Nature.com تي اچڻ لاءِ مهرباني. توهان محدود CSS سپورٽ سان برائوزر ورزن استعمال ڪري رهيا آهيو. بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان هڪ اپڊيٽ ٿيل برائوزر استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي غير فعال ڪريو). ان کان علاوه، جاري سپورٽ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، اسان سائيٽ کي اسٽائل ۽ جاوا اسڪرپٽ کان سواءِ ڏيکاريون ٿا.
حال ۾، مصنوعي پاڻي جي نانو اسٽريچرز (EWNS) استعمال ڪندي نانو ٽيڪنالاجي تي ٻڌل هڪ ڪيميڪل فري اينٽي مائڪروبيل پليٽ فارم تيار ڪيو ويو آهي. EWNS ۾ مٿاڇري جو چارج تمام گهڻو هوندو آهي ۽ اهي رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) سان مالا مال هوندا آهن جيڪي ڪيترن ئي مائڪروجنزمن سان رابطو ڪري سگهن ٿا ۽ انهن کي غير فعال ڪري سگهن ٿا، جن ۾ کاڌي مان پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز شامل آهن. هتي اهو ڏيکاريو ويو آهي ته سنٿيسس دوران انهن جي خاصيتن کي انهن جي اينٽي بيڪٽيريل صلاحيت کي وڌيڪ وڌائڻ لاءِ بهتر ۽ بهتر بڻائي سگهجي ٿو. EWNS ليبارٽري پليٽ فارم کي سنٿيسس پيرا ميٽرز کي تبديل ڪندي EWNS جي خاصيتن کي بهتر ڪرڻ لاءِ ٺاهيو ويو هو. EWNS خاصيتن (چارج، سائيز، ۽ ROS مواد) جي خاصيت جديد تجزياتي طريقن کي استعمال ڪندي ڪئي وئي. ان کان علاوه، کاڌي جي مائڪروجنزم جهڙوڪ Escherichia coli، Salmonella enterica، Listeria innocua، Mycobacterium para fortitum، ۽ Saccharomyces cerevisiae کي نامياتي انگور جي ٽماٽن جي مٿاڇري تي انهن جي مائڪروبيل انيڪٽيوئيشن صلاحيت جو جائزو وٺڻ لاءِ انوڪوليٽ ڪيو ويو. هتي پيش ڪيل نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته EWNS جي خاصيتن کي سنٿيسس دوران بهتر ڪري سگهجي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ انيڪٽيوئيشن ڪارڪردگي ۾ تيزيءَ سان اضافو ٿئي ٿو. خاص طور تي، مٿاڇري جي چارج ۾ چار فيڪٽر جو اضافو ٿيو، ۽ ROS مواد وڌيو. مائڪروبيل هٽائڻ جي شرح مائڪروبيل طور تي منحصر هئي ۽ 40,000 #/cm3 EWNS جي ايروسول دوز جي 45 منٽن جي نمائش کان پوءِ 1.0 کان 3.8 لاگ تائين هئي.
مائڪروبيل آلودگي خوراڪ جي پيدا ٿيندڙ بيماري جو مکيه سبب آهي جيڪو پيٿوجنز يا انهن جي زهر جي استعمال جي ڪري ٿئي ٿو. کاڌي جي پيدا ٿيندڙ بيماري صرف آمريڪا ۾ هر سال تقريبن 76 ملين بيماريون، 325,000 اسپتالن ۾ داخل ٿيڻ، ۽ 5,000 موتن جو سبب بڻجندي آهي. ان کان علاوه، آمريڪا جي زراعت کاتي (USDA) جو اندازو آهي ته تازي پيداوار جي وڌندڙ استعمال آمريڪا ۾ رپورٽ ڪيل سڀني کاڌي جي پيدا ٿيندڙ بيمارين جو 48 سيڪڙو ذميوار آهي. آمريڪا ۾ کاڌي جي پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز جي ڪري بيماري ۽ موت جي قيمت تمام گهڻي آهي، جنهن جو اندازو سينٽرز فار ڊزيز ڪنٽرول اينڊ پريوينشن (سي ڊي سي) پاران هر سال 15.6 بلين آمريڪي ڊالر کان وڌيڪ آهي.
في الحال، کاڌي جي حفاظت کي يقيني بڻائڻ لاءِ ڪيميڪل 4، ريڊيئيشن 5 ۽ ٿرمل 6 اينٽي مائڪروبيل مداخلتون خاص طور تي پيداوار جي زنجير ۾ محدود نازڪ ڪنٽرول پوائنٽس (سي سي پي) تي لاڳو ڪيون وينديون آهن (عام طور تي فصل کان پوءِ ۽/يا پيڪنگ دوران) بجاءِ مسلسل لاڳو ڪرڻ جي ته جيئن تازي پيداوار ڪراس آلودگي جي تابع هجي 7. کاڌي مان پيدا ٿيندڙ بيماري ۽ کاڌي جي خراب ٿيڻ کي بهتر طور تي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ اينٽي مائڪروبيل مداخلتن جي ضرورت آهي ۽ فارم کان ٽيبل جي تسلسل ۾ لاڳو ٿيڻ جي صلاحيت آهي. گهٽ اثر ۽ قيمت.
هڪ نانو ٽيڪنالاجي تي ٻڌل ڪيميڪل فري اينٽي مائڪروبيل پليٽ فارم تازو ئي تيار ڪيو ويو آهي ته جيئن مٿاڇري تي ۽ هوا ۾ بيڪٽيريا کي غير فعال ڪري سگهجي مصنوعي پاڻي جي نانو اسٽريچر (EWNS) استعمال ڪندي. EVNS جي جوڙجڪ لاءِ، ٻه متوازي عمل استعمال ڪيا ويا: اليڪٽرو اسپري ۽ پاڻي آئنائيزيشن (شڪل 1a). EWNS کي اڳ ۾ جسماني ۽ حياتياتي خاصيتن جو هڪ منفرد سيٽ ڏيکاريو ويو آهي8,9,10. EWNS ۾ هر ساخت ۾ سراسري طور تي 10 اليڪٽران آهن ۽ سراسري نانو ميٽر سائيز 25 nm آهي (شڪل 1b,c)8,9,10. ان کان علاوه، اليڪٽران اسپن گونج (ESR) ڏيکاريو ته EWNS ۾ رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) جي هڪ وڏي مقدار شامل آهي، خاص طور تي هائيڊروڪسيل (OH•) ۽ سپر آڪسائيڊ (O2-) ريڊيڪل (شڪل 1c) 8. EWNS ڊگهي وقت تائين هوا ۾ رهيو ۽ هوا ۾ معطل ۽ سطحن تي موجود مائڪروبس سان ٽڪرائجي سگهي ٿو، انهن جي ROS پيل لوڊ پهچائي ٿو ۽ مائڪروبيل غير فعال ٿيڻ جو سبب بڻجي ٿو (شڪل 1d). انهن اڳوڻن مطالعي مان اهو به ظاهر ٿيو ته EWNS عوامي صحت جي اهميت جي مختلف گرام-منفي ۽ گرام-مثبت بيڪٽيريا سان رابطو ڪري سگهي ٿو ۽ غير فعال ڪري سگهي ٿو، جنهن ۾ مائيڪو بيڪٽيريا شامل آهن، سطحن تي ۽ هوا ۾ 8,9. ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي ڏيکاري ٿي ته غير فعال ٿيڻ سيل جھلي جي خلل جي ڪري ٿيو هو. ان کان علاوه، تيز سانس جي مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته EWNS جي وڏي مقدار ڦڦڙن کي نقصان يا سوزش جو سبب نه بڻجندي آهي8.
(الف) اليڪٽرو اسپري تڏهن ٿئي ٿو جڏهن هڪ هاءِ وولٽيج هڪ ڪيپيلري تي مشتمل مائع ۽ هڪ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ لاڳو ڪيو ويندو آهي. (ب) هاءِ وولٽيج جي استعمال جا ٻه مختلف واقعا ٿين ٿا: (i) پاڻي جو اليڪٽرو اسپري ڪرڻ ۽ (ii) EWNS ۾ ڦاٿل رد عمل واري آڪسيجن نسلن (آئنن) جي پيداوار. (c) EWNS جي منفرد بناوت. (d) EWNS پنهنجي نانو اسڪيل نوعيت جي ڪري تمام گهڻو متحرڪ آهن ۽ هوا ۾ پيدا ٿيندڙ پيٿوجنز سان رابطو ڪري سگهن ٿا.
تازي کاڌي جي مٿاڇري تي کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزمن کي غير فعال ڪرڻ لاءِ EWNS antimicrobial پليٽ فارم جي صلاحيت پڻ تازو ظاهر ڪئي وئي آهي. اهو پڻ ڏيکاريو ويو آهي ته EWNS مٿاڇري جي چارج کي ٽارگيٽ پهچائڻ لاءِ برقي ميدان سان گڏ استعمال ڪري سگهجي ٿو. وڌيڪ اهم طور تي، مختلف کاڌي جي مائڪروجنزمن جهڙوڪ E. coli ۽ Listeria جي خلاف نامياتي ٽماٽو جي سرگرمي ۾ تقريبن 1.4 لاگ گهٽتائي جو هڪ واعدو ڪندڙ ابتدائي نتيجو EWNS جي نمائش جي 90 منٽن اندر تقريبن 50,000#/cm311 جي ڪنسنٽريشن تي ڏٺو ويو. ان کان علاوه، ابتدائي آرگنوليپٽڪ تشخيصي ٽيسٽ ڪنٽرول ٽماٽو جي مقابلي ۾ ڪو به آرگنوليپٽڪ اثر نه ڏيکاريو. جيتوڻيڪ اهي شروعاتي غير فعال ٿيڻ جا نتيجا 50,000#/cc جي تمام گهٽ EWNS دوز تي به کاڌي جي حفاظت جو واعدو ڪن ٿا. ڏسو، اهو واضح آهي ته هڪ وڌيڪ غير فعال ٿيڻ جي صلاحيت انفيڪشن ۽ خراب ٿيڻ جي خطري کي وڌيڪ گهٽائڻ لاءِ وڌيڪ فائديمند هوندي.
هتي، اسان پنهنجي تحقيق کي EWNS جنريشن پليٽ فارم جي ترقي تي ڌيان ڏينداسين ته جيئن سنٿيسس پيرا ميٽرز کي بهتر بڻائي سگهجي ۽ EWNS جي فزيڪو ڪيميڪل ملڪيتن کي بهتر بڻائي سگهجي ته جيئن انهن جي اينٽي بيڪٽيريل صلاحيت کي وڌايو وڃي. خاص طور تي، اصلاح انهن جي مٿاڇري جي چارج کي وڌائڻ (ٽارگيٽڊ ڊليوري کي بهتر بڻائڻ لاءِ) ۽ ROS مواد (غير فعال ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ لاءِ) تي ڌيان ڏنو آهي. جديد تجزياتي طريقن کي استعمال ڪندي ۽ عام کاڌي جي مائڪروجنزمن جهڙوڪ E. coli، S. enterica، L. innocua، S. cerevisiae ۽ M. parafortuitum کي استعمال ڪندي بهتر ڪيل فزيڪو ڪيميڪل ملڪيتن (سائيز، چارج ۽ ROS مواد) جي خاصيت.
EVNS کي هڪ ئي وقت ۾ اليڪٽرو اسپري ڪرڻ ۽ اعليٰ پاڪائي واري پاڻي (18 MΩ cm–1) جي آئنائيزيشن ذريعي سنٿيسائز ڪيو ويو. اليڪٽرڪ ايٽمائيزر 12 عام طور تي مائع ۽ مصنوعي پوليمر ۽ سيرامڪ ذرڙن 13 ۽ ڪنٽرول ٿيل سائيز جي فائبر 14 کي ايٽمائيز ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي.
جيئن اڳئين اشاعتن 8، 9، 10، 11 ۾ تفصيل سان ٻڌايو ويو آهي، هڪ عام تجربي ۾، هڪ ڌاتو ڪيپيلري ۽ گرائونڊ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ هڪ هاءِ وولٽيج لاڳو ڪيو ويندو آهي. هن عمل دوران، ٻه مختلف واقعا ٿين ٿا: 1) اليڪٽرو اسپري ۽ 2) پاڻي جو آئنائيزيشن. ٻن اليڪٽروڊ جي وچ ۾ هڪ مضبوط برقي ميدان ڪنسنسڊ پاڻي جي مٿاڇري تي منفي چارجز ٺاهڻ جو سبب بڻجندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ٽيلر ڪونز ٺهندا آهن. نتيجي طور، انتهائي چارج ٿيل پاڻي جا ڦڙا ٺهندا آهن، جيڪي ريلي ٿيوري 16 جي مطابق، ننڍڙن ذرڙن ۾ ٽٽندا رهندا آهن. ساڳئي وقت، هڪ مضبوط برقي ميدان پاڻي جي ڪجهه ماليڪيولن کي ورهائڻ ۽ اليڪٽرانن کي (آئنائيزيشن) ڪڍڻ جو سبب بڻجندو آهي، جنهن جي ڪري رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) 17 جي وڏي مقدار پيدا ٿيندي آهي. ساڳئي وقت پيدا ٿيل ROS18 پيڪٽ EWNS ۾ ڪيپسول ڪيا ويا (شڪل 1c).
شڪل 2a ۾ هن مطالعي ۾ EWNS جي جوڙجڪ ۾ ترقي يافته ۽ استعمال ٿيندڙ EWNS جنريشن سسٽم ڏيکاريو ويو آهي. هڪ بند بوتل ۾ ذخيرو ٿيل صاف ٿيل پاڻي هڪ ٽيفلون ٽيوب (2 ملي ميٽر اندروني قطر) ذريعي 30G اسٽينلیس اسٽيل سوئي (ڌاتو ڪيپيلري) کي کارايو ويو. جيئن شڪل 2b ۾ ڏيکاريل آهي، پاڻي جي وهڪري کي بوتل اندر هوا جي دٻاءُ ذريعي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي. سوئي هڪ ٽيفلون ڪنسول سان ڳنڍيل آهي جيڪا دستي طور تي ڪائونٽر اليڪٽروڊ کان هڪ خاص فاصلي تي ترتيب ڏئي سگهجي ٿي. ڪائونٽر اليڪٽروڊ هڪ پالش ٿيل ايلومينيم ڊسڪ آهي جنهن جي وچ ۾ نموني لاءِ هڪ سوراخ آهي. ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي هيٺان هڪ ايلومينيم نموني فينل آهي، جيڪو هڪ نموني پورٽ ذريعي باقي تجرباتي سيٽ اپ سان ڳنڍيل آهي (شڪل 2b). سڀئي نموني جا حصا برقي طور تي گرائونڊ ڪيا ويا آهن ته جيئن چارج جي تعمير کان بچي سگهجي جيڪا ذرڙن جي نموني کي خراب ڪري سگهي ٿي.
(الف) انجنيئرڊ واٽر نانو اسٽرڪچر جنريشن سسٽم (EWNS). (ب) سيمپلر ۽ اليڪٽرو اسپري يونٽ جو ڪراس سيڪشن جيڪو سڀ کان اهم پيرا ميٽر ڏيکاري ٿو. (ج) بيڪٽيريا جي غير فعال ٿيڻ لاءِ تجرباتي سيٽ اپ.
مٿي بيان ڪيل EWNS جنريشن سسٽم EWNS خاصيتن جي فائن ٽيوننگ کي آسان بڻائڻ لاءِ اهم آپريٽنگ پيرا ميٽرز کي تبديل ڪرڻ جي قابل آهي. EWNS خاصيتن کي فائن ٽيوننگ ڪرڻ لاءِ لاڳو ٿيل وولٽيج (V)، سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ (L) جي وچ ۾ فاصلو، ۽ ڪيپيلري ذريعي پاڻي جي وهڪري (φ) کي ترتيب ڏيو. علامتون [V (kV)، L (cm)] مختلف ميلاپ کي ظاهر ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيون وينديون آهن. هڪ خاص سيٽ [V، L] جو مستحڪم ٽيلر ڪون حاصل ڪرڻ لاءِ پاڻي جي وهڪري کي ترتيب ڏيو. هن مطالعي جي مقصدن لاءِ، ڪائونٽر اليڪٽروڊ (D) جو ايپرچر 0.5 انچ (1.29 سينٽي ميٽر) تي مقرر ڪيو ويو هو.
محدود جاميٽري ۽ غير متناسب هجڻ جي ڪري، برقي ميدان جي طاقت کي پهرين اصولن مان ڳڻيو نٿو وڃي. ان جي بدران، برقي ميدان جي حساب لاءِ QuickField™ سافٽ ويئر (Svendborg، ڊينمارڪ)19 استعمال ڪيو ويو. برقي ميدان هڪجهڙو نه آهي، تنهن ڪري ڪيپيلري جي چوٽي تي برقي ميدان جي قيمت کي مختلف ترتيبن لاءِ هڪ حوالي جي قيمت طور استعمال ڪيو ويو.
مطالعي دوران، سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ وولٽيج ۽ فاصلي جي ڪيترن ئي ميلاپن جو جائزو ٽيلر ڪون ٺهڻ، ٽيلر ڪون استحڪام، EWNS پيداوار استحڪام، ۽ پيداوار جي لحاظ کان ورتو ويو. مختلف ميلاپ ضمني جدول S1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن.
EWNS جنريشن سسٽم جو آئوٽ پُٽ سڌو سنئون اسڪيننگ موبلٽي پارٽيڪل سائيزر (SMPS، ماڊل 3936، TSI، شورويو، ميني سوٽا) سان ڳنڍيل هو ته جيئن پارٽيڪل نمبر ڪنسنٽريشن کي ماپي سگهجي ۽ ايروسول جي وهڪري کي ماپڻ لاءِ فيراڊي ايروسول اليڪٽروميٽر (TSI، ماڊل 3068B، شورويو، USA) سان استعمال ڪيو ويو. MN) ٻنهي کي 0.5 L/min جي وهڪري جي شرح تي نموني ڪيو ويو (ڪل نموني وهڪري 1 L/min). پارٽيڪل ڪنسنٽريشن ۽ ايروسول فلڪس کي 120 سيڪنڊن لاءِ ماپيو ويو. ماپ کي 30 ڀيرا ورجايو. ڪل ايروسول چارج موجوده ماپن مان ڳڻيو ويندو آهي، ۽ سراسري EWNS چارج نموني ڪيل EWNS ذرڙن جي ڪل تعداد مان اندازو لڳايو ويندو آهي. EWNS جي سراسري قيمت مساوات (1) استعمال ڪندي ڳڻائي سگهجي ٿي:
جتي IEl ماپيل ڪرنٽ آهي، NSMPS SMPS سان ماپيل عدد ڪنسنٽريشن آهي، ۽ φEl اليڪٽرروميٽر ڏانهن وهڪري جي شرح آهي.
ڇاڪاڻ ته نسبتي نمي (RH) مٿاڇري جي چارج کي متاثر ڪري ٿي، تجربي دوران گرمي پد ۽ (RH) کي ترتيب وار 21°C ۽ 45% تي برقرار رکيو ويو.
ايٽمي فورس مائڪروسڪوپي (AFM)، اسائلم MFP-3D (اسائلم ريسرچ، سانتا باربرا، CA) ۽ AC260T پروب (اولمپس، ٽوڪيو، جاپان) EWNS جي سائيز ۽ زندگي جي ماپ لاءِ استعمال ڪيا ويا. AFM اسڪين جي شرح 1 Hz آهي ۽ اسڪين جو علائقو 5 µm×5 µm آهي 256 اسڪين لائينن سان. سڀني تصويرن کي اسائلم سافٽ ويئر استعمال ڪندي پهرين آرڊر تصوير جي ترتيب جي تابع ڪيو ويو (100 nm جي حد ۽ 100 pm جي حد سان ماسڪ).
نموني جي فنل کي هٽايو ۽ ابرڪ جي مٿاڇري کي ڪائونٽر اليڪٽروڊ کان 2.0 سينٽي ميٽر جي مفاصلي تي 120 سيڪنڊن جي سراسري وقت لاءِ رکو ته جيئن ذرڙن جي گڏ ٿيڻ ۽ ابرڪ جي مٿاڇري تي بي ترتيب قطرن جي ٺهڻ کان بچي سگهجي. EWNS کي سڌو سنئون تازي ڪٽيل ابرڪ جي مٿاڇري تي لاڳو ڪيو ويو (ٽيڊ پيلا، ريڊنگ، CA). ڦڦڙ ڪرڻ کان فوري پوءِ، ابرڪ جي مٿاڇري کي AFM استعمال ڪندي تصور ڪيو ويو. تازو ڪٽيل غير تبديل ٿيل ابرڪ جي مٿاڇري جي رابطي جو زاويه 0° جي ويجهو آهي، تنهن ڪري EWNS ابرڪ جي مٿاڇري تي گنبد واري شڪل ۾ پکڙجي ٿو 20. پکيڙيندڙ بوندن جو قطر (a) ۽ اوچائي (h) سڌو سنئون AFM ٽوپوگرافي مان ماپيو ويو ۽ اسان جي اڳئين تصديق ٿيل طريقو 8 استعمال ڪندي گنبد واري پکيڙ جي مقدار EWNS کي ڳڻڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو. فرض ڪيو ته آن بورڊ EVNS جو ساڳيو حجم آهي، برابر قطر مساوات (2) مان حساب ڪري سگهجي ٿو:
اسان جي اڳئين ترقي يافته طريقي جي مطابق، EWNS ۾ مختصر مدت جي ريڊيڪل انٽرميڊيٽس جي موجودگي کي ڳولڻ لاءِ هڪ اليڪٽران اسپن گونج (ESR) اسپن ٽريپ استعمال ڪيو ويو. ايروسول کي 235 ايم ايم DEPMPO (5-(ڊائيٿوڪسي فاسفوريل)-5-ميٿائل-1-پائرولين-اين-آڪسائيڊ) (آڪسس انٽرنيشنل انڪارپوريشن، پورٽلينڊ، اوريگون) تي مشتمل هڪ محلول مان گذريو ويو. سڀئي EPR ماپون بروڪر EMX اسپيڪٽروميٽر (بروڪر انسٽرومينٽس انڪارپوريشن. بلريڪا، MA، USA) ۽ فليٽ سيل ايريز استعمال ڪندي ڪيون ويون. ڊيٽا گڏ ڪرڻ ۽ تجزيو ڪرڻ لاءِ Acquisit سافٽ ويئر (بروڪر انسٽرومينٽس انڪارپوريشن. بلريڪا، MA، USA) استعمال ڪيو ويو. ROS ڪردار نگاري صرف آپريٽنگ حالتن جي هڪ سيٽ لاءِ ڪئي وئي [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر]. EWNS ڪنسنٽريشن کي اثر انداز ڪندڙ ۾ EWNS جي نقصان کي حساب ۾ رکڻ کان پوءِ SMPS استعمال ڪندي ماپيو ويو.
اوزون جي سطحن جي نگراني 205 ڊول بيم اوزون مانيٽر™ (2B ٽيڪنالاجيز، بولڊر، ڪمپني) 8,9,10 استعمال ڪندي ڪئي وئي.
سڀني EWNS خاصيتن لاءِ، ماپ جي قيمت ماپن جو اوسط آهي، ۽ ماپ جي غلطي معياري انحراف آهي. هڪ ٽي-ٽيسٽ ڪيو ويو ته جيئن بهتر ڪيل EWNS خاصيت جي قيمت کي بنيادي EWNS جي لاڳاپيل قيمت سان ڀيٽيو وڃي.
شڪل 2c هڪ اڳ ۾ ترقي يافته ۽ نمايان ٿيل اليڪٽرو اسٽيٽڪ پريپيٽيشن پاس ٿرو سسٽم (EPES) ڏيکاري ٿو جيڪو EWNS11 کي سطحن تي نشانو بڻائڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو. EPES هڪ مضبوط برقي ميدان سان گڏ هڪ EWNS چارج استعمال ڪري ٿو جيڪو سڌو سنئون نشانو جي مٿاڇري تي "پوائنٽ" ڪري ٿو. EPES سسٽم جي تفصيل Pyrgiotakis et al.11 پاران هڪ تازي اشاعت ۾ پيش ڪئي وئي آهي. اهڙيءَ طرح، EPES هڪ 3D پرنٽ ٿيل PVC چيمبر تي مشتمل آهي جنهن ۾ ٽيپر ٿيل سر آهن جن ۾ ٻه متوازي اسٽينلیس اسٽيل (304 اسٽينلیس اسٽيل، آئيني پالش ٿيل) ڌاتو پليٽون وچ ۾ 15.24 سينٽي ميٽر جي فاصلي تي آهن. بورڊ هڪ ٻاهرين هاءِ وولٽيج سورس (Bertran 205B-10R، Spellman، Hauppauge، NY) سان ڳنڍيل هئا، هيٺيون بورڊ هميشه مثبت هو ۽ مٿيون بورڊ هميشه گرائونڊ (سچل) هو. چيمبر جون ڀتيون ايلومينيم ورق سان ڍڪيل آهن، جيڪو ذرڙن جي نقصان کي روڪڻ لاءِ برقي طور تي گرائونڊ ڪيو ويو آهي. چيمبر ۾ هڪ سيل ٿيل فرنٽ لوڊنگ دروازو آهي جيڪو ٽيسٽ جي مٿاڇري کي پلاسٽڪ ريڪ تي رکڻ جي اجازت ڏئي ٿو، انهن کي هيٺئين ڌاتو پليٽ تان کڻڻ لاءِ هاءِ وولٽيج مداخلت کان بچڻ لاءِ.
EPES ۾ EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي جو حساب هڪ اڳ ۾ تيار ڪيل پروٽوڪول جي مطابق ڪيو ويو هو جنهن جي تفصيل ضمني شڪل S111 ۾ ڏنل آهي.
ڪنٽرول چيمبر جي طور تي، سلنڈرڪ چيمبر ذريعي ٻيو وهڪرو EPES سسٽم سان سيريز ۾ ڳنڍيل آهي جيڪو EWNS کي هٽائڻ لاءِ هڪ وچولي HEPA فلٽر استعمال ڪري ٿو. جيئن شڪل 2c ۾ ڏيکاريل آهي، EWNS ايروسول کي سيريز ۾ ڳنڍيل ٻن چيمبرن ذريعي پمپ ڪيو ويو. ڪنٽرول روم ۽ EPES جي وچ ۾ فلٽر ڪنهن به باقي EWNS کي هٽائي ٿو جنهن جي نتيجي ۾ ساڳيو درجه حرارت (T)، نسبتي نمي (RH) ۽ اوزون جي سطح پيدا ٿئي ٿي.
اهم کاڌي مان پيدا ٿيندڙ مائڪروجنزم تازي پيداوار کي آلوده ڪرڻ لاءِ مليا آهن جهڙوڪ ايسچريچيا ڪولي (ATCC #27325)، هڪ فيڪل انڊيڪيٽر، سالمونيلا انٽريڪا (ATCC #53647)، هڪ کاڌي مان پيدا ٿيندڙ پيٿوجن، ليسٽريا انوڪووا (ATCC #33090)، جيڪو پيٿوجنڪ ليسٽريا مونوسائيٽوجينز جو متبادل آهي.، خراب ٿيندڙ خمير جي متبادل طور تي Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098)، ۽ وڌيڪ مزاحمتي زنده بيڪٽيريا جي طور تي Mycobacterium parafortuitous (ATCC #19686) ATCC (Manassas، Virginia) کان خريد ڪيا ويا.
پنهنجي مقامي مارڪيٽ مان نامياتي انگور جي ٽماٽن جا دٻا بي ترتيب خريد ڪريو ۽ استعمال تائين 4°C تي فرج ۾ رکو (3 ڏينهن تائين). هڪ سائيز سان تجربو ڪرڻ لاءِ ٽماٽا چونڊيو، تقريبن 1/2 انچ قطر ۾.
انڪيوبيشن، انوڪيوليشن، ايڪسپوزر ۽ ڪالوني ڳڻپ لاءِ پروٽوڪول اسان جي پوئين اشاعتن ۾ تفصيل سان بيان ڪيا ويا آهن ۽ ضمني ڊيٽا 11 ۾ تفصيل سان بيان ڪيا ويا آهن. EWNS جي ڪارڪردگي جو جائزو 40,000 #/cm3 تي 45 منٽن لاءِ انوڪيوليشن ٿيل ٽماٽن کي بي نقاب ڪندي ڪيو ويو. مختصر طور تي، وقت t = 0 منٽ تي، بچيل مائڪروجنزمن جو جائزو وٺڻ لاءِ ٽي ٽماٽا استعمال ڪيا ويا. ٽي ٽماٽا EPES ۾ رکيا ويا ۽ 40,000 #/cc تي EWNS جي سامهون رکيا ويا (EWNS بي نقاب ٽماٽا) ۽ ٽي ٻيا ڪنٽرول چيمبر (ڪنٽرول ٽماٽا) ۾ رکيا ويا. ٽماٽن جي ڪنهن به گروپ کي اضافي پروسيسنگ جي تابع نه ڪيو ويو. EWNS جي اثر جو جائزو وٺڻ لاءِ EWNS-بي نقاب ٽماٽا ۽ ڪنٽرول 45 منٽن کان پوءِ هٽايا ويا.
هر تجربو ٽن حصن ۾ ڪيو ويو. ڊيٽا جو تجزيو ضمني ڊيٽا ۾ بيان ڪيل پروٽوڪول مطابق ڪيو ويو.
اي. ڪولي، اينٽروبيڪٽر، ۽ ايل. انوڪووا بيڪٽيريا جا نمونا جيڪي EWNS (45 منٽ، EWNS ايروسول ڪنسنٽريشن 40,000 #/cm3) جي سامهون آيا ۽ بي نقاب ٿيا، انهن کي غير فعال ٿيڻ جي طريقن جو جائزو وٺڻ لاءِ پيليٽ ڪيو ويو. 0.1 M سوڊيم ڪيڪوڊائليٽ محلول (pH 7.4) ۾ ڪمري جي حرارت تي 2 ڪلاڪن لاءِ پرسيپيٽ کي 2.5٪ گلوٽاراالڊيهائيڊ، 1.25٪ پيرافارمالڊيهائيڊ ۽ 0.03٪ پڪرڪ ايسڊ جي فڪسيٽيوٽ سان مقرر ڪيو ويو. ڌوئڻ کان پوءِ، انهن کي 1٪ آسيئم ٽيٽرو آڪسائيڊ (OsO4)/1.5٪ پوٽاشيم فيروسائنائيڊ (KFeCN6) سان 2 ڪلاڪن لاءِ مقرر ڪيو ويو، پاڻي سان 3 ڀيرا ڌوئي ويو ۽ 1٪ يورينيل ايسٽيٽ ۾ 1 ڪلاڪ لاءِ انڪيوبيٽ ڪيو ويو، پوءِ پاڻي سان ٻه ڀيرا ڌوئي ويو. بعد ۾ ڊيهائيڊريشن 10 منٽ هر هڪ 50٪، 70٪، 90٪، 100٪ الڪوحل. پوءِ نمونن کي پروپيلين آڪسائيڊ ۾ 1 ڪلاڪ لاءِ رکيو ويو ۽ پروپيلين آڪسائيڊ ۽ TAAP ايپون (ماريويڪ ڪينيڊا انڪارپوريٽڊ سينٽ لارينٽ، CA) جي 1:1 مرکب سان متاثر ڪيو ويو. نمونن کي TAAB ايپون ۾ شامل ڪيو ويو ۽ 48 ڪلاڪن لاءِ 60 ° C تي پوليمرائيز ڪيو ويو. علاج ٿيل گرينولر رال کي TEM پاران JEOL 1200EX (JEOL، ٽوڪيو، جاپان) استعمال ڪندي ڪٽيو ويو ۽ تصور ڪيو ويو، هڪ روايتي ٽرانسميشن اليڪٽران خوردبيني جيڪو AMT 2k CCD ڪئميرا سان ليس هو (ايڊوانسڊ مائڪروسڪوپي ٽيڪنڪس، ڪارپوريشن، ووبرن، ايم اي، آمريڪا).
سڀئي تجربا ٽن نقلن ۾ ڪيا ويا. هر وقت جي نقطي لاءِ، بيڪٽيريا ڌوئڻ کي ٽن نقلن ۾ پليٽ ڪيو ويو، جنهن جي نتيجي ۾ هر نقطي تي ڪل نو ڊيٽا پوائنٽس هئا، جن جو سراسري ان خاص جاندار لاءِ بيڪٽيريا ڪنسنٽريشن طور استعمال ڪيو ويو. معياري انحراف کي ماپ جي غلطي طور استعمال ڪيو ويو. سڀئي پوائنٽس ڳڻيا ويا.
t = 0 منٽ جي مقابلي ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن ۾ گهٽتائي جو لاگارٿم هيٺ ڏنل فارمولا استعمال ڪندي ڳڻيو ويو:
جتي C0 ڪنٽرول نموني ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي 0 وقت تي (يعني مٿاڇري سڪي وڃڻ کان پوءِ پر چيمبر ۾ رکڻ کان اڳ) ۽ Cn بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي n منٽن جي نمائش کان پوءِ مٿاڇري تي.
45 منٽن جي نمائش واري عرصي دوران بيڪٽيريا جي قدرتي تباهي جو حساب رکڻ لاءِ، لاگ-ريڊڪشن کي 45 منٽن تي ڪنٽرول جي مقابلي ۾ هيٺ ڏنل حساب سان پڻ ڳڻيو ويو:
جتي Cn وقت n تي ڪنٽرول نموني ۾ بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي ۽ Cn-ڪنٽرول وقت n تي ڪنٽرول بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن آهي. ڊيٽا ڪنٽرول جي مقابلي ۾ لاگ گھٽائڻ جي طور تي پيش ڪيا ويا آهن (ڪوبه EWNS نمائش نه).
مطالعي دوران، ٽيلر ڪون ٺهڻ، ٽيلر ڪون استحڪام، EWNS پيداوار استحڪام، ۽ ٻيهر پيداوار جي لحاظ کان سوئي ۽ ڪائونٽر اليڪٽروڊ جي وچ ۾ وولٽيج ۽ فاصلي جي ڪيترن ئي ميلاپن جو جائزو ورتو ويو. مختلف ميلاپ ضمني جدول S1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. مڪمل مطالعي لاءِ ٻه ڪيس چونڊيا ويا هئا جيڪي مستحڪم ۽ ٻيهر پيدا ٿيندڙ خاصيتون ڏيکارين ٿا (ٽيلر ڪون، EWNS پيداوار، ۽ وقت سان گڏ استحڪام). شڪل 3 تي ٻن ڪيسن لاءِ ROS جي چارج، سائيز ۽ مواد تي نتيجا ڏيکاريا ويا آهن. نتيجن کي جدول 1 ۾ پڻ خلاصو ڪيو ويو آهي. حوالي لاءِ، شڪل 3 ۽ جدول 1 ۾ اڳ ۾ ٺهيل غير اصلاح ٿيل EWNS8، 9، 10، 11 (بيس لائن-EWNS) جون خاصيتون شامل آهن. ٻه-ٽيل ٽي-ٽيسٽ استعمال ڪندي شمارياتي اهميت جي حسابن کي ضمني جدول S2 ۾ ٻيهر شايع ڪيو ويو آهي. ان کان علاوه، اضافي ڊيٽا ۾ ڪائونٽر اليڪٽروڊ نموني سوراخ قطر (D) جي اثر ۽ زميني اليڪٽروڊ ۽ سوئي جي نوڪ (L) جي وچ ۾ فاصلو (ضمني انگ اکر S2 ۽ S3) شامل آهن.
(a–c) AFM سائيز جي ورڇ. (d–f) مٿاڇري جي چارج جي خاصيت. (g) ROS ۽ ESR جي خاصيت.
اهو پڻ نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته مٿين سڀني حالتن لاءِ، ماپيل آئنائيزيشن ڪرنٽ 2-6 µA جي حد ۾ هئا، ۽ وولٽيج -3.8 کان -6.5 kV جي حد ۾ هئا، جنهن جي نتيجي ۾ هن سنگل ٽرمينل EWNS لاءِ بجلي جو استعمال 50 ميگاواٽ کان گهٽ هو. . جنريشن ماڊل. جيتوڻيڪ EWNS کي اعليٰ دٻاءُ هيٺ ٺهيل ڪيو ويو هو، اوزون جي سطح تمام گهٽ هئي، ڪڏهن به 60 ppb کان وڌيڪ نه هئي.
ضمني شڪل S4 ۾ ترتيب وار [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] ۽ [-3.8 kV، 0.5 سينٽي ميٽر] منظرنامي لاءِ نقلي برقي ميدان ڏيکاريا ويا آهن. منظرنامي [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] ۽ [-3.8 kV، 0.5 سينٽي ميٽر] مطابق ميدانن کي ترتيب وار 2 × 105 V/m ۽ 4.7 × 105 V/m طور ڳڻيو ويو آهي. اهو توقع ڪئي وڃي ٿي، ڇاڪاڻ ته ٻئي صورت ۾ وولٽيج جو فاصلي سان تناسب تمام گهڻو آهي.
شڪل 3a، b ۾ AFM8 سان ماپيل EWNS قطر ڏيکاريو ويو آهي. [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] منظرنامي لاءِ سراسري EWNS قطر ترتيب وار 27 nm ۽ 19 nm طور ڳڻيا ويا. ڪيسن [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] لاءِ تقسيم جي جاميٽري معياري انحراف ترتيب وار 1.41 ۽ 1.45 آهن، جيڪي هڪ تنگ سائيز جي تقسيم کي ظاهر ڪن ٿا. سراسري سائيز ۽ جاميٽري معياري انحراف ٻئي بيس لائين-EWNS جي تمام ويجهو آهن، ترتيب وار 25 nm ۽ 1.41 آهن. شڪل 3c ۾ ساڳين حالتن هيٺ ساڳي طريقي سان ماپيل بيس لائين EWNS جي سائيز جي تقسيم ڏيکاري ٿي.
شڪل 3d تي، e چارج جي خاصيت جا نتيجا ڏيکاري ٿو. ڊيٽا ڪنسنٽريشن (#/cm3) ۽ ڪرنٽ (I) جي 30 هڪ ئي وقت ماپن جي سراسري ماپون آهن. تجزيو ڏيکاري ٿو ته EWNS تي سراسري چارج [-6.5 kV، 4.0 cm] ۽ [-3.8 kV، 0.5 cm] لاءِ ترتيب وار 22 ± 6 e- ۽ 44 ± 6 e- آهي. بيس لائين-EWNS (10 ± 2 e-) جي مقابلي ۾، انهن جي مٿاڇري جي چارج خاص طور تي وڌيڪ آهي، [-6.5 kV، 4.0 cm] منظرنامي کان ٻه ڀيرا ۽ [-3 .8 kV، 0.5 cm] کان چار ڀيرا. 3f بنيادي EWNS ادائيگي جي ڊيٽا ڏيکاري ٿو.
EWNS نمبر ڪنسنٽريشن نقشن (ضمني شڪلون S5 ۽ S6) مان، اهو ڏسي سگهجي ٿو ته [-6.5 kV، 4.0 cm] منظر ۾ [-3.8 kV، 0.5 cm] منظر جي ڀيٽ ۾ ذرڙن جي تعداد تمام گهڻي آهي. اهو پڻ ياد رکڻ گهرجي ته EWNS نمبر ڪنسنٽريشن کي 4 ڪلاڪن تائين مانيٽر ڪيو ويو (ضمني شڪلون S5 ۽ S6)، جتي EWNS نسل جي استحڪام ٻنهي صورتن ۾ ذرڙن جي تعداد ڪنسنٽريشن جي ساڳي سطح ڏيکاري.
شڪل 3g [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] تي بهتر ڪيل EWNS لاءِ ڪنٽرول (پس منظر) گھٽائڻ کان پوءِ EPR اسپيڪٽرم ڏيکاري ٿي. ROS اسپيڪٽرم جو مقابلو اڳ ۾ شايع ٿيل پيپر ۾ EWNS بيس لائين سان پڻ ڪيو ويو آهي. اسپن ٽريپ سان رد عمل ڪندڙ EWNS جو حساب ڪيل تعداد 7.5 × 104 EWNS/s آهي، جيڪو اڳ ۾ شايع ٿيل بيس لائين-EWNS8 سان ملندڙ جلندڙ آهي. EPR اسپيڪٽرا واضح طور تي ٻن قسمن جي ROS جي موجودگي کي ظاهر ڪيو، جتي O2- غالب هو، جڏهن ته OH• گهٽ مقدار ۾ موجود هو. ان کان علاوه، چوٽي جي شدت جي سڌي مقابلي مان ظاهر ٿيو ته بهتر ڪيل EWNS ۾ بيس لائين EWNS جي مقابلي ۾ ROS مواد تمام گهڻو هو.
شڪل 4 تي EPES ۾ EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي ڏيکاري ٿي. ڊيٽا کي ٽيبل I ۾ پڻ خلاصو ڪيو ويو آهي ۽ اصل EWNS ڊيٽا سان مقابلو ڪيو ويو آهي. EUNS جي ٻنهي ڪيسن لاءِ، جمع ڪرڻ 100٪ جي ويجهو هو جيتوڻيڪ 3.0 kV جي گهٽ وولٽيج تي. عام طور تي، 3.0 kV سطح جي چارج جي تبديلي کان سواءِ 100٪ جمع ڪرڻ حاصل ڪرڻ لاءِ ڪافي آهي. ساڳئي حالتن ۾، بيس لائين-EWNS جي جمع ڪرڻ جي ڪارڪردگي صرف 56٪ هئي گهٽ چارج جي ڪري (اوسط 10 اليڪٽران في EWNS).
شڪل 5 ۽ جدول 2 ٽماٽن جي مٿاڇري تي لڳ ڀڳ 40,000 #/cm3 EWNS جي نمائش کان پوءِ 45 منٽن لاءِ بهترين منظرنامي [-6.5 kV، 4.0 سينٽي ميٽر] جي تحت انوڪيوليشن ٿيل مائڪروجنزمن جي غير فعال ٿيڻ جي درجي جو خلاصو پيش ڪن ٿا. انوڪيوليشن ٿيل E. coli ۽ L. innocua 45 منٽن جي نمائش کان پوءِ 3.8 لاگ جي اهم گهٽتائي ڏيکاري. ساڳئي حالتن ۾، S. enterica 2.2 لاگ جي گهٽ لاگ گهٽتائي ڏيکاري، جڏهن ته S. cerevisiae ۽ M. parafortuitum 1.0 لاگ گهٽتائي ڏيکاري.
اليڪٽران مائڪروگرافس (شڪل 6) جيڪي E. coli، Salmonella enterica، ۽ L. innocua سيلز ۾ EWNS جي ڪري پيدا ٿيندڙ جسماني تبديلين کي ظاهر ڪن ٿا جيڪي غير فعال ٿيڻ جو سبب بڻجن ٿا. ڪنٽرول بيڪٽيريا سيل جھلي کي برقرار ڏيکاريو، جڏهن ته ظاهر ٿيل بيڪٽيريا ٻاهرين جھلي کي نقصان پهچايو هو.
ڪنٽرول ۽ ظاهر ٿيل بيڪٽيريا جي اليڪٽران خوردبيني تصوير جھلي جي نقصان کي ظاهر ڪيو.
بهتر ڪيل EWNS جي جسماني ڪيميڪل خاصيتن تي ڊيٽا مجموعي طور تي ڏيکاري ٿو ته EWNS خاصيتون (مٿاڇري چارج ۽ ROS مواد) اڳ ۾ شايع ٿيل EWNS بيس لائين ڊيٽا 8,9,10,11 جي مقابلي ۾ خاص طور تي بهتر ڪيون ويون آهن. ٻئي طرف، انهن جي سائيز نانو ميٽر رينج ۾ رهي، جيڪا اڳ ۾ شايع ٿيل نتيجن سان تمام گهڻي ملندڙ جلندڙ آهي، انهن کي ڊگهي عرصي تائين هوا ۾ رهڻ جي اجازت ڏئي ٿي. مشاهدو ڪيل پولي ڊسپرسٽي کي مٿاڇري جي چارج ۾ تبديلين ذريعي بيان ڪري سگهجي ٿو، جيڪي ريلي اثر، بي ترتيبي، ۽ EWNS جي امڪاني ضم جي شدت کي طئي ڪن ٿا. جڏهن ته، جيئن نيلسن ۽ ٻين طرفان تفصيل سان بيان ڪيو ويو آهي.22، اعلي سطحي چارج پاڻي جي بوند جي مٿاڇري جي توانائي / ٽينشن کي مؤثر طريقي سان وڌائي بخارات کي گھٽائي ٿو. هي نظريو تجرباتي طور تي اسان جي پوئين اشاعت ۾ مائڪروڊروپلٽس 22 ۽ EWNS لاءِ تصديق ڪئي وئي هئي. اوور ٽائيم جو نقصان پڻ سائيز کي متاثر ڪري سگهي ٿو ۽ مشاهدو ڪيل سائيز جي ورڇ ۾ حصو وٺي سگهي ٿو.
ان کان علاوه، هر ڍانچي جو چارج تقريبن 22-44 e- آهي، حالتن تي منحصر آهي، جيڪو بنيادي EWNS جي مقابلي ۾ تمام گهڻو وڌيڪ آهي، جنهن ۾ هر ڍانچي جو سراسري چارج 10 ± 2 اليڪٽران آهي. بهرحال، اهو نوٽ ڪيو وڃي ته هي EWNS جو سراسري چارج آهي. سيٽو ۽ ٻيا. اهو ڏيکاريو ويو آهي ته چارج هڪجهڙائي نه آهي ۽ لاگ-نارمل ورڇ جي پيروي ڪري ٿو 21. اسان جي پوئين ڪم جي مقابلي ۾، مٿاڇري جي چارج کي ٻيڻو ڪرڻ EPES سسٽم ۾ جمع ڪارڪردگي کي تقريبن 100%11 تائين ٻيڻو ڪري ٿو.