Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт. Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз. Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез). Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Күптән түгел ясалма су наноструктураларын (EWNS) кулланып нанотехнологиягә нигезләнгән химиксыз антимикробиаль платформа эшләнде. EWNS өслек зарядына ия һәм реактив кислород төрләренә бай (ROS), алар микроорганизмнар белән үзара бәйләнештә булырга һәм активлаштырырга мөмкин, шул исәптән азык-төлек патогеннары. Монда күрсәтелгән, синтез вакытында аларның үзлекләре антибактериаль потенциалын тагын да арттыру өчен яхшы көйләнергә һәм оптимальләштерелергә мөмкин. EWNS лаборатория платформасы синтез параметрларын үзгәртеп EWNS үзлекләрен яхшы көйләү өчен эшләнгән. EWNS үзлекләренә характеристика (корылма, зурлык, ROS эчтәлеге) заманча аналитик ысуллар ярдәмендә башкарылды. Моннан тыш, Эшеричия коли, Сальмонелла энтерика, Листерия иннукуа, Микобактерия пара фортитумы, һәм Сакаромайц церевисиясе кебек микроорганизмнар органик йөзем помидорлары өстенә микробиаль инактивлаштыру потенциалын бәяләделәр. Монда китерелгән нәтиҗәләр шуны күрсәтә: EWNS үзлекләре синтез вакытында яхшы көйләнергә мөмкин, нәтиҗәдә инактивлаштыру эффективлыгы тиз арта. Аерым алганда, өслек корылмасы дүрт факторга артты, һәм ROS эчтәлеге артты. Микробиаль чыгару дәрәҗәсе микробиаль яктан бәйләнгән һәм 40,000 # / cm3 EWNS аэрозол дозасына 45 минут тәэсир иткәннән соң 1,0 дән 3,8 бүрәнәгә кадәр.
Микробиаль пычрану - патоген яки аларның токсиннары ашау аркасында килеп чыккан азык-төлек авыруларының төп сәбәбе. Азык-төлек белән бәйле авырулар якынча 76 миллион авыру, 325,000 больницада һәм 5000 АКШ-та гына үлә1. Моннан тыш, АКШ Авыл хуҗалыгы Департаменты (USDA) яңа продуктларны куллануны арттыру Америка Кушма Штатларында хәбәр ителгән барлык азык-төлек авыруларының 48 проценты өчен җаваплы дип саный. Кушма Штатларда азык-төлек белән бәйле патогеннардан авыру һәм үлем бәясе бик югары, авыруларны контрольдә тоту һәм профилактикалау үзәкләре (CDC) елына 15,6 миллиард АКШ долларыннан артык бәяли.
Хәзерге вакытта азык-төлек куркынычсызлыгын тәэмин итү өчен химик4, нурланыш 5 һәм термик6 антимонополь интервенцияләр, нигездә, җитештерү критикасы чикләнгән контроль пунктларында (гадәттә урып-җыюдан соң һәм / яки упаковка вакытында) тормышка ашырылмыйча, яңа продуктлар аркылы пычрануга дучар ителәләр. Аз тәэсир һәм бәя.
Нанотехнологиягә нигезләнгән химиксыз антимикробиаль платформа күптән түгел ясалма су наноструктуралары (EWNS) ярдәмендә өслектә һәм һавада бактерияләрне инактивлаштыру өчен эшләнде. EVNS синтезы өчен ике параллель процесс кулланылды: электроспрай һәм су ионизациясе (1а рәсем). EWNS моңа кадәр уникаль физик һәм биологик үзлекләр җыелмасы булганлыгы күрсәтелде8,9,10. EWNS структурасына уртача 10 электрон һәм уртача нанометр зурлыгы 25 нм (1б рәсем, в) 8,9,10. Моннан тыш, электрон спин резонансы (ESR) күрсәтте, EWNS күп күләмдә реактив кислород төрләрен (ROS), нигездә гидроксил (OH •) һәм супероксид (O2-) радикалларын (1с рәсем) 8 күрсәтте. EWNS озак вакыт һавада калды һәм һавада асылган һәм өслектә булган микроблар белән бәрелешә ала, аларның ROS йөкләнешен китерә һәм микробиаль инактивациягә китерә (1-нче рәсем). Элегерәк үткәрелгән тикшеренүләр шулай ук ​​күрсәтте: EWNS төрле грамм-тискәре һәм грамм-позитив бактерияләр белән үзара бәйләнештә булырга мөмкин, шул исәптән микобактерия, өслектә һәм һавада8,9. Электрон микроскопия тапшыру инактивлаштыру күзәнәк мембранасының өзелүеннән килеп чыкканын күрсәтте. Моннан тыш, кискен ингаляция тикшеренүләре күрсәткәнчә, югары дозалар EWNS үпкә зарарына яки ялкынсынуга китерми8.
а) Электроспрай сыеклык һәм счетчик электрод булган капилляр арасында югары көчәнеш кулланылганда барлыкка килә. б) volгары көчәнешне куллану ике төрле күренешкә китерә: (i) су электроспрайлау һәм (ii) EWNS тозагында реактив кислород төрләре (ионнар) барлыкка килү. в) EWNSның уникаль структурасы. г) EWNS наноскаль табигате аркасында бик мобиль һәм һавада булган патогеннар белән үзара бәйләнештә булырга мөмкин.
Күптән түгел EWNS антимикробиаль платформаның яңа азык өслегендә булган микроорганизмнарны инактивлаштыру сәләте күрсәтелде. Шулай ук ​​күрсәтелде, EWNS өслек корылмасы электр кыры белән берлектә максатчан китерү өчен кулланыла ала. Иң мөһиме, Э.Коли һәм Листерия кебек төрле азык микроорганизмнарына каршы органик помидор эшчәнлегенең якынча 1,4 бүрәнәсенең өметле башлангыч нәтиҗәсе EWNS тәэсиренә 90 минут эчендә якынча 50,000 # / cm311 концентрациясендә күзәтелде. Моннан тыш, башлангыч органолептик бәяләү тестлары контроль помидор белән чагыштырганда органолептик эффект күрсәтмәде. Бу башлангыч инактивлаштыру нәтиҗәләре азык-төлек куркынычсызлыгын бик түбән EWNS дозасында 50,000 # / cc вәгъдә итә. карагыз, аңлашыла, югары инактивлаштыру потенциалы инфекция һәм бозылу куркынычын тагын да киметү өчен файдалы булыр.
Монда без синтез параметрларын яхшы көйләү һәм антибактериаль потенциалын арттыру өчен EWNS физикохимик үзлекләрен оптимальләштерү өчен EWNS буын платформасын эшкәртүгә юнәлтәчәкбез. Аерым алганда, оптимизация аларның өслек корылмаларын арттыруга юнәлтелгән (максатчан китерүне яхшырту өчен) һәм ROS эчтәлеген (инактивлаштыру эффективлыгын күтәрү). Заманча аналитик ысуллар кулланып, Э.Коли, С.Энтерика, Л. Иннукуа, С.
EVNS бер үк вакытта электроспрайинг һәм югары чисталык суын ионлаштыру белән синтезланган (18 МΩ см - 1). Электр атомизаторы 12 гадәттә сыеклыкларны һәм синтетик полимерны һәм керамик кисәкчәләрне 13 һәм контроль зурлыктагы 14 җепселләрне атомлаштыру өчен кулланыла.
Алдагы басмаларда күрсәтелгәнчә, 8, 9, 10, 11, гадәти экспериментта, металл капилляр белән җир асты счетчик электроды арасында югары көчәнеш кулланыла. Бу процесс вакытында ике төрле күренеш барлыкка килә: 1) электроспрай һәм 2) су ионлаштыру. Ике электрод арасында көчле электр кыры конденсацияләнгән су өслегендә тискәре корылмалар барлыкка китерә, нәтиҗәдә Тейлор конуслары барлыкка килә. Нәтиҗәдә, Райли теориясе буенча, зур зарядлы су тамчылары барлыкка килә, алар кечкенә кисәкчәләргә бүленүне дәвам итәләр16. Шул ук вакытта, көчле электр кыры кайбер су молекулаларының ярылуына һәм электроннарның (ионлаштыру) өзелүенә китерә, шуның белән күп күләмдә реактив кислород төрләре (ROS) 17 барлыкка килә. Бер үк вакытта ясалган ROS18 пакетлары EWNS эчендә тупланган (1с рәсем).
Инҗирдә. 2а бу тикшерүдә EWNS синтезында эшләнгән һәм кулланылган EWNS буын системасын күрсәтә. Ябык шешәдә сакланган чистартылган су Teflon трубасы аша (2 мм эчке диаметр) 30G дат басмас корыч энәгә (металл капилляр) ашатылды. 2б рәсемдә күрсәтелгәнчә, су агымы шешә эчендәге һава басымы белән идарә ителә. Энә Teflon консолына тоташтырылган, аны счетчик электродыннан билгеле бер ераклыкка кул белән көйләргә мөмкин. Счетчик электрод - үрнәк алу өчен уртасында тишекле алюминий диск. Счетчик электроды астында алюминий сайлау функциясе урнашкан, ул эксперименталь көйләүнең калган өлешенә сайлау порты аша тоташтырылган (2б рәсем). Барлык үрнәк компонентлар да кисәкчәләр үрнәген киметә алырлык корылма булдырмас өчен электр белән нигезләнгән.
а) инженерлы су наноструктурасы системасы (EWNS). б) иң мөһим параметрларны күрсәтүче үрнәк һәм электроспрай берәмлегенең кисемтәсе. в) бактерияләрне инактивлаштыру өчен эксперименталь көйләү.
Aboveгарыда тасвирланган EWNS буын системасы EWNS үзлекләрен яхшы көйләү өчен төп эш параметрларын үзгәртә ала. EWNS характеристикаларын яхшы көйләү өчен кулланылган көчәнешне (V), энә белән счетчик электрод (L), һәм су агымы (φ) капилляр аша көйләгез. [V (kV), L (см) символлары төрле комбинацияләрне белдерү өчен кулланыла. Билгеле бер комплектның тотрыклы Тейлор конусын алу өчен су агымын көйләгез [V, L]. Бу тикшерү максатыннан, счетчик электрод (D) аппертурасы 0,5 дюйм (1,29 см) итеп куелган.
Геометрия һәм асимметрия чикләнгәнлектән, электр кырының көчен беренче принциплардан исәпләп булмый. Моның урынына QuickField ™ программа тәэминаты (Свендборг, Дания) 19 электр кырын исәпләү өчен кулланылды. Электр кыры бертөрле түгел, шуңа күрә капилляр очындагы электр кырының бәясе төрле конфигурацияләр өчен белешмә кыйммәт буларак кулланылды.
Тикшеренү барышында берничә көчәнеш һәм энә белән счетчик электрод арасындагы комбинация Тейлор конусының формалашуы, Тейлор конусының тотрыклылыгы, EWNS җитештерү тотрыклылыгы һәм репродуктивлыгы ягыннан бәяләнде. Төрле комбинацияләр өстәмә таблицада S1 күрсәтелгән.
EWNS буын системасының чыгышы турыдан-туры Сканерлау Мобильлек Кисәкчәләре Сезерына (SMPS, модель 3936, TSI, Шоревью, Миннесота) кисәкчәләр саны концентрациясен үлчәү өчен тоташтырылган һәм Фарадай аэрозол электрометры белән кулланылган (TSI, модель 3068B, Shoreview, АКШ). MN) аэрозол агымнарын үлчәү өчен, безнең алдагы басмада күрсәтелгән9. СМПС та, аэрозол электрометры да агым тизлегендә 0,5 Л / мин (гомуми үрнәк агымы 1 Л / мин). Кисәкчәләр концентрацияләре һәм аэрозол агымнары 120 с өчен үлчәнде. Measлчәмне 30 тапкыр кабатлагыз. Аэрозолның гомуми корылмасы агымдагы үлчәүләрдән исәпләнә, һәм уртача EWNS корылмасы алынган EWNS кисәкчәләренең гомуми саныннан бәяләнә. EWNSның уртача бәясе (1) тигезләмәсе ярдәмендә исәпләнергә мөмкин:
монда IEl үлчәнгән ток, NSMPS - SMPS белән үлчәнгән сан концентрациясе, һәм lEl - электрометрга агым тизлеге.
Нисби дым (RH) өслек корылмасына тәэсир иткәнгә, эксперимент вакытында температура һәм (RH) 21 ° C һәм 45% даими сакланган.
EWNS күләмен һәм гомерен үлчәү өчен атом көче микроскопиясе (AFM), сыену MFP-3D (сыену тикшеренүләре, Санта Барбара, Калифорния) һәм AC260T зонасы (Олимп, Токио, Япония) кулланылды. AFM сканерлау ставкасы 1 Гц һәм сканер мәйданы 5 µm × 5 µm, 256 сканер сызыгы белән. Барлык рәсемнәр дә сыену программасын кулланып беренче заказ рәсемнәрен тигезләүгә дучар ителделәр (100 нм диапазоны булган маска һәм кичке 100 бусагасы).
Сайлау функциясен алып, миканың өслеген счетчик электродыннан 2,0 см ераклыкта урнаштырыгыз, кисәкчәләрнең берләшүе һәм мика өслегендә тәртипсез тамчылар барлыкка килмәсен өчен. EWNS яңа киселгән мика өслекләренә турыдан-туры кулланылды (Тед Пелла, Реддинг, Калифорния). Чәчкәннән соң, мика өслеге AFM ярдәмендә визуальләштерелде. Яңа киселгән моданың өслек контакт почмагы 0 ° ка якын, шуңа EWNS мика өслегендә гөмбәзле формада тарала20. Таралучы тамчыларның диаметры (а) һәм биеклеге (h) турыдан-туры AFM топографиясеннән үлчәнде һәм элек расланган метод ярдәмендә EWNS гөмбәзле диффузия күләмен исәпләү өчен кулланылды8. EVNS бортында бер үк күләм бар дип уйлап, эквивалент диаметрны (2) тигезләмәсеннән исәпләргә мөмкин:
Элегерәк эшләнгән ысул нигезендә EWNSда кыска гомерле радикал арадашчыларның булуын ачыклау өчен электрон спин резонансы (ESR) әйләнү тозагы кулланылды. Аэрозоллар 235 мм DEPMPO (5- (диетоксифосфорил) -5-метил-1-пирролин-Н-оксиды) булган эремә аша уздылар (Оксис Интернешнл Инк., Портланд, Орегон). Барлык EPR үлчәүләре Bruker EMX спектрометры (Bruker Instruments Inc. Биллерика, MA, АКШ) һәм яссы күзәнәк массивлары ярдәмендә башкарылды. Acquisit программа тәэминаты (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, АКШ) мәгълүмат җыю һәм анализлау өчен кулланылды. ROS характеристикасы эш шартлары җыелмасы өчен генә башкарылды [-6,5 кВ, 4,0 см]. EWNS концентрацияләре эффекторда EWNS югалтуын исәпкә алгач, SMPS ярдәмендә үлчәнде.
Озон дәрәҗәсе 205 Dual Beam Ozone Monitor ™ (2B Technologies, Boulder, Co) 8,9,10 ярдәмендә күзәтелде.
Барлык EWNS үзлекләре өчен үлчәү бәясе - үлчәү чарасы, һәм үлчәү хата - стандарт тайпылыш. Оптимальләштерелгән EWNS атрибутының бәясен EWNS базасының тиешле кыйммәте белән чагыштыру өчен t-тест үткәрелде.
2c рәсемдә элек эшләнгән һәм характерланган Электростатик явым-төшем системасы (EPES) күрсәтелә, алар EWNS11 өслекләренә юнәлтелергә мөмкин. EPES EWNS корылмасын көчле электр кыры белән берлектә максатның өслегендә "күрсәтү" өчен куллана. EPES системасының детальләре күптән түгел Pyrgiotakis һ.б. тарафыннан бастырылган. Шулай итеп, EPES 3D басма PVC камерасыннан тора, ике параллель дат басмаган корыч (304 дат басмас корыч, көзге белән бизәлгән) металл тәлинкәләр 15,24 см арада. Такталар тышкы югары көчәнеш чыганагына тоташтырылган (Бертран 205B-10R, Спелман, Хауппау, Нью-Йорк), аскы такта һәрвакыт уңай иде, өске такта гел җиргә (йөзә). Палата диварлары алюминий фольга белән капланган, ул кисәкчәләр югалмасын өчен электр белән җирләнгән. Палатада мөһерләнгән алгы йөкләү ишеге бар, ул сынау өслекләрен пластик стеналарга урнаштырырга мөмкинлек бирә, югары көчәнеш комачауламасын өчен, аларны металл тәлинкәдән күтәрә.
EPES-та EWNS-ның чүпләү эффективлыгы S111 өстәмә рәсемдә җентекләп алдан эшләнгән протокол буенча исәпләнде.
Контроль камера буларак, цилиндрик камера аша икенче агым EPW системасы белән EWNSны бетерү өчен арадаш HEPA фильтры белән тоташтырылган. Инҗирдә күрсәтелгәнчә. 2c, EWNS аэрозолы серияле тоташтырылган ике палата аша суыртылды. Контроль бүлмә белән EPES арасындагы фильтр шул ук температура (T), чагыштырмача дым (RH) һәм озон дәрәҗәсенә китергән калган EWNSны бетерә.
Эчеричия коли (ATCC 27 27325), фекаль күрсәткеч, Salmonella enterica (ATCC # 53647), азык-төлек белән бәйле патоген, Listeria innocua (ATCC 33 33090) кебек яңа продуктларны пычратучы мөһим микроорганизмнар табылды. , Сакаромайц церевисиясе (ATCC 40 4098) бозылган чүпрәгә альтернатива, һәм Микобактерия парафортуит (ATCC # 19686) чыдамрак тере бактерияләр буларак ATCC (Манас, Вирджиния) сатып алынган.
Organicирле базардан органик йөзем помидоры сандыкларын очраклы рәвештә сатып алыгыз һәм кулланганчы (3 көнгә кадәр) 4 ° C суыткыч. Диаметры якынча 1/2 дюйм булган тәҗрибә өчен помидорны сайлагыз.
Инкубация, прививка, экспозиция һәм колонияне санау өчен протоколлар алдагы басмаларыбызда җентекләп аңлатылды һәм 11 нче өстәмә мәгълүматта җентекләп аңлатылды. EWNS күрсәткече прививкаланган помидорны 45 минут эчендә 40,000 # / см3 белән бәяләде. Кыскасы, т = 0 мин вакытта, исән калган микроорганизмнарны бәяләү өчен өч помидор кулланылды. Өч помидор EPES-ка урнаштырылды һәм EWNS тәэсиренә 40,000 # / cc (EWNS помидор) һәм тагын өч контроль палатага урнаштырылды (контроль помидор). Помидор төркемнәренең берсе дә өстәмә эшкәртүгә дучар ителмәгән. EWNS тәэсирен бәяләү өчен EWNS помидоры һәм контроль 45 минуттан соң алынды.
Eachәр эксперимент өчпочмакта үткәрелде. Мәгълүмат анализы өстәмә мәгълүматларда тасвирланган протокол нигезендә башкарылды.
EWNS (45 мин, EWNS аэрозол концентрациясе 40,000 # / см3) һәм ачыкланмаган инакивация механизмнарын бәяләү өчен E. coli, Enterobacter, L. innocua бактерия үрнәкләре. Явым-төшем 2 сәгать эчендә бүлмә температурасында 0,1 М натрий какодилат эремәсендә (pH 7.4) 2,5% глютаральдегид, 1,25% параформалдегид һәм 0,03% пикрик кислотасы белән торгызылды. Hingынганнан соң, алар 1% осмий тетроксиды (OsO4) /1.5% калий ферроцяниды (KFeCN6) белән 2 сәг. Соңгы дегидрация 10 минутта һәрберсе 50%, 70%, 90%, 100% спирт. Аннары үрнәкләр 1 сәгать пропилен оксидына урнаштырылды һәм 1: 1 пропилен оксиды һәм TAAP Epon катнашмасы белән импреграцияләнде (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA). Samрнәкләр TAAB Epon эченә урнаштырылган һәм 60 сәгать эчендә 48 сәгать полимерлаштырылган. Дәваланган гранул резин TEM тарафыннан JEOL 1200EX (JEOL, Токио, Япония) ярдәмендә киселгән һәм визуальләштерелгән, AMT 2k CCD камерасы белән җиһазландырылган гадәти электрон микроскоп (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, MA, АКШ).
Барлык экспериментлар да өчпочмакта үткәрелде. Timeәрбер вакыт өчен бактерия юу өчпочмак белән капланган, нәтиҗәдә барлыгы тугыз мәгълүмат пункты барлыкка килгән, аларның уртача күләме шул организм өчен бактерия концентрациясе буларак кулланылган. Стандарт тайпылыш үлчәү хата буларак кулланылды. Барлык пунктлар санала.
T = 0 мин белән чагыштырганда бактерияләр концентрациясенең кимү логарифмасы түбәндәге формула ярдәмендә исәпләнде:
монда C0 - контроль үрнәгендәге бактерияләр концентрациясе 0 (ягъни өслеге кипкәннән соң, ләкин палатага урнаштырылганчы) һәм Cn - n минутлык тәэсирдән соң өслектә бактерияләр концентрациясе.
45 минутлык экспозиция чорында бактерияләрнең табигый деградациясен исәпкә алу өчен, Log-Reduction шулай ук ​​45 минутта контроль белән чагыштырганда түбәндәгечә исәпләнде:
Кайда C - контроль үрнәгендә бактерияләр концентрациясе, ә Cn-Контроль - n вакытында контроль бактерияләр концентрациясе. Мәгълүмат контроль белән чагыштырганда бүрәнәне киметү рәвешендә күрсәтелә (EWNS экспозициясе юк).
Тикшеренү барышында берничә көчәнеш һәм энә белән счетчик электрод арасындагы комбинация Тейлор конусының формалашуы, Тейлор конусының тотрыклылыгы, EWNS җитештерү тотрыклылыгы һәм репродуктивлыгы ягыннан бәяләнде. Төрле комбинацияләр өстәмә таблицада S1 күрсәтелгән. Ике очрак тотрыклы һәм репродуктив үзлекләрне күрсәтүче тулы өйрәнү өчен сайланды (Тейлор конусы, EWNS җитештерү, һәм вакыт белән тотрыклылык). Инҗирдә. 3 очракта ROS корылмасы, күләме һәм эчтәлеге нәтиҗәләре күрсәтелә. Нәтиҗәләр шулай ук ​​1-нче таблицада ясала. Белешмә өчен, 3-нче рәсем һәм 1-таблицада оптимизацияләнмәгән EWNS8, 9, 10, 11 (база-EWNS) үзләштерелгән. Ике койрыклы т-тест кулланып статистик әһәмияткә ия исәпләүләр өстәмә таблицада S2 бастырылды. Моннан тыш, өстәмә мәгълүмат счетчик электрод сайлау тишегенең диаметры (D) һәм җир электроды белән энә очының арасы (L) (S2 һәм S3 өстәмә рәсемнәр) тәэсирен өйрәнүне үз эченә ала.
(a - c) AFM зурлыгын бүлү. (d - f) faceир өсте корылмасы характеристикасы. g) ROS һәм ESRга характеристика.
Шунысын да әйтергә кирәк, югарыда күрсәтелгән барлык шартлар өчен үлчәнгән ионлаштыру агымнары 2-6 µA диапазонында, һәм көчәнешләр -3,8 - 6,5 кВ диапазонында, нәтиҗәдә 50 мВттан да ким булмаган бер терминал EWNS өчен энергия куллану нәтиҗәсендә. . буын модуле. EWNS югары басым астында синтезланган булса да, озон дәрәҗәсе бик түбән иде, беркайчан да 60 пб.
Өстәмә рәсем S4 [-6,5 кВ, 4,0 см] һәм [-3,8 кВ, 0,5 см] сценарийлары өчен симуляцияләнгән электр кырларын күрсәтә. Сценарийлар буенча кырлар [-6,5 кВ, 4,0 см] һәм [-3,8 кВ, 0,5 см] 2 × 105 V / m һәм 4,7 × 105 V / m итеп исәпләнә. Бу көтелергә тиеш, чөнки көчәнешнең дистанциягә мөнәсәбәте икенче очракта күпкә югарырак.
Инҗирдә. 3а, b AFM8 белән үлчәнгән EWNS диаметрын күрсәтә. [-6,5 кВ, 4,0 см] һәм [-3,8 кВ, 0,5 см] сценарийлар өчен уртача EWNS диаметрлары 27 нм һәм 19 нм дип исәпләнде. [-6,5 кВ, 4,0 см] һәм [-3,8 кВ, 0,5 см] өчен таратуларның геометрик стандарт тайпылышлары тиешенчә 1,41 һәм 1,45, бу тар күләмнең таралуын күрсәтә. Урта зурлык та, геометрик стандарт тайпылыш та EWNS базасына бик якын, тиешенчә 25 нм һәм 1,41. Инҗирдә. 3c бер үк шартларда бер үк ысул ярдәмендә үлчәнгән EWNS база күләменең бүленешен күрсәтә.
Инҗирдә. 3d, e корылма характеристика нәтиҗәләрен күрсәтә. Мәгълүматлар - бер үк вакытта 30 концентрациянең уртача үлчәве (# / см3) һәм ток (I). Анализ күрсәткәнчә, EWNS буенча уртача корылма 22 ± 6 e- һәм [-6,5 кВ, 4,0 см] һәм [-3,8 кВ, 0,5 см] өчен 44 ± 6 e-. Baseline-EWNS (10 ± 2 e-) белән чагыштырганда, аларның өслеге корылмасы шактый югарырак, [-6,5 кВ, 4,0 см] сценарийдан ике тапкыр һәм [-3 .8 кВ, 0,5 см] дүрт тапкыр. 3f төп EWNS түләү мәгълүматларын күрсәтә.
EWNS сан концентрация карталарыннан (S5 һәм S6 өстәмә рәсемнәр), [-6,5 кВ, 4,0 см] күренешнең кисәкчәләр саны [-3,8 кВ, 0,5 см] күренешенә караганда күпкә күбрәк булуын күрергә мөмкин. Шунысын да әйтергә кирәк, EWNS сан концентрацияләре 4 сәгатькә кадәр контрольдә тотылды (өстәмә рәсемнәр S5 һәм S6), монда EWNS буын тотрыклылыгы ике очракта да кисәкчәләр саны концентрациясенең бер үк дәрәҗәсен күрсәтте.
3-нче рәсемдә оптимальләштерелгән EWNS өчен контроль (фон) алудан соң EPR спектры күрсәтелә [-6.5 кВ, 4,0 см]. ROS спектры шулай ук ​​элек бастырылган кәгазьдә EWNS базасы белән чагыштырыла. Әйләнү тозагы белән реакцияләнгән EWNS саны 7,5 × 104 EWNS / s, бу алдан бастырылган Baseline-EWNS8 белән охшаган. EPR спектры O2 өстенлек иткән ике төр ROS булуын ачык күрсәтте, ә OH • аз күләмдә булганда. Моннан тыш, иң югары интенсивлыкны турыдан-туры чагыштыру күрсәтте, оптимальләштерелгән EWNS төп EWNS белән чагыштырганда ROS эчтәлеге шактый зур.
Инҗирдә. 4 EPW-та EWNS-ның чүпләү эффективлыгын күрсәтә. Мәгълүматлар шулай ук ​​I таблицада ясала һәм оригиналь EWNS мәгълүматлары белән чагыштырыла. Ике EUNS очраклары өчен дә 3.0 кВ түбән көчәнештә 100% ка якын иде. Гадәттә, 3.0 кВ өслек корылмасы үзгәрүенә карамастан, 100% чүплеккә ирешү өчен җитә. Шул ук шартларда, Baseline-EWNS-ның чүпләү эффективлыгы түбән корылма аркасында 56% тәшкил итте (EWNS өчен уртача 10 электрон).
5 нче рәсемдә һәм 2 нче таблицада оптималь сценарий буенча 45 минут эчендә якынча 40,000 # / cm3 EWNS тәэсиреннән соң помидор өслегендә прививкаланган микроорганизмнарның инакивация дәрәҗәсе ясала [-6.5 кВ, 4,0 см]. Эмоциональ Э.Коли һәм Л. Иннукуа 45 минутлык экспозициядән соң 3,8 бүрәнәнең сизелерлек кимүен күрсәттеләр. Шул ук шартларда, С.Энтерика 2,2 бүрәнәнең түбән кимүен күрсәтте, ә S. cerevisiae һәм M. parafortuitum 1,0 бүрәнәнең кимүен күрсәттеләр.
Электрон микрографлар (6-нчы рәсем) EWNS-ның Э.Коли, Сальмонелла энтерика һәм Л. иннукуа күзәнәкләрендә инакивациягә китергән физик үзгәрешләрне сурәтли. Контроль бактерияләр күзәнәк мембраналарын күрсәттеләр, шул ук вакытта ачыкланган бактерияләр тышкы мембраналарга зыян китерделәр.
Электрон микроскопик контроль һәм ачыкланган бактерияләр мембрананың зарарлыгын ачыкладылар.
Оптимальләштерелгән EWNS физикохимик үзлекләре турындагы мәгълүматлар EWNS үзлекләренең (өслек корылмасы һәм ROS эчтәлеге) алдан бастырылган EWNS база мәгълүматлары белән чагыштырганда сизелерлек яхшырганнарын күрсәтәләр8,9,10,11. Икенче яктан, аларның зурлыгы нанометр диапазонында калды, бу элек бастырылган нәтиҗәләргә бик охшаган, аларга озак вакыт һавада калырга мөмкинлек биргән. Күзәтелгән полидисперсия өслек корылмасының үзгәрүе белән аңлатыла ала, алар Райлей эффектының зурлыгын, очраклы булуын һәм EWNSның потенциаль кушылуын билгели. Ләкин, Nielsen et al.22 күрсәткәнчә, югары өслек корылмасы су өслегенең энергиясен / су төшүенең эффективлыгын арттырып, парлануны киметә. Бу теория микродроплетлар22 һәм EWNS өчен алдагы басмада эксперименталь рәвештә расланды8. Эштән артык вакытның югалуы зурлыкка тәэсир итә һәм күзәтелгән зурлык бүленешенә ярдәм итә ала.
Моннан тыш, структурага корылма якынча 22–44 e-, шартларга карап, төп EWNS белән чагыштырганда зуррак, структурасына уртача 10 ± 2 электрон зарядлы. Ләкин, әйтергә кирәк, бу EWNSның уртача корылмасы. Сето һ.б. Күрсәтелгәнчә, корылма бертөрле түгел һәм нормаль бүлү буенча бара21. Элекке эшебез белән чагыштырганда, өслек корылмасын икеләтә арттыру EPES системасында чүпләү эффективлыгын икеләтә 100% 11гә кадәр арттыра.