د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). سربیره پردې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه ښیو.
په دې وروستیو کې، د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره د نانو ټیکنالوژۍ پر بنسټ د کیمیاوي موادو څخه پاک انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی. EWNS د لوړ سطح چارج لري او د تعامل وړ اکسیجن ډولونو (ROS) څخه بډایه دي چې کولی شي د یو شمیر مایکرو ارګانیزمونو سره تعامل وکړي او غیر فعال کړي، پشمول د خوړو څخه رامینځته شوي رنځجن. دلته ښودل شوي چې د ترکیب پرمهال د دوی ملکیتونه ښه تنظیم او غوره کیدی شي ترڅو د دوی د انټي باکتریا وړتیا نوره هم لوړه کړي. د EWNS لابراتوار پلیټ فارم د ترکیب پیرامیټرو بدلولو سره د EWNS ملکیتونو ښه تنظیم کولو لپاره ډیزاین شوی و. د EWNS ملکیتونو ځانګړتیا (چارج، اندازه، او ROS مینځپانګه) د عصري تحلیلي میتودونو په کارولو سره ترسره شوه. سربیره پردې، د خوړو مایکرو ارګانیزمونه لکه Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocua، Mycobacterium para fortitum، او Saccharomyces cerevisiae د عضوي انګورو روميانو په سطحه د دوی د مایکروبیل غیر فعال کولو وړتیا ارزولو لپاره واکسین شوي وو. دلته وړاندې شوي پایلې ښیې چې د EWNS ملکیتونه د ترکیب پرمهال ښه تنظیم کیدی شي، چې په پایله کې د غیر فعالولو موثریت کې د پام وړ زیاتوالی راځي. په ځانګړې توګه، د سطحې چارج څلور فکتور زیات شو، او د ROS محتوا زیاته شوه. د مایکروبیل لرې کولو کچه په مایکروبیل ډول پورې اړه لري او د 40,000 #/cm3 EWNS د ایروسول دوز سره د 45 دقیقو تماس وروسته له 1.0 څخه تر 3.8 لاګ پورې وه.
د مایکروبیل ککړتیا د خوړو له لارې د ناروغیو اصلي لامل دی چې د ناروغیو یا د هغوی د زهري موادو د خوړلو له امله رامینځته کیږي. د خوړو له لارې ناروغۍ یوازې په متحده ایالاتو کې هر کال شاوخوا 76 ملیون ناروغۍ، 325,000 روغتونونو ته بستر کیدل، او 5,000 مړینې لامل کیږي. سربیره پردې، د متحده ایالاتو د کرنې وزارت (USDA) اټکل کوي چې د تازه محصولاتو ډیر مصرف په متحده ایالاتو کې د راپور شوي ټولو خوړو له لارې ناروغیو 48 سلنه مسؤلیت لري. په متحده ایالاتو کې د خوړو له لارې د ناروغیو له امله د ناروغۍ او مړینې لګښت خورا لوړ دی، چې د ناروغیو کنټرول او مخنیوي مرکزونو (CDC) لخوا په کال کې له 15.6 ملیارد امریکایی ډالرو څخه ډیر اټکل شوی دی.
اوس مهال، کیمیاوي ۴، وړانګې ۵ او تودوخې ۶ د خوړو خوندیتوب ډاډمن کولو لپاره انټي مایکروبیل مداخلې په عمده توګه د تولید سلسله کې محدودو مهمو کنټرول نقطو (CCPs) کې پلي کیږي (معمولا د حاصلاتو وروسته او/یا د بسته بندۍ پرمهال) پرځای چې په دوامداره توګه په داسې ډول پلي شي چې تازه محصولات د کراس ککړتیا سره مخ وي ۷. د خوړو څخه رامینځته شوي ناروغۍ او د خوړو د خرابیدو ښه کنټرول لپاره انټي مایکروبیل مداخلو ته اړتیا ده او د فارم څخه تر میز پورې د دوامدار پلي کیدو وړتیا لري. لږ اغیز او لګښت.
په دې وروستیو کې د نانو ټیکنالوژۍ پر بنسټ د کیمیاوي موادو څخه پاک انټي مایکروبیل پلیټ فارم رامینځته شوی ترڅو د مصنوعي اوبو نانو جوړښتونو (EWNS) په کارولو سره په سطحو او هوا کې باکتریا غیر فعال کړي. د EVNS ترکیب لپاره، دوه موازي پروسې کارول شوي: الیکټرو سپری او د اوبو ایونیزیشن (انځور 1a). EWNS دمخه ښودل شوي چې د فزیکي او بیولوژیکي ملکیتونو یو ځانګړی سیټ لري 8,9,10. EWNS په هر جوړښت کې په اوسط ډول 10 الکترونونه او د 25 nm اوسط نانومیټر اندازه لري (انځور 1b,c) 8,9,10. سربیره پردې، د الکترون سپن ریزونانس (ESR) ښودلې چې EWNS د غبرګون وړ اکسیجن ډولونو (ROS) لوی مقدار لري، په عمده توګه هایدروکسیل (OH•) او سوپر اکسایډ (O2-) رادیکالونه (انځور 1c) 8. EWNS د اوږدې مودې لپاره په هوا کې پاتې شو او کولی شي په هوا کې ځنډول شوي او په سطحو کې شتون لرونکي میکروبونو سره ټکر وکړي، د دوی ROS پیلوډ وړاندې کوي او د مایکروبیل غیر فعال کیدو لامل کیږي (انځور 1d). دغو پخوانیو مطالعاتو دا هم ښودلې چې EWNS کولی شي د عامې روغتیا اهمیت لرونکي مختلف ګرام منفي او ګرام مثبت باکتریا سره تعامل وکړي او غیر فعال کړي، په شمول د مایکوباکټیریا، په سطحو او هوا کې 8,9. د لیږد الکترون مایکروسکوپي ښودلې چې غیر فعال کول د حجرو غشا د ګډوډۍ له امله رامینځته شوي. سربیره پردې، د حاد تنفس مطالعاتو ښودلې چې د EWNS لوړ خوراکونه د سږو زیان یا سوزش نه رامینځته کوي8.
(الف) الکترو سپری هغه وخت رامنځته کېږي کله چې د مایع لرونکي کیپلیري او کاونټر الکترود ترمنځ لوړ ولتاژ تطبیق شي. (ب) د لوړ ولتاژ تطبیق د دوو مختلفو پیښو پایله لري: (i) د اوبو الکترو سپری کول او (ii) د غبرګوني اکسیجن ډولونو (ایونونو) تولید چې په EWNS کې بند پاتې دي. (c) د EWNS ځانګړی جوړښت. (d) EWNS د خپل نانو پیمانه طبیعت له امله خورا ګرځنده دي او کولی شي د هوا له لارې د ناروغیو سره تعامل وکړي.
د EWNS انټي مایکروبیل پلیټ فارم وړتیا چې د تازه خواړو په سطحه د خوړو څخه رامینځته شوي مایکرو ارګانیزمونه غیر فعال کړي هم په دې وروستیو کې ښودل شوي. دا هم ښودل شوي چې د EWNS سطح چارج د بریښنایی ساحې سره په ګډه د هدف شوي تحویلۍ لپاره کارول کیدی شي. تر ټولو مهم، د EWNS سره د تماس په 90 دقیقو کې د E. coli او Listeria په څیر د مختلفو خوراکي مایکرو ارګانیزمونو په وړاندې د عضوي روميانو فعالیت کې د نږدې 1.4 لاګ کمښت یوه هیله بښونکې لومړنۍ پایله د نږدې 50,000#/cm311 غلظت کې د EWNS سره د تماس په 90 دقیقو کې لیدل شوې. سربیره پردې، د لومړني ارګانولوپټیک ارزونې ازموینو د کنټرول روميانو په پرتله هیڅ ارګانولوپټیک اغیزه نه ده ښودلې. که څه هم دا لومړني غیر فعال پایلې د خوړو خوندیتوب ژمنه کوي حتی د 50,000#/cc د EWNS خورا ټیټ خوراکونو کې. وګورئ، دا روښانه ده چې د غیر فعال کولو لوړ ظرفیت به د انتان او خرابیدو خطر نور هم کمولو لپاره ډیر ګټور وي.
دلته، موږ به خپله څیړنه د EWNS نسل پلیټ فارم په پراختیا تمرکز وکړو ترڅو د ترکیب پیرامیټرې ښه تنظیم کړو او د EWNS فزیکو کیمیکل ملکیتونه غوره کړو ترڅو د دوی د انټي باکتریا وړتیا لوړه کړو. په ځانګړي توګه، اصلاح کول د دوی د سطحې چارج زیاتولو (د هدفمند تحویلي ښه کولو لپاره) او ROS مینځپانګې (د غیر فعالولو موثریت ښه کولو لپاره) باندې تمرکز کړی دی. د عصري تحلیلي میتودونو او د عام خوراکي مایکرو ارګانیزمونو لکه E. coli، S. enterica، L. innocua، S. cerevisiae او M. parafortuitum په کارولو سره د اصلاح شوي فزیکو کیمیکل ملکیتونو (اندازه، چارج او ROS مینځپانګه) ځانګړتیا.
EVNS د لوړ پاکوالي اوبو (18 MΩ cm–1) د یو وخت الیکټرو سپری کولو او ایونیزیشن له لارې ترکیب شوی. بریښنایی اتومیزر 12 معمولا د مایعاتو او مصنوعي پولیمر او سیرامیک ذراتو 13 او د کنټرول شوي اندازې فایبر 14 اتومی کولو لپاره کارول کیږي.
لکه څنګه چې په تیرو خپرونو 8، 9، 10، 11 کې تشریح شوي، په یوه عادي تجربه کې، د فلزي کیپیلري او ځمکني کاونټر الکترود ترمنځ لوړ ولتاژ پلي کیږي. د دې پروسې په جریان کې، دوه مختلفې پیښې رامینځته کیږي: 1) الیکټرو سپری او 2) د اوبو ایونیزیشن. د دوو الیکټروډونو ترمنځ یو قوي بریښنایی ساحه د کنډنس شوي اوبو په سطحه منفي چارجونه رامینځته کوي، چې پایله یې د ټیلر شنکونه رامینځته کیږي. په پایله کې، د ریلي تیوري 16 سره سم، د اوبو ډیر چارج شوي څاڅکي رامینځته کیږي، کوم چې په کوچنیو ذراتو کې ماتیدو ته دوام ورکوي. په ورته وخت کې، یو قوي بریښنایی ساحه د اوبو ځینې مالیکولونه د ویشلو او الکترونونو (ایونیزیشن) لرې کولو لامل کیږي، په دې توګه د غبرګون لرونکي اکسیجن ډولونو (ROS) لوی مقدار تولیدوي 17. په ورته وخت کې تولید شوي ROS18 پاکټونه په EWNS کې پوښل شوي وو (انځور 1c).
په انځور ۲ الف کې د EWNS تولید سیسټم ښودل شوی چې پدې څیړنه کې د EWNS ترکیب کې رامینځته شوی او کارول شوی. په تړل شوي بوتل کې زیرمه شوي پاکې اوبه د ټیفلون ټیوب (۲ ملي میتر داخلي قطر) له لارې د ۳۰ ګرامه سټینلیس سټیل ستنې (فلزي کیپیلري) ته ورکول کیدې. لکه څنګه چې په انځور ۲ ب کې ښودل شوي، د اوبو جریان د بوتل دننه د هوا فشار لخوا کنټرول کیږي. ستنه د ټیفلون کنسول سره وصل ده چې په لاسي ډول د کاونټر الیکټروډ څخه یو ټاکلی واټن ته تنظیم کیدی شي. کاونټر الیکټروډ یو پالش شوی المونیم ډیسک دی چې د نمونې اخیستلو لپاره په مینځ کې سوري لري. د کاونټر الیکټروډ لاندې د المونیم نمونې کولو فنل دی، کوم چې د نمونې پورټ له لارې د تجربوي تنظیم پاتې برخې سره وصل دی (انځور ۲ ب). د نمونې اخیستونکي ټولې برخې په بریښنایی ډول ځمکې ته ایښودل شوي ترڅو د چارج جوړیدو مخه ونیسي چې کولی شي د ذراتو نمونې خراب کړي.
(الف) د اوبو د نانو جوړښت د تولید انجنیر شوی سیسټم (EWNS). (ب) د نمونې اخیستونکي او الیکټرو سپری واحد کراس سیکشن چې خورا مهم پیرامیټرونه ښیې. (ج) د باکتریا غیر فعالولو لپاره تجربوي تنظیم.
پورته تشریح شوی د EWNS تولید سیسټم د EWNS ملکیتونو د ښه تنظیم کولو لپاره د کلیدي عملیاتي پیرامیټرو بدلولو وړتیا لري. د تطبیق شوي ولتاژ (V)، د ستنې او کاونټر الکترود (L) ترمنځ فاصله، او د کیپلیري له لارې د اوبو جریان (φ) تنظیم کړئ ترڅو د EWNS ځانګړتیاوې ښه تنظیم کړئ. سمبولونه [V (kV)، L (cm)] د مختلفو ترکیبونو ښودلو لپاره کارول کیږي. د اوبو جریان تنظیم کړئ ترڅو د یو ځانګړي سیټ [V، L] مستحکم ټیلر شنک ترلاسه کړئ. د دې مطالعې د موخو لپاره، د کاونټر الکترود (D) اپرچر په 0.5 انچه (1.29 سانتي متره) کې ټاکل شوی و.
د محدود هندسي او نا متناسب والي له امله، د بریښنایی ساحې ځواک د لومړیو اصولو څخه نشي محاسبه کیدی. پرځای یې، د QuickField™ سافټویر (Svendborg، ډنمارک)19 د بریښنایی ساحې محاسبه کولو لپاره کارول شوی و. بریښنایی ساحه یونیفورم نه ده، نو د کیپلیري په سر کې د بریښنایی ساحې ارزښت د مختلفو تشکیلاتو لپاره د حوالې ارزښت په توګه کارول شوی.
د مطالعې په جریان کې، د ستنې او کاونټر الکترود ترمنځ د ولتاژ او واټن څو ترکیبونه د ټیلر مخروط جوړښت، ټیلر مخروط ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تکثیر وړتیا له مخې ارزول شوي. مختلف ترکیبونه په ضمیمه جدول S1 کې ښودل شوي.
د EWNS نسل سیسټم محصول په مستقیم ډول د سکیننګ موبیلټي پارټیکل سیزر (SMPS، ماډل 3936، TSI، شور ویو، مینیسوټا) سره وصل و ترڅو د ذراتو شمیر غلظت اندازه کړي او د فاراډي ایروسول الیکټرومیټر (TSI، ماډل 3068B، شور ویو، USA) سره د ایروسول جریان اندازه کولو لپاره کارول شوی و، لکه څنګه چې زموږ په تیرو خپرونو کې تشریح شوی 9. SMPS او ایروسول الیکټرومیټر دواړه د 0.5 L/min د جریان نرخ سره نمونه شوي (د نمونې ټول جریان 1 L/min). د ذراتو غلظت او ایروسول فلکس د 120 ثانیو لپاره اندازه شوي. اندازه کول 30 ځله تکرار کړئ. د ایروسول ټول چارج د اوسني اندازه کولو څخه محاسبه کیږي، او د EWNS اوسط چارج د نمونې شوي EWNS ذراتو ټول شمیر څخه اټکل کیږي. د EWNS اوسط لګښت د مساوات (1) په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
چیرې چې IEl اندازه شوی جریان دی، NSMPS د SMPS سره اندازه شوی شمیر غلظت دی، او φEl د الیکټرومیټر ته د جریان کچه ده.
ځکه چې نسبي رطوبت (RH) د سطحې چارج اغیزه کوي، د تجربې په جریان کې تودوخه او (RH) په ترتیب سره په 21 درجو سانتی ګراد او 45٪ کې ثابت ساتل شوي وو.
د اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM)، اسایلم MFP-3D (اسایلم ریسرچ، سانټا باربرا، CA) او AC260T پروب (اولمپوس، ټوکیو، جاپان) د EWNS د اندازې او ژوند د اندازه کولو لپاره کارول شوي. د AFM سکین کچه 1 Hz ده او د سکین ساحه 5 µm × 5 µm ده د 256 سکین لینونو سره. ټول انځورونه د اسایلم سافټویر (ماسک د 100 nm رینج او د 100 pm حد سره) په کارولو سره د لومړي ترتیب عکس سمون سره مخ شوي.
د نمونې اخیستلو فنل لرې کړئ او د میکا سطح د کاونټر الکترود څخه د 2.0 سانتي مترو په فاصله کې د اوسط 120 ثانیو لپاره ځای په ځای کړئ ترڅو د ذراتو د یوځای کیدو او د میکا سطحې باندې د غیر منظم څاڅکو د رامینځته کیدو مخه ونیسئ. EWNS په مستقیم ډول د تازه پرې شوي میکا سطحو ته تطبیق شو (ټیډ پیلا، ریډینګ، CA). د تویولو وروسته سمدلاسه، د میکا سطح د AFM په کارولو سره لیدل کیده. د تازه پرې شوي غیر بدل شوي میکا د سطحې تماس زاویه 0° ته نږدې ده، نو EWNS د میکا سطحې په اوږدو کې په ګنبد شکل کې خپریږي20. د خپریدونکي څاڅکو قطر (a) او لوړوالی (h) په مستقیم ډول د AFM توپوګرافي څخه اندازه شوي او زموږ د پخوانۍ تایید شوي میتود په کارولو سره د ګنبد خپریدو حجم EWNS محاسبه کولو لپاره کارول شوي8. فرض کړئ چې په بورډ کې EVNS ورته حجم لري، مساوي قطر د مساوات (2) څخه محاسبه کیدی شي:
زموږ د پخوانۍ پرمختللې طریقې سره سم، د EWNS کې د لنډمهاله رادیکال منځګړیو شتون کشفولو لپاره د الکترون سپن ریزونانس (ESR) سپن ټریپ کارول شوی و. ایروسولونه د 235 mM DEPMPO (5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc., Portland, Origon) لرونکي محلول له لارې تیر شوي. د EPR ټولې اندازه کول د Bruker EMX سپیکٹرومیټر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) او فلیټ سیل صفونو په کارولو سره ترسره شوي. د Acquisit سافټویر (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) د معلوماتو راټولولو او تحلیل لپاره کارول شوی و. د ROS ځانګړتیا یوازې د عملیاتي شرایطو سیټ لپاره ترسره شوې وه [-6.5 kV, 4.0 cm]. د EWNS غلظت د SMPS په کارولو سره اندازه شوی و وروسته له دې چې په امپیکټر کې د EWNS ضایع په پام کې ونیول شي.
د اوزون کچه د 205 دوه ګوني بیم اوزون مانیټر™ (2B ټیکنالوژیو، بولډر، شرکت) 8،9،10 په کارولو سره څارل شوې.
د ټولو EWNS ملکیتونو لپاره، د اندازه کولو ارزښت د اندازه کولو اوسط دی، او د اندازه کولو تېروتنه معیاري انحراف دی. د t-ټیسټ ترسره شو ترڅو د مطلوب EWNS ځانګړتیا ارزښت د اساس EWNS اړونده ارزښت سره پرتله کړي.
شکل 2c د مخکې جوړ شوي او مشخص شوي الیکټرو سټیټیک پریسیپیټیشن پاس ترو سیسټم (EPES) ښیې چې د EWNS11 سطحو ته د نښه کولو لپاره کارول کیدی شي. EPES د EWNS چارج کاروي چې د قوي بریښنایی ساحې سره یوځای د هدف سطحې ته "اشاره" کوي. د EPES سیسټم توضیحات د Pyrgiotakis et al.11 لخوا په یوه وروستي خپرونه کې وړاندې شوي. په دې توګه، EPES د 3D چاپ شوي PVC چیمبر څخه جوړ دی چې د ټیپر شوي پایونو سره دوه موازي سټینلیس سټیل (304 سټینلیس سټیل، د عکس پالش شوی) فلزي پلیټونه په مینځ کې د 15.24 سانتي مترو په فاصله کې لري. تختې د بهرني لوړ ولټاژ سرچینې (برټران 205B-10R، سپیل مین، هاپپاج، نیویارک) سره وصل شوي، ښکته تخته تل مثبته وه او پورتنۍ تخته تل ځمکنۍ وه (تیرېدونکې). د خونې دیوالونه د المونیم ورق سره پوښل شوي، کوم چې په بریښنایی ډول ځمکنۍ ده ترڅو د ذراتو ضایع کیدو مخه ونیسي. چیمبر د مخکینۍ بار کولو دروازه لري چې د ازموینې سطحو ته اجازه ورکوي چې په پلاستيکي ریکونو کې ځای په ځای شي، دوی د لاندې فلزي پلیټ څخه پورته کړي ترڅو د لوړ ولټاژ مداخلې څخه مخنیوی وشي.
په EPES کې د EWNS د زیرمو موثریت د مخکینۍ پراختیا شوي پروتوکول سره سم محاسبه شوی چې په ضمیمه شکل S111 کې توضیح شوی.
د کنټرول خونې په توګه، د سلنډر چیمبر له لارې دوهم جریان د EPES سیسټم سره په لړۍ کې وصل دی چې د EWNS لرې کولو لپاره د منځني HEPA فلټر په کارولو سره. لکه څنګه چې په شکل 2c کې ښودل شوي، د EWNS ایروسول د لړۍ سره وصل دوه چیمبرونو له لارې پمپ شوی و. د کنټرول خونې او EPES ترمنځ فلټر هر پاتې EWNS لرې کوي چې پایله یې ورته تودوخه (T)، نسبي رطوبت (RH) او اوزون کچه ده.
د خوړو څخه پیدا کیدونکي مهم مایکرو ارګانیزمونه موندل شوي چې تازه محصولات ککړوي لکه ایسچریچیا کولی (ATCC #27325)، د فاضله موادو شاخص، سالمونیلا انټریکا (ATCC #53647)، د خوړو څخه پیدا کیدونکی رنځجن، لیسټریا انوکوا (ATCC #33090)، د رنځجن لیسټریا مونوسایټوجینز بدیل.، ساکرومیسس سیریویسیا (ATCC #4098) د خراب شوي خمیر بدیل په توګه، او مایکوباکټیریم پارافورټیوس (ATCC #19686) د ډیر مقاومت لرونکي ژوندي باکتریا په توګه د ATCC (ماناساس، ورجینیا) څخه اخیستل شوي.
په ناڅاپي ډول د خپل محلي بازار څخه د عضوي انګورو روميانو بکسونه واخلئ او د کارولو پورې په 4 درجو سانتي ګراد کې په یخچال کې وساتئ (تر 3 ورځو پورې). د یوې اندازې سره تجربه کولو لپاره روميان غوره کړئ، شاوخوا 1/2 انچه قطر.
د انکیوبیشن، واکسین کولو، افشا کولو او د کالونیو شمېرنې لپاره پروتوکولونه زموږ په تیرو خپرونو کې په تفصیل سره بیان شوي او په ضمیمه معلوماتو 11 کې په تفصیل سره تشریح شوي. د EWNS فعالیت د 45 دقیقو لپاره د 40,000 #/cm3 ته د واکسین شوي روميانو په افشا کولو سره ارزول شوی. په لنډه توګه، په t = 0 دقیقو کې، درې روميان د ژوندي پاتې شوي مایکرو ارګانیزمونو ارزولو لپاره کارول شوي. درې روميان په EPES کې ځای په ځای شوي او په 40,000 #/cc کې EWNS ته افشا شوي (EWNS افشا شوي روميان) او درې نور د کنټرول چیمبر (کنټرول روميان) کې ځای په ځای شوي. د روميانو هیڅ یو ګروپ اضافي پروسس ته نه دی رسیدلی. د EWNS سره افشا شوي روميان او کنټرولونه د EWNS اغیز ارزولو لپاره د 45 دقیقو وروسته لرې شوي.
هره تجربه په درې ګوني ډول ترسره شوه. د معلوماتو تحلیل د هغه پروتوکول سره سم ترسره شو چې په ضمیمه معلوماتو کې تشریح شوی.
د E. coli، Enterobacter، او L. innocua باکتریا نمونې چې د EWNS سره مخ شوي (۴۵ دقیقې، د EWNS ایروسول غلظت ۴۰،۰۰۰ #/cm۳) او ناڅرګند شوي وو د غیر فعالولو میکانیزمونو ارزولو لپاره ګولۍ ووهل شوې. د 2 ساعتونو لپاره د خونې په تودوخه کې د 0.1 M سوډیم کاکوډیلیټ محلول (pH 7.4) کې د 2.5٪ ګلوټارالډیهایډ، 1.25٪ پارافارمالډیهایډ او 0.03٪ پیکریک اسید فکسیټیو سره د پریکیټیو سره تنظیم شوی و. د مینځلو وروسته، دوی د 1٪ اوسمیم ټیټروکسایډ (OsO4) / 1.5٪ پوټاشیم فیروکیانایډ (KFeCN6) سره د 2 ساعتونو لپاره تنظیم شوي، 3 ځله د اوبو سره مینځل شوي او د 1 ساعت لپاره په 1٪ یورانیل اسټیټ کې اچول شوي، بیا دوه ځله د اوبو سره مینځل شوي. وروسته ډیهایډریشن 10 دقیقې هر یو 50٪، 70٪، 90٪، 100٪ الکول. بیا نمونې د یو ساعت لپاره په پروپیلین اکسایډ کې کیښودل شوې او د پروپیلین اکسایډ او TAAP ایپون (ماریویک کاناډا شرکت سینټ لارینټ، CA) د 1:1 مخلوط سره ککړې شوې. نمونې په TAAB ایپون کې ځای پر ځای شوې او د 48 ساعتونو لپاره په 60 درجو سانتي ګراد کې پولیمر شوې. روغ شوی دانه لرونکی رال د TEM لخوا د JEOL 1200EX (JEOL، ټوکیو، جاپان) په کارولو سره پرې او لیدل شوی، یو دودیز لیږدونکی الکترون مایکروسکوپ چې د AMT 2k CCD کیمرې سره سمبال دی (پرمختللي مایکروسکوپي تخنیکونه، کارپوریشن، ووبورن، MA، USA).
ټولې تجربې په درې ګوني ډول ترسره شوې. د هر وخت نقطې لپاره، د باکتریا مینځل په درې ګوني ډول پوښل شوي وو، چې په پایله کې په هر نقطه کې ټولټال نهه معلوماتي ټکي وو، چې اوسط یې د هغه ځانګړي ژوندي موجود لپاره د باکتریا غلظت په توګه کارول شوی و. معیاري انحراف د اندازه کولو غلطۍ په توګه کارول شوی و. ټول ټکي شمیرل کیږي.
د باکتریا د غلظت د کمښت لوګاریتم د t = 0 دقیقې په پرتله د لاندې فورمول په کارولو سره محاسبه شو:
چیرې چې C0 د کنټرول نمونې کې د باکتریا غلظت دی په 0 وخت کې (یعنې وروسته له دې چې سطحه وچه شي مګر مخکې له دې چې په چیمبر کې کیښودل شي) او Cn د n دقیقو افشا کیدو وروسته په سطحه کې د باکتریا غلظت دی.
د ۴۵ دقیقو د مخ په وړاندې کېدو په موده کې د باکتریا د طبیعي تخریب حساب ورکولو لپاره، د لاګ کمښت هم د ۴۵ دقیقو د کنټرول په پرتله په لاندې ډول محاسبه شو:
چیرته چې Cn د کنټرول نمونې کې د باکتریا غلظت دی چې په n وخت کې دی او Cn-Control د کنټرول باکتریا غلظت دی چې په n وخت کې دی. معلومات د کنټرول په پرتله د لاګ کمولو په توګه وړاندې کیږي (د EWNS سره مخ کیدو نشته).
د مطالعې په جریان کې، د ټیلر مخروط جوړښت، د ټیلر مخروط ثبات، د EWNS تولید ثبات، او د تولید وړتیا له مخې د ولتاژ او ستنې او کاونټر الکترود ترمنځ د واټن څو ترکیبونه ارزول شوي. په ضمیمه جدول S1 کې مختلف ترکیبونه ښودل شوي. د بشپړ مطالعې لپاره دوه قضیې غوره شوې چې باثباته او د تولید وړ ملکیتونه ښیې (ټیلر مخروط، د EWNS تولید، او د وخت په تیریدو سره ثبات). په شکل 3 کې د دوو قضیو لپاره د ROS د چارج، اندازې او مینځپانګې په اړه پایلې ښیې. پایلې په جدول 1 کې هم لنډیز شوي. د حوالې لپاره، شکل 3 او جدول 1 د مخکې ترکیب شوي غیر مطلوب EWNS8، 9، 10، 11 (بیس لاین-EWNS) ملکیتونه شامل دي. د دوه لکۍ لرونکي t-ټیسټ په کارولو سره د احصایوي اهمیت محاسبې په ضمیمه جدول S2 کې بیا خپرې شوې. سربیره پردې، اضافي معلومات د کاونټر الکترود نمونې کولو سوري قطر (D) اغیزې او د ځمکې الکترود او د ستنې د څوکې (L) ترمنځ واټن په اړه مطالعات شامل دي (ضمیمه شکلونه S2 او S3).
(a–c) د AFM د اندازې ویش. (d–f) د سطحې چارج ځانګړتیا. (g) د ROS او ESR ځانګړتیا.
دا هم مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د پورته ټولو شرایطو لپاره، اندازه شوي ایونیزیشن جریانونه د 2-6 µA په حد کې وو، او ولتاژونه د -3.8 څخه تر -6.5 kV پورې وو، چې په پایله کې د دې واحد ټرمینل EWNS لپاره د بریښنا مصرف له 50 میګاواټو څخه کم و. د تولید ماډل. که څه هم EWNS د لوړ فشار لاندې ترکیب شوی و، د اوزون کچه خورا ټیټه وه، هیڅکله د 60 ppb څخه ډیر نه و.
ضمیمه شکل S4 په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریوګانو لپاره نقل شوي بریښنایی ساحې ښیې. د سناریوګانو [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سره سم ساحې په ترتیب سره د 2 × 105 V/m او 4.7 × 105 V/m په توګه محاسبه کیږي. دا تمه کیږي، ځکه چې د ولټاژ او واټن تناسب په دوهم حالت کې خورا لوړ دی.
په انځور ۳a،b کې د AFM8 سره اندازه شوي EWNS قطر ښودل شوی. د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] سناریوګانو لپاره د EWNS اوسط قطر په ترتیب سره د 27 nm او 19 nm په توګه محاسبه شوی. د قضیو [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] لپاره د ویشونو جیومیټریک معیاري انحرافات په ترتیب سره 1.41 او 1.45 دي، چې د اندازې تنګ ویش په ګوته کوي. د اوسط اندازه او جیومیټریک معیاري انحراف دواړه د اساس - EWNS سره ډیر نږدې دي، په ترتیب سره 25 nm او 1.41 دي. په انځور ۳c کې د اساس EWNS د اندازې ویش ښیې چې د ورته شرایطو لاندې د ورته میتود په کارولو سره اندازه کیږي.
په انځور 3d، e کې د چارج ځانګړتیا پایلې ښیي. معلومات د غلظت (#/cm3) او اوسني (I) د 30 یو وخت اندازه کولو اوسط اندازه کول دي. تحلیل ښیې چې په EWNS کې اوسط چارج په ترتیب سره د [-6.5 kV، 4.0 cm] او [-3.8 kV، 0.5 cm] لپاره 22 ± 6 e- او 44 ± 6 e- دی. د بیس لاین-EWNS (10 ± 2 e-) په پرتله، د دوی سطحي چارج د پام وړ لوړ دی، د [-6.5 kV، 4.0 cm] سناریو څخه دوه چنده او د [-3 .8 kV، 0.5 cm] څخه څلور چنده. 3f د EWNS د تادیې اساسي معلومات ښیې.
د EWNS د شمېر غلظت نقشو څخه (ضمیمه شوي انځورونه S5 او S6)، دا لیدل کیدی شي چې [-6.5 kV، 4.0 cm] صحنه د [-3.8 kV، 0.5 cm] صحنې په پرتله د ذراتو د پام وړ لوړ شمیر لري. دا هم باید په پام کې ونیول شي چې د EWNS د شمېر غلظت تر 4 ساعتونو پورې څارل شوی و (ضمیمه شوي انځورونه S5 او S6)، چیرې چې د EWNS نسل ثبات په دواړو قضیو کې د ذراتو د شمېر غلظت ورته کچې ښودلې.
شکل ۳g د کنټرول وروسته د EPR سپیکٹرم (پس منظر) د مطلوب EWNS لپاره د [-6.5 kV، 4.0 سانتي متره] په اندازه ښیې. د ROS سپیکٹرم هم د EWNS بیس لاین سره پرتله شوی چې په یوه پخوانۍ خپره شوې مقاله کې دی. د سپن ټریپ سره د عکس العمل ښودلو EWNS محاسبه شوې شمیره 7.5 × 104 EWNS/s ده، کوم چې د مخکینۍ خپرې شوې بیس لاین-EWNS8 سره ورته ده. د EPR سپیکٹرا په څرګنده توګه د ROS دوه ډوله شتون په ګوته کړ، چیرې چې O2- غالب و، پداسې حال کې چې OH• په لږ مقدار کې شتون درلود. سربیره پردې، د لوړ شدت مستقیم پرتله کول ښیې چې مطلوب EWNS د اساس EWNS په پرتله د پام وړ لوړ ROS مینځپانګه درلوده.
په شکل ۴ کې د EPES کې د EWNS د زیرمو موثریت ښودل شوی دی. معلومات په جدول I کې هم لنډیز شوي او د اصلي EWNS معلوماتو سره پرتله شوي دي. د EUNS دواړو قضیو لپاره، زیرمو حتی د 3.0 kV ټیټ ولټاژ کې 100٪ ته نږدې و. معمولا، 3.0 kV د سطحې چارج بدلون پرته د 100٪ زیرمو ترلاسه کولو لپاره کافي دی. د ورته شرایطو لاندې، د بیس لاین-EWNS د زیرمو موثریت یوازې 56٪ و ځکه چې ټیټ چارج (په هر EWNS کې اوسط 10 الکترونونه).
شکل ۵ او جدول ۲ د غوره سناریو [-۶.۵ kV، ۴.۰ سانتي متره] لاندې د ۴۵ دقیقو لپاره د شاوخوا ۴۰،۰۰۰ #/cm3 EWNS سره د تماس وروسته د روميانو په سطحه د واکسین شوي مایکرو ارګانیزمونو د غیر فعال کیدو درجې لنډیز کوي. د E. coli او L. innocua واکسین شوي د ۴۵ دقیقو تماس وروسته د ۳.۸ لاګ د پام وړ کمښت ښودلی. د ورته شرایطو لاندې، S. enterica د ۲.۲ لاګ ټیټ لاګ کمښت ښودلی، پداسې حال کې چې S. cerevisiae او M. parafortuitum د ۱.۰ لاګ کمښت ښودلی.
د الکترون مایکروګرافونه (شکل 6) چې د EWNS لخوا رامینځته شوي فزیکي بدلونونه په E. coli، Salmonella enterica، او L. innocua حجرو کې ښیې چې د غیر فعال کیدو لامل کیږي. کنټرول شوي باکتریا د حجرو غشاګانې ثابتې ښودلې، پداسې حال کې چې ښکاره شوي باکتریا بهرنۍ غشاګانې زیانمنې کړې وې.
د کنټرول او افشا شوي باکتریا الکترون مایکروسکوپي عکس اخیستنې د غشا زیان څرګند کړ.
د اصلاح شوي EWNS د فزیکو کیمیاوي ملکیتونو په اړه معلومات په ټولیز ډول ښیي چې د EWNS ملکیتونه (د سطحې چارج او ROS مینځپانګه) د EWNS د مخکینۍ خپرې شوې اساسې معلوماتو 8,9,10,11 په پرتله د پام وړ ښه شوي. له بلې خوا، د دوی اندازه د نانومیټر حد کې پاتې شوه، کوم چې د پخوانیو خپرو شویو پایلو سره خورا ورته دی، دوی ته اجازه ورکوي چې د اوږدې مودې لپاره په هوا کې پاتې شي. مشاهده شوې پولی ډیسپرسیت د سطحې چارج کې بدلونونو لخوا تشریح کیدی شي، کوم چې د ریلي اغیزې، تصادفي کیدو، او د EWNS احتمالي یوځای کیدو شدت ټاکي. په هرصورت، لکه څنګه چې د نیلسن او نورو لخوا توضیح شوی.22، د سطحې لوړ چارج د اوبو څاڅکي د سطحې انرژي / فشار په مؤثره توګه زیاتولو سره تبخیر کموي. دا تیوري زموږ په تیرو خپرونو کې د مایکروډراپلیټونو 22 او EWNS لپاره په تجربوي ډول تایید شوې. د اضافي وخت ضایع کول هم کولی شي اندازه اغیزه وکړي او د مشاهده شوي اندازې ویش کې مرسته وکړي.
سربیره پردې، د هر جوړښت چارج شاوخوا 22-44 e- دی، چې د شرایطو پورې اړه لري، کوم چې د اساسي EWNS په پرتله د پام وړ لوړ دی، کوم چې په هر جوړښت کې د 10 ± 2 الکترونونو اوسط چارج لري. په هرصورت، دا باید په پام کې ونیول شي چې دا د EWNS اوسط چارج دی. سیټو او نور. دا ښودل شوي چې چارج یونیفورم نه دی او د لاګ نورمال ویش تعقیبوي21. زموږ د تیرو کارونو په پرتله، د سطحې چارج دوه چنده کول د EPES سیسټم کې د زیرمو موثریت نږدې 100٪ ته دوه چنده کوي11.