सक्छ। यहाँ देखाइएको छ कि संश्लेषणको समयमा तिनीहरूको गुणहरूलाई तिनीहरूको जीवाणुरोधी क्षमतालाई अझ बढाउनको लागि फाइन-ट्यून र अनुकूलित गर्न सकिन्छ। EWNS प्रयोगशाला प्लेटफर्मलाई संश्लेषण प्यारामिटरहरू परिवर्तन गरेर EWNS को गुणहरूलाई फाइन-ट्यून गर्न डिजाइन गरिएको थियो। आधुनिक विश्लेषणात्मक विधिहरू प्रयोग गरेर EWNS गुणहरू (चार्ज, आकार र ROS को सामग्री) को विशेषता। थप रूपमा, तिनीहरूलाई Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum र Saccharomyces cerevisiae जस्ता खाद्यजन्य सूक्ष्मजीवहरू विरुद्ध तिनीहरूको माइक्रोबियल निष्क्रियता क्षमताको लागि मूल्याङ्कन गरिएको थियो। यहाँ प्रस्तुत गरिएका नतिजाहरूले EWNS को गुणहरूलाई संश्लेषणको समयमा फाइन-ट्यून गर्न सकिन्छ भनेर देखाउँछन्, जसको परिणामस्वरूप निष्क्रियता दक्षतामा घातांकीय वृद्धि हुन्छ। विशेष गरी, सतह चार्ज चार गुणाले बढ्यो र प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिहरू बढ्यो। माइक्रोबियल हटाउने दर माइक्रोबियल रूपमा निर्भर थियो र ४०,००० #/cc EWNS को एरोसोल खुराकमा ४५ मिनेटको सम्पर्क पछि १.० देखि ३.८ लग सम्म थियो।
रोगजनकहरू वा तिनीहरूका विषाक्त पदार्थहरूको सेवनबाट हुने खाद्यजन्य रोगको मुख्य कारण सूक्ष्मजीव प्रदूषण हो। संयुक्त राज्य अमेरिकामा मात्र, खाद्यजन्य रोगले प्रत्येक वर्ष लगभग ७ करोड ६० लाख बिरामीहरू, ३२५,००० अस्पताल भर्नाहरू र ५,००० मृत्यु निम्त्याउँछ। १. यसको अतिरिक्त, संयुक्त राज्य अमेरिकाको कृषि विभाग (USDA) ले अनुमान गरेको छ कि ताजा उत्पादनको बढ्दो खपत संयुक्त राज्य अमेरिकामा रिपोर्ट गरिएका सबै खाद्यजन्य रोगहरूको ४८% को लागि जिम्मेवार छ। २. संयुक्त राज्य अमेरिकामा खाद्यजन्य रोगजनकहरूबाट हुने रोग र मृत्युको लागत धेरै उच्च छ, रोग नियन्त्रण र रोकथाम केन्द्रहरू (CDC) द्वारा अनुमान गरिएको छ कि प्रति वर्ष १५.६ बिलियन अमेरिकी डलर भन्दा बढी छ।
हाल, खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित गर्न रासायनिक ४, विकिरण ५ र थर्मल ६ एन्टिमाइक्रोबियल हस्तक्षेपहरू प्रायः उत्पादन शृङ्खलामा (सामान्यतया फसल काट्ने पछि र/वा प्याकेजिङको समयमा) सीमित महत्वपूर्ण नियन्त्रण बिन्दुहरू (CCPs) मा निरन्तर रूपमा गरिन्छ। यसरी, तिनीहरू क्रस-प्रदूषणको जोखिममा हुन्छन्। ७. खाद्यजन्य रोग र खाद्य बिग्रने राम्रो नियन्त्रणको लागि एन्टिमाइक्रोबियल हस्तक्षेपहरू आवश्यक पर्दछ जुन सम्भावित रूपमा फार्म-टु-टेबल निरन्तरतामा लागू गर्न सकिन्छ जबकि वातावरणीय प्रभाव र लागत घटाउन सकिन्छ।
हालै, एक रसायन-रहित, न्यानोटेक्नोलोजी-आधारित एन्टिमाइक्रोबियल प्लेटफर्म विकसित गरिएको छ जसले कृत्रिम पानी न्यानोस्ट्रक्चर (EWNS) प्रयोग गरेर सतह र हावामा रहेका ब्याक्टेरियाहरूलाई निष्क्रिय पार्न सक्छ। EWNS लाई दुई समानान्तर प्रक्रियाहरू, इलेक्ट्रोस्प्रे र पानी आयनीकरण (चित्र 1a) प्रयोग गरेर संश्लेषित गरिएको थियो। अघिल्ला अध्ययनहरूले देखाएको छ कि EWNS मा भौतिक र जैविक गुणहरूको एक अद्वितीय सेट छ8,9,10। EWNS मा प्रति संरचना औसत 10 इलेक्ट्रोनहरू र औसत न्यानोस्केल आकार 25 nm छ (चित्र 1b,c)8,9,10। थप रूपमा, इलेक्ट्रोन स्पिन अनुनाद (ESR) ले देखायो कि EWNS मा ठूलो मात्रामा प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिहरू (ROS), मुख्यतया हाइड्रोक्सिल (OH•) र सुपरअक्साइड (O2-) रेडिकलहरू (चित्र 1c)8 हुन्छन्। EVNS लामो समयसम्म हावामा रहन्छ र हावामा निलम्बित र सतहमा उपस्थित सूक्ष्मजीवहरूसँग ठोक्किन सक्छ, तिनीहरूको ROS पेलोड प्रदान गर्दछ र सूक्ष्मजीवहरूको निष्क्रियता निम्त्याउँछ (चित्र 1d)। यी प्रारम्भिक अध्ययनहरूले यो पनि देखाए कि EWNS ले सतह र हावामा माइकोब्याक्टेरिया सहित विभिन्न ग्राम-नेगेटिभ र ग्राम-पोजिटिभ ब्याक्टेरियाहरूसँग अन्तरक्रिया गर्न र निष्क्रिय पार्न सक्छ। ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपीले देखाएको छ कि निष्क्रियता कोशिका झिल्लीको अवरोधको कारणले भएको थियो। थप रूपमा, तीव्र इनहेलेसन अध्ययनहरूले देखाएको छ कि EWNS को उच्च खुराकले फोक्सोको क्षति वा सूजन 8 गर्दैन।
(क) इलेक्ट्रोस्प्रे तब हुन्छ जब तरल पदार्थ भएको केशिका ट्यूब र काउन्टर इलेक्ट्रोडको बीचमा उच्च भोल्टेज लागू गरिन्छ। (ख) उच्च चापको प्रयोगले दुई फरक घटनाहरू निम्त्याउँछ: (i) पानीको इलेक्ट्रोस्प्रेइङ र (ii) EWNS मा फसेका प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिहरू (आयनहरू) को गठन। (ग) EWNS को अद्वितीय संरचना। (घ) तिनीहरूको न्यानोस्केल प्रकृतिको कारण, EWNS अत्यधिक गतिशील हुन्छन् र हावामा रहेका रोगजनकहरूसँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छन्।
EWNS एन्टिमाइक्रोबियल प्लेटफर्मको ताजा खानाको सतहमा खाद्यजन्य सूक्ष्मजीवहरूलाई निष्क्रिय पार्ने क्षमता पनि हालै प्रदर्शन गरिएको छ। यो पनि देखाइएको छ कि विद्युतीय क्षेत्रसँग संयोजनमा EWNS को सतह चार्ज लक्षित डेलिभरी प्राप्त गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसबाहेक, लगभग ५०,००० #/cm3 को EWNS मा ९० मिनेटको एक्सपोजर पछि जैविक गोलभेडाहरूको लागि प्रारम्भिक परिणामहरू उत्साहजनक थिए, जसमा E. coli र Listeria ११ जस्ता विभिन्न खाद्यजन्य सूक्ष्मजीवहरू अवलोकन गरिएको थियो। थप रूपमा, प्रारम्भिक अर्गानोलेप्टिक परीक्षणहरूले नियन्त्रण गोलभेडाहरूको तुलनामा कुनै संवेदी प्रभावहरू देखाएनन्। यद्यपि यी प्रारम्भिक निष्क्रियता परिणामहरू ५०,००० #/cc को धेरै कम EWNS खुराकहरूमा पनि खाद्य सुरक्षा अनुप्रयोगहरूको लागि उत्साहजनक छन्। हेर्नुहोस्, यो स्पष्ट छ कि उच्च निष्क्रियता क्षमता संक्रमण र बिग्रने जोखिमलाई अझ कम गर्न बढी लाभदायक हुनेछ।
यहाँ, हामी हाम्रो अनुसन्धानलाई EWNS जेनेरेसन प्लेटफर्मको विकासमा केन्द्रित गर्नेछौं जसले संश्लेषण प्यारामिटरहरूको राम्रो ट्युनिङ र EWNS को भौतिक-रासायनिक गुणहरूको अनुकूलनलाई तिनीहरूको जीवाणुरोधी क्षमता बढाउन सक्षम बनाउँछ। विशेष गरी, अनुकूलनले तिनीहरूको सतह चार्ज (लक्षित डेलिभरी सुधार गर्न) र ROS सामग्री (निष्क्रियता दक्षता सुधार गर्न) बढाउनमा केन्द्रित छ। आधुनिक विश्लेषणात्मक विधिहरू प्रयोग गरेर अनुकूलित भौतिक-रासायनिक गुणहरू (आकार, चार्ज र ROS सामग्री) को विशेषता बनाउनुहोस् र E. जस्ता सामान्य खाद्य सूक्ष्मजीवहरू प्रयोग गर्नुहोस्।
EVNS लाई उच्च शुद्धता भएको पानी (१८ MΩ cm–१) को एकैसाथ इलेक्ट्रोस्प्रेइङ र आयनीकरणद्वारा संश्लेषित गरिएको थियो। विद्युतीय नेबुलाइजर १२ सामान्यतया तरल पदार्थको परमाणुकरण र नियन्त्रित आकारको पोलिमर र सिरेमिक कण १३ र फाइबर १४ को संश्लेषणको लागि प्रयोग गरिन्छ।
अघिल्ला प्रकाशनहरू ८, ९, १०, ११ मा विस्तृत रूपमा उल्लेख गरिएझैं, एउटा सामान्य प्रयोगमा, धातुको केशिका र ग्राउन्डेड काउन्टर इलेक्ट्रोड बीच उच्च भोल्टेज लागू गरिएको थियो। यस प्रक्रियाको क्रममा, दुई फरक घटनाहरू हुन्छन्: i) इलेक्ट्रोस्प्रे र ii) पानीको आयनीकरण। दुई इलेक्ट्रोडहरू बीचको बलियो विद्युतीय क्षेत्रले सघन पानीको सतहमा नकारात्मक चार्जहरू निर्माण गर्दछ, जसको परिणामस्वरूप टेलर कोनहरू बन्छन्। फलस्वरूप, अत्यधिक चार्ज गरिएको पानीका थोपाहरू बन्छन्, जुन रेले सिद्धान्त १६ मा जस्तै साना कणहरूमा टुक्रिन जारी रहन्छन्। एकै समयमा, बलियो विद्युतीय क्षेत्रहरूले केही पानीका अणुहरूलाई विभाजित गर्दछ र इलेक्ट्रोनहरू (आयनीकरण) लाई छुट्याउँछ, जसले गर्दा ठूलो मात्रामा प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिहरू (ROS)17 को गठन हुन्छ। एकै साथ उत्पन्न ROS18 EWNS (चित्र १c) मा समेटिएको थियो।
चित्र २a मा यस अध्ययनमा EWNS संश्लेषणमा विकसित र प्रयोग गरिएको EWNS उत्पादन प्रणाली देखाइएको छ। बन्द बोतलमा भण्डारण गरिएको शुद्ध पानीलाई टेफ्लोन ट्यूब (२ मिमी भित्री व्यास) मार्फत ३०G स्टेनलेस स्टील सुई (धातु केशिका) मा खुवाइएको थियो। पानीको प्रवाह बोतल भित्रको हावाको चापद्वारा नियन्त्रित हुन्छ, जस्तै चित्र २b मा देखाइएको छ। सुई टेफ्लोन कन्सोलमा माउन्ट गरिएको छ र काउन्टर इलेक्ट्रोडबाट निश्चित दूरीमा म्यानुअल रूपमा समायोजन गर्न सकिन्छ। काउन्टर इलेक्ट्रोड नमूनाको लागि केन्द्रमा प्वाल भएको पालिश गरिएको एल्युमिनियम डिस्क हो। काउन्टर इलेक्ट्रोडको तल एक एल्युमिनियम नमूना फनेल छ, जुन नमूना पोर्ट (चित्र २b) मार्फत प्रयोगात्मक सेटअपको बाँकी भागसँग जोडिएको छ। नमूना सञ्चालनमा बाधा पुर्‍याउन सक्ने चार्ज निर्माणबाट बच्न, सबै नमूना घटकहरू विद्युतीय रूपमा ग्राउन्ड गरिएका छन्।
(क) इन्जिनियर गरिएको पानी न्यानोस्ट्रक्चर जेनेरेसन सिस्टम (EWNS)। (ख) सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्यारामिटरहरू देखाउँदै नमूनाकर्ता र इलेक्ट्रोस्प्रेको क्रस-सेक्शन। (ग) ब्याक्टेरिया निष्क्रियताको लागि प्रयोगात्मक सेटअप।
माथि वर्णन गरिएको EWNS उत्पादन प्रणालीले EWNS गुणहरूको फाइन-ट्युनिङलाई सहज बनाउन प्रमुख अपरेटिङ प्यारामिटरहरू परिवर्तन गर्न सक्षम छ। EWNS विशेषताहरूलाई फाइन-ट्युन गर्न लागू गरिएको भोल्टेज (V), सुई र काउन्टर इलेक्ट्रोड (L) बीचको दूरी, र केशिका मार्फत पानीको प्रवाह (φ) समायोजन गर्नुहोस्। विभिन्न संयोजनहरू प्रतिनिधित्व गर्न प्रयोग गरिने प्रतीक: [V (kV), L (cm)]। निश्चित सेट [V, L] को स्थिर टेलर कोन प्राप्त गर्न पानीको प्रवाह समायोजन गर्नुहोस्। यस अध्ययनको उद्देश्यका लागि, काउन्टर इलेक्ट्रोड (D) को एपर्चर व्यास ०.५ इन्च (१.२९ सेमी) मा राखिएको थियो।
सीमित ज्यामिति र असममितताको कारणले गर्दा, विद्युतीय क्षेत्रको शक्ति पहिलो सिद्धान्तहरूबाट गणना गर्न सकिँदैन। यसको सट्टा, विद्युतीय क्षेत्र गणना गर्न QuickField™ सफ्टवेयर (Svendborg, डेनमार्क)19 प्रयोग गरिएको थियो। विद्युतीय क्षेत्र एकरूप छैन, त्यसैले केशिकाको टुप्पोमा रहेको विद्युतीय क्षेत्रको मान विभिन्न कन्फिगरेसनहरूको लागि सन्दर्भ मानको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।
अध्ययनको क्रममा, टेलर कोन गठन, टेलर कोन स्थिरता, EWNS उत्पादन स्थिरता, र पुनरुत्पादन क्षमताको सन्दर्भमा सुई र काउन्टर इलेक्ट्रोड बीचको भोल्टेज र दूरीको धेरै संयोजनहरूको मूल्याङ्कन गरिएको थियो। विभिन्न संयोजनहरू पूरक तालिका S1 मा देखाइएको छ।
EWNS उत्पादन प्रणालीको आउटपुट कण संख्या सांद्रता मापनको लागि स्क्यानिङ मोबिलिटी पार्टिकल साइज एनालाइजर (SMPS, मोडेल ३९३६, TSI, शोरभ्यू, MN) मा सिधै जडान गरिएको थियो, साथै एरोसोल धाराहरूको लागि एरोसोल फराडे इलेक्ट्रोमिटर (TSI, मोडेल ३०६८B, शोरभ्यू, MN) मा पनि हाम्रो अघिल्लो प्रकाशनमा वर्णन गरिए अनुसार मापन गरिएको थियो। SMPS र एरोसोल इलेक्ट्रोमिटर दुवै ०.५ L/मिनेट (कुल नमूना प्रवाह १ L/मिनेट) को प्रवाह दरमा नमूना गरिएको थियो। कणहरूको संख्या सांद्रता र एरोसोल प्रवाह १२० सेकेन्डको लागि मापन गरिएको थियो। मापन ३० पटक दोहोर्याइएको छ। वर्तमान मापनको आधारमा, कुल एरोसोल चार्ज गणना गरिन्छ र चयन गरिएको EWNS कणहरूको दिइएको कुल संख्याको लागि औसत EWNS चार्ज अनुमान गरिएको छ। EWNS को औसत लागत समीकरण (१) प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
जहाँ IEl मापन गरिएको धारा हो, NSMPS भनेको SMPS द्वारा मापन गरिएको डिजिटल सांद्रता हो, र φEl भनेको प्रति इलेक्ट्रोमिटर प्रवाह दर हो।
सापेक्षिक आर्द्रता (RH) ले सतहको चार्जलाई असर गर्ने भएकोले, प्रयोगको क्रममा तापक्रम र (RH) क्रमशः २१°C र ४५% मा स्थिर राखिएको थियो।
EWNS को आकार र जीवनकाल मापन गर्न परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, Santa Barbara, CA) र AC260T प्रोब (ओलम्पस, टोकियो, जापान) प्रयोग गरिएको थियो। AFM स्क्यानिङ फ्रिक्वेन्सी १ Hz थियो, स्क्यानिङ क्षेत्र ५ μm × ५ μm थियो, र २५६ स्क्यान लाइनहरू थिए। सबै छविहरूलाई Asylum सफ्टवेयर (मास्क दायरा १०० nm, थ्रेसहोल्ड १०० pm) प्रयोग गरेर पहिलो अर्डर छवि पङ्क्तिबद्धताको अधीनमा राखिएको थियो।
परीक्षण फनेल हटाइयो र अभ्रक सतहलाई काउन्टर इलेक्ट्रोडबाट २.० सेन्टिमिटरको दूरीमा १२० सेकेन्डको औसत समयको लागि राखिएको थियो ताकि अभ्रक सतहमा कण जम्मा हुन र अभ्रक सतहमा अनियमित थोपाहरूको गठन हुनबाट जोगियोस्। भर्खरै काटिएको अभ्रकको सतहमा EWNS सिधै स्प्रे गरिएको थियो (टेड पेला, रेडिङ, CA)। AFM स्पटरिङ पछि तुरुन्तै अभ्रक सतहको छवि। भर्खरै काटिएको अपरिवर्तित अभ्रकको सतहको सम्पर्क कोण ०° को नजिक छ, त्यसैले EVNS गुम्बजको रूपमा अभ्रक सतहमा वितरित गरिन्छ। फैलिएका थोपाहरूको व्यास (a) र उचाइ (h) लाई AFM स्थलाकृतिबाट सिधै मापन गरिएको थियो र हाम्रो पहिले मान्य विधि प्रयोग गरेर EWNS गुम्बज भएको प्रसार भोल्युम गणना गर्न प्रयोग गरिएको थियो। बोर्डमा EWNS को समान आयतन छ भनी मान्दै, समतुल्य व्यास समीकरण (२) प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
हाम्रो पहिले विकसित विधिको आधारमा, EWNS मा छोटो अवधिको रेडिकल मध्यवर्तीहरूको उपस्थिति पत्ता लगाउन इलेक्ट्रोन स्पिन अनुनाद (ESR) स्पिन ट्र्याप प्रयोग गरिएको थियो। DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.) को २३५ mM घोल भएको ६५० μm Midget sparger (Ace Glass, Vineland, NJ) मार्फत एरोसोलहरू बबल गरिएको थियो। सबै ESR मापनहरू Bruker EMX स्पेक्ट्रोमिटर (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) र फ्ल्याट प्यानल सेल प्रयोग गरेर गरिएको थियो। डेटा सङ्कलन र विश्लेषण गर्न Acquisit सफ्टवेयर (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) प्रयोग गरिएको थियो। ROS को विशेषताहरूको निर्धारण केवल सञ्चालन अवस्थाहरूको सेट [-६.५ kV, ४.० सेमी] को लागि गरिएको थियो। इम्प्याक्टरमा EWNS हानिको हिसाब गरेपछि SMPS प्रयोग गरेर EWNS सांद्रता मापन गरिएको थियो।
२०५ डुअल बीम ओजोन मनिटर™ (२बी टेक्नोलोजीज, बोल्डर, को)८,९,१० प्रयोग गरेर ओजोन स्तरको निगरानी गरिएको थियो।
सबै EWNS गुणहरूको लागि, औसत मान मापन मानको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र मानक विचलन मापन त्रुटिको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। अनुकूलित EWNS विशेषताहरूको मानहरूलाई आधार EWNS को सम्बन्धित मानहरूसँग तुलना गर्न T-परीक्षणहरू गरिएको थियो।
चित्र २c ले पहिले विकसित र विशेषतायुक्त इलेक्ट्रोस्टेटिक वर्षा (EPES) "पुल" प्रणाली देखाउँछ जुन सतहमा EWNS को लक्षित डेलिभरीको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। EPES ले EVNS चार्जहरू प्रयोग गर्दछ जुन बलियो विद्युतीय क्षेत्रको प्रभावमा लक्ष्यको सतहमा सिधै "निर्देशित" गर्न सकिन्छ। EPES प्रणालीको विवरण Pyrgiotakis et al. 11 द्वारा हालैको प्रकाशनमा प्रस्तुत गरिएको छ। यसरी, EPES मा टेपर्ड छेउहरू भएको 3D प्रिन्टेड PVC चेम्बर हुन्छ र केन्द्रमा १५.२४ सेन्टिमिटरको दूरीमा दुई समानान्तर स्टेनलेस स्टील (३०४ स्टेनलेस स्टील, मिरर लेपित) धातु प्लेटहरू हुन्छन्। बोर्डहरू बाह्य उच्च भोल्टेज स्रोत (बर्ट्रान २०५B-१०R, स्पेलम्यान, हौप्पाज, NY) मा जडान गरिएका थिए, तल्लो प्लेट सधैं सकारात्मक भोल्टेजमा जडान गरिएको थियो, र माथिल्लो प्लेट सधैं जमिन (फ्लोटिंग ग्राउन्ड) मा जडान गरिएको थियो। चेम्बरका भित्ताहरू एल्युमिनियम पन्नीले ढाकिएका छन्, जुन कण हानि रोक्नको लागि विद्युतीय रूपमा ग्राउन्ड गरिएको छ। चेम्बरमा सिल गरिएको अगाडिको लोडिङ ढोका छ जसले परीक्षण सतहहरूलाई प्लास्टिक स्ट्यान्डहरूमा राख्न अनुमति दिन्छ जसले उच्च भोल्टेज हस्तक्षेपबाट बच्नको लागि तिनीहरूलाई तलको धातु प्लेटभन्दा माथि उठाउँछ।
EPES मा EWNS को निक्षेपण दक्षता पूरक चित्र S111 मा विस्तृत रूपमा पहिले विकसित प्रोटोकल अनुसार गणना गरिएको थियो।
नियन्त्रण कक्षको रूपमा, दोस्रो बेलनाकार प्रवाह कक्ष EPES प्रणालीमा श्रृंखलामा जडान गरिएको थियो, जसमा EWNS हटाउन एक मध्यवर्ती HEPA फिल्टर प्रयोग गरिएको थियो। चित्र 2c मा देखाइए अनुसार, EWNS एरोसोललाई दुई निर्मित कक्षहरू मार्फत पम्प गरिएको थियो। नियन्त्रण कक्ष र EPES बीचको फिल्टरले बाँकी रहेका कुनै पनि EWNS लाई हटाउँछ जसको परिणामस्वरूप समान तापक्रम (T), सापेक्षिक आर्द्रता (RH) र ओजोन स्तर हुन्छ।
महत्त्वपूर्ण खाद्यजन्य सूक्ष्मजीवहरूले ताजा खानाहरू जस्तै E. coli (ATCC #27325), मल सूचक, साल्मोनेला एन्टरिका (ATCC #53647), खाद्यजन्य रोगजनक, लिस्टेरिया हानिरहित (ATCC #33090), रोगजनक लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्सको लागि सरोगेट, ATCC (Manassas, VA) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098), बिगार्ने खमीरको विकल्प, र अधिक प्रतिरोधी निष्क्रिय ब्याक्टेरिया, माइकोब्याक्टेरियम प्यारालकी (ATCC #19686) बाट व्युत्पन्न जस्ता ताजा खानाहरूलाई दूषित गर्ने गरेको पाइएको छ।
तपाईंको स्थानीय बजारबाट अर्गानिक अंगूर गोलभेडाका अनियमित बक्सहरू किन्नुहोस् र प्रयोग नभएसम्म (३ दिनसम्म) ४°C मा फ्रिजमा राख्नुहोस्। प्रयोगात्मक गोलभेडाहरू सबै एउटै आकारका थिए, लगभग १/२ इन्च व्यासका।
कल्चर, इनोकुलेशन, एक्सपोजर, र कोलोनी काउन्ट प्रोटोकलहरू हाम्रो अघिल्लो प्रकाशनमा विस्तृत रूपमा र पूरक डेटामा विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएका छन्। इनोकुलेटेड टमाटरहरूलाई ४०,००० #/cm3 मा ४५ मिनेटको लागि खुला गरेर EWNS को प्रभावकारिता मूल्याङ्कन गरिएको थियो। संक्षेपमा, जीवित सूक्ष्मजीवहरूको मूल्याङ्कन गर्न तीनवटा टमाटरहरू प्रयोग गरिएको थियो t = ० मिनेट समयमा। तीनवटा टमाटरहरू EPES मा राखिएका थिए र ४०,००० #/cc (EWNS खुला टमाटरहरू) मा EWNS मा राखिएका थिए र बाँकी तीनवटा नियन्त्रण कक्ष (नियन्त्रण टमाटरहरू) मा राखिएका थिए। दुवै समूहहरूमा टमाटरहरूको थप प्रशोधन गरिएको थिएन। EWNS को प्रभाव मूल्याङ्कन गर्न EWNS-अनुप्रयोग गरिएको टमाटर र नियन्त्रण टमाटरहरू ४५ मिनेट पछि हटाइएका थिए।
प्रत्येक प्रयोग तीन प्रतिलिपिमा गरिएको थियो। डेटा विश्लेषण पूरक डेटामा वर्णन गरिएको प्रोटोकल अनुसार गरिएको थियो।
निष्क्रियता संयन्त्रहरूको मूल्याङ्कन खुला EWNS नमूनाहरूको अवसादन (४०,००० #/cm3 EWNS एरोसोल सांद्रतामा ४५ मिनेट) र हानिरहित ब्याक्टेरिया E. coli, Salmonella enterica र Lactobacillus को गैर-विकिरणित नमूनाहरू द्वारा गरिएको थियो। कणहरूलाई २.५% ग्लुटाराल्डिहाइड, १.२५% प्याराफर्मल्डिहाइड र ०.०३% पिक्रिक एसिडमा ०.१ M सोडियम क्याकोडाइलेट बफर (pH ७.४) मा २ घण्टाको लागि कोठाको तापक्रममा फिक्स गरिएको थियो। धोएपछि, १% ओस्मियम टेट्रोक्साइड (OsO४)/१.५% पोटासियम फेरोसायनाइड (KFeCN6) सँग २ घण्टाको लागि पोस्ट-फिक्स गर्नुहोस्, पानीमा ३ पटक धुनुहोस् र १% युरेनिल एसीटेटमा १ घण्टाको लागि इन्क्युबेट गर्नुहोस्, त्यसपछि पानीमा दुई पटक धुनुहोस्, त्यसपछि ५०%, ७०%, ९०%, १००% अल्कोहलमा १० मिनेटको लागि डिहाइड्रेट गर्नुहोस्। त्यसपछि नमूनाहरूलाई १ घण्टाको लागि प्रोपाइलिन अक्साइडमा राखियो र प्रोपाइलिन अक्साइड र TAAP एपोन (मारिभ्याक क्यानडा इंक। सेन्ट लरेन्ट, CA) को १:१ मिश्रणले गर्भवती गरियो। नमूनाहरूलाई TAAB एपोनमा इम्बेड गरियो र ६०°C मा ४८ घण्टाको लागि पोलिमराइज गरियो। निको भएको दानेदार राललाई TEM द्वारा AMT २k CCD क्यामेरा (एडभान्स्ड माइक्रोस्कोपी टेक्निक, कर्पोरेशन, वोबर्न, म्यासाचुसेट्स, संयुक्त राज्य अमेरिका) ले सुसज्जित परम्परागत ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप JEOL १२००EX (JEOL, टोकियो, जापान) प्रयोग गरेर काटिएको थियो र दृश्यावलोकन गरिएको थियो।
सबै प्रयोगहरू तीन प्रतिलिपिमा गरिएका थिए। प्रत्येक समय बिन्दुको लागि, ब्याक्टेरिया धुलाई तीन प्रतिलिपिमा सिड गरिएको थियो, जसको परिणामस्वरूप प्रति बिन्दु कुल नौ डेटा बिन्दुहरू थिए, जसको औसतलाई त्यो विशेष सूक्ष्मजीवको लागि ब्याक्टेरिया सांद्रताको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। मानक विचलन मापन त्रुटिको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। सबै बिन्दुहरू गणना गरिन्छ।
t = 0 मिनेटको तुलनामा ब्याक्टेरियाको सांद्रतामा कमीको लोगारिदम निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गरिएको थियो:
जहाँ C0 भनेको नियन्त्रण नमूनामा ब्याक्टेरियाको सांद्रता ० को समयमा (अर्थात् सतह सुकेपछि तर चेम्बरमा राख्नु अघि) हो र Cn भनेको n मिनेटको सम्पर्क पछि सतहमा ब्याक्टेरियाको सांद्रता हो।
४५ मिनेटको एक्सपोजरको समयमा ब्याक्टेरियाको प्राकृतिक क्षयको हिसाब गर्न, ४५ मिनेट पछिको नियन्त्रणको तुलनामा लग कटौती पनि निम्नानुसार गणना गरिएको थियो:
जहाँ Cn भनेको n समयमा नियन्त्रण नमूनामा ब्याक्टेरियाको सांद्रता हो र Cn-Control भनेको n समयमा नियन्त्रण ब्याक्टेरियाको सांद्रता हो। डेटा नियन्त्रणको तुलनामा लग रिडक्सनको रूपमा प्रस्तुत गरिन्छ (EWNS एक्सपोजर छैन)।
अध्ययनको क्रममा, टेलर कोन गठन, टेलर कोन स्थिरता, EWNS उत्पादन स्थिरता, र पुनरुत्पादन क्षमताको सन्दर्भमा सुई र काउन्टर इलेक्ट्रोड बीचको भोल्टेज र दूरीको धेरै संयोजनहरूको मूल्याङ्कन गरिएको थियो। विभिन्न संयोजनहरू पूरक तालिका S1 मा देखाइएका छन्। स्थिर र पुनरुत्पादन योग्य गुणहरू (टेलर कोन, EWNS उत्पादन, र समयसँगै स्थिरता) देखाउने दुई केसहरू व्यापक अध्ययनको लागि चयन गरिएको थियो। चित्रमा। चित्र ३ ले दुवै केसहरूमा ROS को चार्ज, आकार र सामग्रीको लागि परिणामहरू देखाउँछ। परिणामहरू तालिका १ मा पनि देखाइएका छन्। सन्दर्भको लागि, चित्र ३ र तालिका १ दुवैले पहिले संश्लेषित गैर-अनुकूलित EWNS8, 9, 10, 11 (आधारभूत-EWNS) को गुणहरू समावेश गर्दछ। दुई-पुच्छर t-परीक्षण प्रयोग गरेर सांख्यिकीय महत्त्व गणनाहरू पूरक तालिका S2 मा पुन: प्रकाशित गरिएको छ। थप रूपमा, अतिरिक्त डेटामा काउन्टर इलेक्ट्रोड नमूना प्वाल व्यास (D) र ग्राउन्ड इलेक्ट्रोड र टिप (L) बीचको दूरीको प्रभावको अध्ययनहरू समावेश छन् (पूरक चित्र S2 र S3)।
(ac) AFM द्वारा मापन गरिएको आकार वितरण। (df) सतह चार्ज विशेषता। (g) EPR को ROS विशेषता।
यो पनि ध्यान दिनु महत्त्वपूर्ण छ कि माथिका सबै अवस्थाहरूको लागि, मापन गरिएको आयनीकरण प्रवाह २ देखि ६ μA र भोल्टेज -३.८ देखि -६.५ kV बीच थियो, जसले गर्दा यो एकल EWNS उत्पादन सम्पर्क मोड्युलको लागि ५० मेगावाट भन्दा कम बिजुली खपत भयो। यद्यपि EWNS उच्च चापमा संश्लेषित गरिएको थियो, ओजोन स्तर धेरै कम थियो, कहिल्यै ६० ppb भन्दा बढी थिएन।
पूरक चित्र S4 ले क्रमशः [-6.5 kV, 4.0 cm] र [-3.8 kV, 0.5 cm] परिदृश्यहरूको लागि नक्कली विद्युत क्षेत्रहरू देखाउँछ। [-6.5 kV, 4.0 cm] र [-3.8 kV, 0.5 cm] परिदृश्यहरूको लागि, क्षेत्र गणनाहरू क्रमशः 2 × 105 V/m र 4.7 × 105 V/m छन्। यो अपेक्षित छ, किनकि दोस्रो अवस्थामा भोल्टेज-दूरी अनुपात धेरै उच्च छ।
चित्र ३क,ख मा AFM8 ले मापन गरिएको EWNS व्यास देखाउँछ। गणना गरिएको औसत EWNS व्यास [-६.५ kV, ४.० सेमी] र [-३.८ kV, ०.५ सेमी] योजनाहरूको लागि क्रमशः २७ nm र १९ nm थियो। [-६.५ kV, ४.० सेमी] र [-३.८ kV, ०.५ सेमी] परिदृश्यहरूको लागि, वितरणहरूको ज्यामितीय मानक विचलनहरू क्रमशः १.४१ र १.४५ छन्, जसले साँघुरो आकार वितरणलाई संकेत गर्दछ। औसत आकार र ज्यामितीय मानक विचलन दुवै आधारभूत EWNS को धेरै नजिक छन्, क्रमशः २५ nm र १.४१ मा। चित्र ३क मा समान अवस्थाहरूमा समान विधि प्रयोग गरेर मापन गरिएको आधारभूत EWNS को आकार वितरण देखाउँछ।
चित्र ३d,e मा चार्ज क्यारेक्टराइजेसनको नतिजा देखाइएको छ। डेटा ३० वटा एकसाथ सांद्रता (#/cm3) र वर्तमान (I) को मापनको औसत मापन हो। विश्लेषणले देखाउँछ कि EWNS मा औसत चार्ज क्रमशः [-६.५ kV, ४.० cm] र [-३.८ kV, ०.५ cm] को लागि २२ ± ६ e- र ४४ ± ६ e- छ। तिनीहरूसँग आधारभूत EWNS (१० ± २ e-) को तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा उच्च सतह चार्जहरू छन्, [-६.५ kV, ४.० cm] परिदृश्य भन्दा दुई गुणा बढी र [-३ .८ kV, ०.५ cm] भन्दा चार गुणा बढी। चित्र ३f ले आधारभूत-EWNS को लागि चार्ज डेटा देखाउँछ।
EWNS नम्बर (पूरक चित्र S5 र S6) को सांद्रता नक्साबाट, यो देख्न सकिन्छ कि [-6.5 kV, 4.0 cm] परिदृश्यमा [-3.8 kV, 0.5 cm] परिदृश्य भन्दा उल्लेखनीय रूपमा बढी कणहरू छन्। यो पनि ध्यान दिन लायक छ कि EWNS नम्बर सांद्रता 4 घण्टा सम्म निगरानी गरिएको थियो (पूरक चित्र S5 र S6), जहाँ EWNS उत्पादन स्थिरताले दुबै अवस्थामा कण संख्या सांद्रताको समान स्तर देखाएको थियो।
चित्र ३g मा [-६.५ kV, ४.० सेमी] मा अनुकूलित EWNS नियन्त्रण (पृष्ठभूमि) घटाएपछि EPR स्पेक्ट्रम देखाइएको छ। पहिले प्रकाशित कार्यमा ROS स्पेक्ट्रालाई बेसलाइन-EWNS परिदृश्यसँग पनि तुलना गरिएको थियो। स्पिन ट्र्यापहरूसँग प्रतिक्रिया गर्ने EWNS को संख्या ७.५ × १०४ EWNS/s गणना गरिएको थियो, जुन पहिले प्रकाशित बेसलाइन-EWNS८ सँग मिल्दोजुल्दो छ। EPR स्पेक्ट्राले स्पष्ट रूपमा दुई प्रकारका ROS को उपस्थिति देखाएको थियो, जसमा O2- प्रमुख प्रजाति थियो र OH• कम प्रचुर मात्रामा थियो। थप रूपमा, शिखर तीव्रताको प्रत्यक्ष तुलनाले देखाएको छ कि अनुकूलित EWNS मा बेसलाइन EWNS को तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा उच्च ROS सामग्री थियो।
चित्र ४ मा EPES मा EWNS को निक्षेपण दक्षता देखाइएको छ। डेटालाई तालिका I मा पनि संक्षेप गरिएको छ र मूल EWNS डेटासँग तुलना गरिएको छ। EUNS को दुवै अवस्थामा, 3.0 kV को कम भोल्टेजमा पनि निक्षेपण 100% को नजिक छ। सामान्यतया, सतह चार्ज परिवर्तनको पर्वाह नगरी, 3.0 kV 100% निक्षेपणको लागि पर्याप्त हुन्छ। समान अवस्थाहरूमा, बेसलाइन-EWNS को निक्षेपण दक्षता तिनीहरूको कम चार्ज (औसत 10 इलेक्ट्रोन प्रति EWNS) को कारणले मात्र 56% थियो।
चित्र ५ र तालिका २ मा इष्टतम मोड [-६.५ केभी, ४.० सेमी] मा ४५ मिनेटको लागि लगभग ४०,००० #/सेमी३ EWNS को सम्पर्कमा आएपछि गोलभेडाको सतहमा खोप लगाइएका सूक्ष्मजीवहरूको निष्क्रियता मानको सारांश दिइएको छ। खोप लगाइएका ई. कोलाई र ल्याक्टोबैसिलस इनोक्युअसले ४५ मिनेटको सम्पर्कमा रहँदा ३.८ लगको उल्लेखनीय कमी देखाए। उही अवस्थाहरूमा, एस. एन्टरिकामा २.२-लग कमी आएको थियो, जबकि एस. सेरेभिसिया र एम. प्याराफोर्टुटममा १.०-लग कमी आएको थियो।
इलेक्ट्रोन माइक्रोग्राफहरू (चित्र ६) ले हानिरहित एस्चेरिचिया कोलाई, स्ट्रेप्टोकोकस र ल्याक्टोबैसिलस कोषहरूमा EWNS द्वारा प्रेरित भौतिक परिवर्तनहरूलाई चित्रण गर्दछ जसले गर्दा तिनीहरू निष्क्रिय हुन्छन्। नियन्त्रण ब्याक्टेरियामा अक्षुण्ण कोष झिल्लीहरू थिए, जबकि खुला ब्याक्टेरियाले बाहिरी झिल्लीहरूलाई क्षति पुर्‍याएको थियो।
नियन्त्रणको इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपिक इमेजिङ र खुला ब्याक्टेरियाले झिल्ली क्षति प्रकट गर्‍यो।
अनुकूलित EWNS को भौतिक-रासायनिक गुणहरूको तथ्याङ्कले सामूहिक रूपमा देखाउँछ कि EWNS को गुणहरू (सतह चार्ज र ROS सामग्री) पहिले प्रकाशित EWNS आधारभूत डेटा 8,9,10,11 को तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा सुधार गरिएको थियो। अर्कोतर्फ, तिनीहरूको आकार न्यानोमिटर दायरामा रह्यो, पहिले रिपोर्ट गरिएको परिणामहरूसँग धेरै मिल्दोजुल्दो, जसले तिनीहरूलाई लामो समयसम्म हावामा रहन अनुमति दियो। अवलोकन गरिएको बहुविच्छेदनलाई EWNS को आकार, रेले प्रभावको अनियमितता, र सम्भावित कोलेसेन्स निर्धारण गर्ने सतह चार्ज परिवर्तनहरूद्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ। यद्यपि, निल्सेन एट अल द्वारा विस्तृत रूपमा वर्णन गरिए अनुसार। 22, उच्च सतह चार्जले पानीको थोपाको सतह ऊर्जा/तनावलाई प्रभावकारी रूपमा बढाएर वाष्पीकरण कम गर्छ। हाम्रो अघिल्लो प्रकाशन 8 मा यो सिद्धान्त प्रयोगात्मक रूपमा माइक्रोड्रपलेट 22 र EWNS को लागि पुष्टि गरिएको थियो। ओभरटाइमको समयमा चार्जको हानिले आकारलाई पनि असर गर्न सक्छ र अवलोकन गरिएको आकार वितरणमा योगदान पुर्‍याउन सक्छ।