א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר ניצט אַן דערהייַנטיקטן בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירט קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועלן מיר רענדערן דעם וועבזייטל אָן סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
א קאַרוסעל וואָס ווײַזט דרײַ סליידס אין דער זעלבער צײַט. ניצט די "פֿריִעריקע" און "ווײַטער" קנעפּלעך צו גיין דורך דרײַ סליידס אין אַ צײַט, אָדער ניצט די "סליידער" קנעפּלעך אין סוף צו גיין דורך דרײַ סליידס אין אַ צײַט.
לעצטנס, איז אנטוויקלט געוואָרן אַ כעמישע-פֿרײַע אַנטימיקראָביאַלע פּלאַטפאָרמע באַזירט אויף נאַנאָטעכנאָלאָגיע ניצנדיק קינסטלעכע וואַסער נאַנאָסטרוקטורן (EWNS). EWNS האָבן אַ הויכע ייבערפֿלאַך אָפּצאָל און זענען זאַט מיט רעאַקטיווע זויערשטאָף מינים (ROS) וואָס קענען אינטעראַקטירן מיט און ינאַקטיווירן אַ צאָל מיקראָאָרגאַניזמען, אַרייַנגערעכנט עסן-געבוירענע פּאַטאָגענס. דאָ ווערט געוויזן אַז זייערע אייגנשאַפֿטן בעת ​​סינטעז קענען פֿײַן-טונד און אָפּטימיזירט ווערן צו ווײַטער פֿאַרבעסערן זייער אַנטיבאַקטיריעל פּאָטענציאַל. די EWNS לאַבאָראַטאָריע פּלאַטפאָרמע איז דיזיינד געוואָרן צו פֿײַן-טונדן די אייגנשאַפֿטן פֿון EWNS דורך ענדערן די סינטעז פּאַראַמעטערס. כאַראַקטעריזאַציע פֿון EWNS אייגנשאַפֿטן (לאָד, גרייס און אינהאַלט פֿון ROS) ניצנדיק מאָדערנע אַנאַליטישע מעטאָדן. אין דערצו, זענען זיי עוואַלויִרט געוואָרן פֿאַר זייער מיקראָביעל ינאַקטיוואַציע פּאָטענציאַל קעגן עסן-געבוירענע מיקראָאָרגאַניזמען ווי Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria innocuous, Mycobacterium paraaccidentum און Saccharomyces cerevisiae. די רעזולטאַטן וואָס ווערן דאָ פּרעזענטירט ווײַזן אַז די אייגנשאַפֿטן פֿון EWNS קענען פֿײַן-טונד ווערן בעת ​​סינטעז, וואָס רעזולטירט אין אַן עקספּאָנענציעלער פֿאַרגרעסערונג אין ינאַקטיוואַציע עפֿעקטיווקייט. אין באַזונדער, די ייבערפֿלאַך אָפּצאָל איז געוואַקסן מיט אַ פֿאַקטאָר פֿון פֿיר און די רעאַקטיווע זויערשטאָף מינים זענען געוואַקסן. די מיקראָביעלע באַזייַטיקונג קורס איז געווען מיקראָביעלי אָפענגיק און האט ריינדזשד פון 1.0 צו 3.8 לאָג נאָך אַ 45 מינוט ויסשטעלן צו אַן אַעראָסאָל דאָזע פון ​​40,000 #/cc EWNS.
מיקראָביאַלע קאָנטאַמינאַציע איז די הויפּט סיבה פון עסן-געבוירענע קראַנקייטן געפֿירט דורך די ינדזשעסטשאַן פון פּאַטאַדזשענס אָדער זייערע טאָקסין. אין די פאַרייניקטע שטאַטן אַליין, פאַראורזאַכט עסן-געבוירענע קראַנקייט וועגן 76 מיליאָן קראַנקייטן, 325,000 שפּיטאָל אַדמישאַנז, און 5,000 טויטפעלער יעדעס יאָר1. אין דערצו, שאַצט די פאַרייניקטע שטאַטן דעפּאַרטמענט פון אַגריקולטור (USDA) אַז געוואקסענע קאַנסאַמשאַן פון פרישע פּראָדוקטן איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר 48% פון אַלע געמאלדן עסן-געבוירענע קראַנקייטן אין די פאַרייניקטע שטאַטן2. די קאָסטן פון קראַנקייט און טויט געפֿירט דורך עסן-געבוירענע פּאַטאַדזשענס אין די פאַרייניקטע שטאַטן איז זייער הויך, שאַצט דורך די סענטערס פֿאַר קראַנקייט קאָנטראָל און פּרעווענשאַן (CDC) אויף מער ווי US$15.6 ביליאָן פּער יאָר3.
איצט, כעמישע4, ראַדיאַציע5 און טערמישע6 אַנטימיקראָביאַל אריינמישונגען צו ענשור עסן זיכערקייט ווערן מערסטנס דורכגעפירט ביי לימיטירטע קריטישע קאָנטראָל פונקטן (CCPs) צוזאמען די פּראָדוקציע קייט (געוויינטלעך נאָך שניט און/אָדער בעשאַס פּאַקקאַגינג) אלא ווי קאַנטיניואַסלי. אַזוי, זיי זענען אונטערטעניק צו קראָס-קאַנטאַמאַניישאַן. 7. בעסער קאָנטראָל פון עסן-געבוירענע קראַנקייטן און עסן פאַרדאָרבן ריקווייערז אַנטימיקראָביאַל אריינמישונגען וואָס קענען פּאָטענציעל זיין געווענדט אַריבער די פאַרם-צו-טיש קאָנטינעום בשעת רידוסינג ענווייראָנמענטאַל ימפּאַקט און קאָס.
לעצטנס, איז א כעמיקאל-פרייע, נאנאטעכנולוגיע-באזירטע אנטימיקראביאלע פלאטפארמע אנטוויקלט געווארן וואס קען אינאקטיווירן אויבערפלאך און לופט-געטראגענע באקטעריעס ניצנדיג קינסטלעכע וואסער נאנאסטרוקטורן (EWNS). EWNS איז סינטעזירט געווארן ניצנדיג צוויי פאראלעלע פראצעסן, עלעקטראשפריי און וואסער ייאניזאציע (פיגור 1א). פריערדיגע שטודיעס האבן געוויזן אז EWNS האבן א יוניקע סעט פון פיזישע און ביאלאגישע אייגנשאפטן8,9,10. EWNS האבן א דורכשניט פון 10 עלעקטראנען פער סטרוקטור און א דורכשניטליכע נאנאסקאלע גרייס פון 25 נ"מ (פיגור 1ב,ג)8,9,10. דערצו, עלעקטראן ספּין רעזאנאנץ (ESR) האט געוויזן אז EWNS אנטהאלט א גרויסע צאל רעאקטיווע זויערשטאף מינים (ROS), הויפטזעכליך הידראקסיל (OH•) און סופעראקסייד (O2-) ראדיקאלן (פיגור 1ג)8. EVNS איז אין דער לופט פאר א לאנגע צייט און קען קאלידירן מיט מיקראארגאניזמען וואס זענען סוספענדירט אין דער לופט און פאראן אויף דער אויבערפלאך, איבערגעבן זייער ROS לאסט און פאראורזאכן אינאקטיווירונג פון מיקראארגאניזמען (פיגור 1ד). די פריע שטודיעס האבן אויך געוויזן אז EWNS קען אינטעראַקטירן מיט און אינאַקטיווירן פארשידענע גראַם-נעגאַטיווע און גראַם-פּאָזיטיווע באַקטעריעס, אַרייַנגערעכנט מייקאָבאַקטעריעס, אויף ייבערפלאַכן און אין דער לופט. טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע האט געוויזן אז די אינאַקטיוואַציע איז געווען געפֿירט דורך דיסראַפּשאַן פון דער צעל מעמבראַנע. אין דערצו, אַקוטע ינאַליישאַן שטודיעס האָבן געוויזן אז הויך דאָזעס פון EWNS טאָן ניט פאַרשאַפן לונג שעדיקן אָדער אָנצינדונג 8.
(א) עלעקטראָשפּריץ פּאַסירט ווען אַ הויך וואָולטאַזש ווערט אַפּליצירט צווישן אַ קאַפּילאַר רער וואָס כּולל פליסיקייט און אַ קעגן-עלעקטראָד. (ב) די אַפּליצירונג פון הויך דרוק רעזולטירט אין צוויי פאַרשידענע דערשיינונגען: (i) עלעקטראָשפּריץ פון וואַסער און (ii) פאָרמירונג פון רעאַקטיווע זויערשטאָף מינים (יאָנען) טראַפּט אין די EWNS. (ג) די יינציקע סטרוקטור פון EWNS. (ד) צוליב זייער נאַנאָסקאַלע נאַטור, זענען EWNS זייער מאָביל און קענען ינטעראַקט מיט לופט-געטראָגענע פּאַטאַדזשענס.
די מעגלעכקייט פון דער EWNS אַנטימיקראָביאַל פּלאַטפאָרמע צו ינאַקטיווירן עסן-געבוירענע מיקראָאָרגאַניזמען אויף דער ייבערפלאַך פון פריש עסן איז אויך לעצטנס דעמאַנסטרירט געוואָרן. עס איז אויך געוויזן געוואָרן אַז די ייבערפלאַך אָפּצאָל פון EWNS אין קאָמבינאַציע מיט אַן עלעקטריש פעלד קען ווערן גענוצט צו דערגרייכן געצילטע עקספּרעס. דערצו, פאָרלייפיקע רעזולטאַטן פֿאַר אָרגאַנישע טאָמאַטאָס נאָך אַ 90 מינוט ויסשטעלן ביי אַן EWNS פון וועגן 50,000 #/cc. זענען געווען ענקערידזשינג, מיט פארשידענע עסן-געבוירענע מיקראָאָרגאַניזמען ווי E. coli און Listeria 11 באמערקט. אין דערצו, פאָרלייפיקע אָרגאַנאָלעפּטישע טעסץ האָבן געוויזן קיין סענסאָרי יפעקץ קאַמפּערד צו קאָנטראָל טאָמאַטאָס. כאָטש די ערשטע ינאַקטיוויישאַן רעזולטאַטן זענען ענקערידזשינג פֿאַר עסן זיכערקייַט אַפּלאַקיישאַנז אפילו ביי זייער נידעריק EWNS דאָסעס פון 50,000 #/cc. זע, איז עס קלאָר אַז אַ העכער ינאַקטיוויישאַן פּאָטענציעל וואָלט זיין מער נוציק צו ווייטער רעדוצירן די ריזיקירן פון ינפעקציע און פאַרדאָרבן.
דאָ וועלן מיר פאָקוסירן אונדזער פאָרשונג אויף דער אַנטוויקלונג פון אַן EWNS דזשענעריישאַן פּלאַטפאָרמע צו געבן מעגלעכקייט צו פײַן טונינג פון סינטעז פּאַראַמעטערס און אָפּטימיזאַציע פון ​​די פיזיקאָ-כעמישע אייגנשאַפטן פון EWNS צו פֿאַרבעסערן זייער אַנטיבאַקטיריעל פּאָטענציאַל. ספּעציעל, האָט די אָפּטימיזאַציע זיך קאָנצענטרירט אויף פאַרגרעסערן זייער ייבערפלאַך אָפּצאָל (צו פֿאַרבעסערן די צילגעריכטע עקספּרעס) און ROS אינהאַלט (צו פֿאַרבעסערן די עפֿעקטיווקייט פון ינאַקטיוואַציע). כאַראַקטעריזירן אָפּטימיזירטע פיזיקאָ-כעמישע אייגנשאַפטן (גרייס, אָפּצאָל און ROS אינהאַלט) מיט מאָדערנע אַנאַליטישע מעטאָדן און נוצן געוויינטלעכע עסן מיקראָאָרגאַניזמען ווי E. .
EVNS איז סינטעזירט געוואָרן דורך גלייכצייטיגע עלעקטראָשפּריצונג און יאָניזאַציע פון ​​הויך-ריינקייט וואַסער (18 MΩ cm–1). דער עלעקטרישער נעביולייזער 12 ווערט טיפּיש גענוצט פֿאַר דער אַטאָמיזאַציע פון ​​פליסיקייטן און דער סינטעז פון פּאָלימער און קעראַמישע פּאַרטיקלען 13 און פֿאַזערס 14 פון קאָנטראָלירטער גרייס.
ווי דעטאלירט אין פריערדיגע פובליקאציעס 8, 9, 10, 11, אין א טיפישן עקספערימענט, איז א הויכע וואלטאזש אנגעווענדעט געווארן צווישן א מעטאל קאפילאר און א געערדטן קאנטער-עלעקטראד. בעת דעם פראצעס פאסירן צוויי פארשידענע פענאמענען: i) עלעקטראשפריי און ii) וואסער יאניזאציע. א שטארק עלעקטריש פעלד צווישן די צוויי עלעקטראדן פאראורזאכט אז נעגאטיווע לאדונגען זאלן זיך אויפבויען אויף דער ייבערפלאך פון דעם קאנדענסירטן וואסער, וואס רעזולטירט אין דער פארמאציע פון ​​טיילער קאנוסן. אלס רעזולטאט ווערן געשאפן הויך-געלאדענע וואסער טראפלעך, וואס פארזעצן זיך צו צעברעכן אין קלענערע טיילכלעך, ווי אין דער ריילי טעאריע16. אין דער זעלבער צייט, פאראורזאכן שטארקע עלעקטרישע פעלדער אז עטליכע וואסער מאלעקולן זאלן זיך צושפאלטן און אפשניידן עלעקטראנען (יאניזירן), וואס פירט צו דער פארמאציע פון ​​א גרויסער צאל רעאקטיווע זויערשטאף סארטן (ROS)17. גלייכצייטיג גענערירטע ROS18 איז איינגעפאקט געווארן אין EWNS (פיגור 1c).
אויף פיגור 2א ווייזט מען די EWNS דזשענעריישאַן סיסטעם וואָס איז דעוועלאָפּעד און געניצט געוואָרן אין דער EWNS סינטעז אין דעם שטודיע. גערייניקט וואַסער, וואָס איז געווען געהאַלטן אין אַ פֿאַרמאַכטן פֿלאַש, איז געוואָרן געפֿיטערט דורך אַ טעפֿלאָן רער (2 מ"מ אינעווייניקסטער דיאַמעטער) אין אַ 30G ומבאַפלעקט שטאָל נאָדל (מעטאַל קאַפּילאַר). דער פֿלוס פֿון וואַסער ווערט קאָנטראָלירט דורך דעם לופֿט דרוק אינעווייניק פֿון דער פֿלאַש, ווי געוויזן אין פיגור 2ב. די נאָדל איז מאָנטירט אויף אַ טעפֿלאָן קאָנסאָלע און קען מאַנועל אַדזשאַסטירט ווערן צו אַ געוויסער דיסטאַנץ פֿון דער קאַונטער עלעקטראָד. דער קאַונטער עלעקטראָד איז אַ פּאָלירטער אַלומינום דיסק מיט אַ לאָך אין צענטער פֿאַר סאַמפּלינג. אונטערן קאַונטער עלעקטראָד איז אַן אַלומינום סאַמפּלינג טריכטער, וואָס איז פֿאַרבונדן צום רעשט פֿון דער עקספּערימענטאַלער סעטאַפּ דורך אַ סאַמפּלינג פּאָרט (פיגור 2ב). כּדי צו פֿאַרמייַדן אָפּזאַמלונג פֿון אָפּצאָל וואָס קען שטערן די אָפּעראַציע פֿון סאַמפּלער, זענען אַלע סאַמפּלער קאָמפּאָנענטן עלעקטריש געערדט.
(א) אינזשענירטע וואַסער נאַנאָסטרוקטור דזשענעריישאַן סיסטעם (EWNS). (ב) קוועַר-סעקשאַן פון די סאַמפּלער און עלעקטראָספּריי, ווייַזנדיק די מערסט וויכטיק פּאַראַמעטערס. (ג) עקספּערימענטאַלע סעטאַפּ פֿאַר באַקטעריע ינאַקטיוויישאַן.
די EWNS דזשענעריישאַן סיסטעם באַשריבן אויבן איז טויגעוודיק צו ענדערן שליסל אָפּערייטינג פּאַראַמעטערס צו פאַסילאַטייט פייַן טונינג פון די EWNS פּראָפּערטיעס. אַדזשאַסט די אַפּלייד וואָולטידזש (V), די דיסטאַנסע צווישן די נאָדל און די קאַונטער עלעקטראָד (L), און די וואַסער לויפן (φ) דורך די קאַפּילאַר צו פייַן טונינג די EWNS קעראַקטעריסטיקס. סימבאָל געניצט צו רעפּרעזענטירן פאַרשידענע קאָמבינאַציעס: [V (kV), L (cm)]. אַדזשאַסט די וואַסער לויפן צו באַקומען אַ סטאַביל טיילער קאָן פון אַ זיכער סכום [V, L]. פֿאַר די צוועקן פון דעם לערנען, די אַפּערטור דיאַמעטער פון די קאַונטער עלעקטראָד (D) איז געהאלטן ביי 0.5 אינטשעס (1.29 cm).
צוליב דער באגרענעצטער געאמעטריע און אסימעטריע, קען מען נישט אויסרעכענען די עלעקטרישע פעלד שטארקייט פון ערשטע פרינציפן. אנשטאט, איז די QuickField™ ווייכווארג (Svendborg, דענעמארק)19 גענוצט געווארן צו אויסרעכענען דאס עלעקטרישע פעלד. דאס עלעקטרישע פעלד איז נישט אייניג, ממילא איז דער ווערט פון דעם עלעקטרישן פעלד ביים שפיץ פון דער קאפילאר גענוצט געווארן אלס א רעפערענץ ווערט פאר פארשידענע קאנפיגוראציעס.
בעת דער שטודיע, זענען עטלעכע קאָמבינאַציעס פון וואָולטאַזש און דיסטאַנץ צווישן דער נאָדל און דעם קאָונטער-עלעקטראָד עוואַלויִרט געוואָרן אין טערמינען פון טיילער קאָן פאָרמאַציע, טיילער קאָן סטאַביליטעט, EWNS פּראָדוקציע סטאַביליטעט, און רעפּראָדוצירבאַרקייט. פֿאַרשידענע קאָמבינאַציעס ווערן געוויזן אין דער צוגאב טאַבעלע S1.
דער רעזולטאַט פון די EWNS דזשענעריישאַן סיסטעם איז געווען פארבונדן גלייך צו אַ סקאַנינג מאָביליטי פּאַרטיקל גרייס אַנאַליזער (SMPS, מאָדעל 3936, TSI, שאָרוויו, MN) פֿאַר פּאַרטיקל נומער קאָנצענטראַציע מעסטונג, ווי אויך צו אַן אַעראָסאָל פאַראַדיי עלעקטראָמעטער (TSI, מאָדעל 3068B, שאָרוויו, MN). ) פֿאַר אַעראָסאָל שטראָמען איז געמאסטן ווי באַשריבן אין אונדזער פריערדיקער פּובליקאַציע. ביידע די SMPS און די אַעראָסאָל עלעקטראָמעטער סאַמפּאַלד בייַ אַ לויפן קורס פון 0.5 ל/מינוט (גאַנץ סאַמפּל לויפן 1 ל/מינוט). די נומער קאָנצענטראַציע פון ​​פּאַרטיקאַלז און די אַעראָסאָל לויפן זענען געמאסטן פֿאַר 120 סעקונדעס. די מעסטונג איז ריפּיטיד 30 מאָל. באַזירט אויף קראַנט מעסטונגען, די גאַנץ אַעראָסאָל אָפּצאָל איז קאַלקיאַלייטיד און די דורכשניטלעך EWNS אָפּצאָל איז עסטימאַטעד פֿאַר אַ געגעבן גאַנץ נומער פון אויסגעקליבענע EWNS פּאַרטיקאַלז. די דורכשניטלעך קאָסטן פון EWNS קענען זיין קאַלקיאַלייטיד ניצן גלייכונג (1):
וואו IEl איז דער געמאסטענער קראַנט, NSMPS איז די דיגיטאַלע קאָנצענטראַציע געמאסטן מיט די SMPS, און φEl איז די לויפן קורס פּער עלעקטראָמעטער.
ווייל רעלאטיווע הומידיטי (RH) ווירקט אויף דער ייבערפלאך-לאדונג, זענען טעמפעראטור און (RH) געהאלטן געווארן קאנסטאנט בעת דעם עקספערימענט ביי 21°C און 45%, בהתאמה.
אטאמישע קראפט מיקראסקאפיע (AFM), Asylum MFP-3D (Asylum Research, סאנטא בארבארא, קאליפארניע) און AC260T פראבע (Olympus, טאקיא, יאפאן) זענען גענוצט געווארן צו מעסטן די גרייס און לעבנס-צייט פון די EWNS. די AFM סקענירן פרעקווענץ איז געווען 1 הערץ, די סקענירן שטח איז געווען 5 μm × 5 μm, און 256 סקענ ליניעס. אלע בילדער זענען אונטערגעווארפן געווארן צו 1טן ארדענונג בילד אויסריכטונג ניצנדיג Asylum ווייכווארג (מאסקע קייט 100 nm, טרעשאָולד 100 pm).
דער טעסט טריכטער איז אַוועקגענומען געוואָרן און די מישמאַ ייבערפלאַך איז געשטעלט געוואָרן אין אַ דיסטאַנץ פון 2.0 ס״מ פון דעם קאָונטער עלעקטראָד פֿאַר אַ דורכשניטלעכע צייט פון 120 סעקונדעס צו ויסמיידן פּאַרטיקל אַגלאָמעראַציע און פאָרמירונג פון ירעגולערע טראָפּלעך אויף דער מישמאַ ייבערפלאַך. EWNS איז געשפּריצט געוואָרן גלייך אויף דער ייבערפלאַך פון פריש געשניטענע מישמאַ (טעד פּעלאַ, רעדדינג, קאַליפאָרניע). בילד פון דער מישמאַ ייבערפלאַך גלייך נאָך AFM ספּאַטערינג. דער קאָנטאַקט ווינקל פון דער ייבערפלאַך פון פריש געשניטענע נישט-מאָדיפיצירטע מישמאַ איז נאָענט צו 0°, אַזוי EVNS איז פאַרשפּרייט אויף דער מישמאַ ייבערפלאַך אין דער פאָרעם פון אַ קופּאָל. דער דיאַמעטער (a) און הייך (h) פון די דיפיוזינג טראָפּלעך זענען געמאָסטן גלייך פון דער AFM טאָפּאָגראַפֿיע און געניצט צו רעכענען די EWNS קופּאָל דיפיוזשאַן באַנד מיט אונדזער פריער וואַלידירט מעטאָד. אַננעמענדיג אַז די אָנבאָרד EWNS האָבן די זעלבע באַנד, קען דער עקוויוואַלענט דיאַמעטער ווערן קאַלקיאַלייטיד מיט גלייכונג (2):
באַזירט אויף אונדזער פריער אַנטוויקלטער מעטאָדע, איז אַן עלעקטראָן ספּין רעזאָנאַנס (ESR) ספּין טראַפּ גענוצט געוואָרן צו דעטעקטירן די אנוועזנהייט פון קורץ-לעבעדיקע ראַדיקאַלע צווישן-פּראָדוקטן אין EWNS. אַעראָסאָלן זענען באַבלעד געוואָרן דורך אַ 650 μm Midget ספּאַרדזשער (Ace Glass, Vineland, NJ) וואָס האָט ענטהאַלטן אַ 235 mM לייזונג פון DEPMPO(5-(diethoxyphosphoryl)-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide) (Oxis International Inc.). Portland, Oregon). אַלע ESR מעסטונגען זענען דורכגעפירט געוואָרן מיט אַ Bruker EMX ספּעקטראָמעטער (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) און אַ פלאַך-פּאַנעל צעל. די Acquisit ווייכווארג (Bruker Instruments Inc. Billerica, MA, USA) איז גענוצט געוואָרן צו זאַמלען און אַנאַליזירן די דאַטן. באַשטימונג פון די קעראַקטעריסטיקס פון די ROS איז דורכגעפירט געוואָרן בלויז פֿאַר אַ סכום פון אָפּערייטינג באדינגונגען [-6.5 kV, 4.0 cm]. EWNS קאָנצענטראַציעס זענען געמאָסטן געוואָרן מיט די SMPS נאָך אַקאַונטינג פֿאַר EWNS פארלוסטן אין די ימפּאַקטאָר.
אָזאָן לעוועלס זענען מאָניטאָרירט געוואָרן מיט אַ 205 דואַל ביאַם אָזאָן מאָניטאָר™ (2B טעכנאָלאָגיעס, באָולדער, קאָלאָראַדאָ)8,9,10.
פֿאַר אַלע EWNS אייגנשאַפֿטן, ווערט דער דורכשניטלעכער ווערט גענוצט ווי דער מעסטונג ווערט, און די סטאַנדאַרט דעוויִאַציע ווערט גענוצט ווי דער מעסטונג טעות. ט-טעסטן זענען דורכגעפֿירט געוואָרן צו פֿאַרגלײַכן די ווערטן פֿון די אָפּטימיזירטע EWNS אַטריביוטן מיט די קאָרעספּאָנדירנדיקע ווערטן פֿון די באַזע EWNS.
פיגור 2c ווייזט א פריער אנטוויקלט און כאראקטעריזירט עלעקטראסטאטישע פרעציפאציע (EPES) "צוג" סיסטעם וואס קען גענוצט ווערן פאר צילגעריכטע איבערגעבונג פון EWNS אויף דער ייבערפלאך. EPES ניצט EVNS לאדונגען וואס קענען "געפירט" ווערן גלייך צו דער ייבערפלאך פון דער ציל אונטערן איינפלוס פון א שטארקן עלעקטרישן פעלד. פרטים פון דער EPES סיסטעם ווערן פרעזענטירט אין א פרישער פובליקאציע דורך פירגיאטאקיס עט אל. 11. אזוי, EPES באשטייט פון א 3D געדרוקטע PVC קאמער מיט קאנישע ענדס און אנטהאלט צוויי פאראלעלע נישט-ראסטיקע שטאל (304 נישט-ראסטיקע שטאל, שפיגל באדעקט) מעטאל פלאטעס אין צענטער 15.24 ס"מ אפגעטיילט. די ברעטער זענען פארבונדן צו אן עקסטערנער הויך וואלטאזש מקור (בערטראן 205B-10R, ספעלמאן, האופאוגע, ניו יארק), די אונטערשטע פלאט איז שטענדיג פארבונדן צו פאזיטיווער וואלטאזש, און די אויבערשטע פלאט איז שטענדיג פארבונדן צו גראונד (פלאוטינג גראונד). די קאמער ווענט זענען באדעקט מיט אלומיניום פויל, וואס איז עלעקטריש געארדנט צו פארמיידן פארטיקל פארלוסט. די קאמער האט א פארזיגלטע פראנט לאודינג טיר וואס ערלויבט טעסט ייבערפלאכן צו ווערן געשטעלט אויף פלאסטיק שטאנדן וואס הייבן זיי העכער די אונטערשטע מעטאל פלאט צו פארמיידן הויך וואלטאזש אריינמישונג.
די דעפּאָזיציע עפעקטיווקייט פון EWNS אין EPES איז געווען קאַלקיאַלייטיד לויט אַ פריער דעוועלאָפּעד פּראָטאָקאָל דעטאַלירט אין סאַפּלעמענטאַרי פיגור S111.
אלס א קאנטראל קאמער, איז א צווייטע צילינדרישע פלוס קאמער פארבונדן געווארן אין סעריע צום EPES סיסטעם, אין וועלכן א צווישנצייטלעכער HEPA פילטער איז גענוצט געווארן צו באזייטיגן EWNS. ווי געוויזן אין פיגור 2c, איז דער EWNS אייראזאל געפאמפט געווארן דורך צוויי איינגעבויטע קאמערן. דער פילטער צווישן דעם קאנטראל צימער און EPES באזייטיגט יעדן פארבליבענע EWNS, וואס רעזולטירט אין די זעלבע טעמפעראטור (T), רעלאטיווע הומידיטי (RH) און אזאן לעוועלס.
וויכטיקע עסן-געבוירענע מיקראָאָרגאַניזמען זענען געפונען געוואָרן צו קאַנטאַמאַנירן פרישע עסנוואַרג ווי E. coli (ATCC #27325), פעקאַל אינדיקאַטאָר, Salmonella enterica (ATCC #53647), עסן-געבוירענע פּאַטאַדזשען, Listeria harmless (ATCC #33090), סוראָגאַט פֿאַר פּאַטאַדזשעניק Listeria monocytogenes, דערייווד פון ATCC (מאַנאַסאַס, ווירדזשיניע) Saccharomyces cerevisiae (ATCC #4098), אַ פאַרטרעטער פֿאַר פאַרדאָרבן הייוון, און אַ מער קעגנשטעליק ינאַקטיווייטיד באַקטעריע, Mycobacterium paralucky (ATCC #19686).
קויפט צופעליגע שאכטלעך מיט ארגאנישע וויינטרויבן-טאמאטן פון אייער לאקאלן מארקעט און לייגט זיי אין פרידזשידער ביי 4°C ביזן געברויך (ביז 3 טעג). די עקספערימענטאלע טאמאטן זענען אלע געווען די זעלבע גרייס, בערך 1/2 אינטש אין דיאמעטער.
די קולטור, אינאקולאציע, אויסשטעלונג, און קאלאני צייל פראטאקאלן זענען דעטאלירט אין אונזער פריערדיגער פובליקאציע און דעטאלירט אין די סופּלעמענטארע דאטן. די עפעקטיווקייט פון EWNS איז געווארן עוואלוירט דורך אויסשטעלן אינאקולירטע פאמידארן צו 40,000 #/cc פאר 45 מינוט. בקיצור, דריי פאמידארן זענען גענוצט געווארן צו עוואלוירן די איבערלעבנדע מיקראארגאניזמען ביי צייט t = 0 מינוט. דריי פאמידארן זענען געשטעלט געווארן אין EPES און אויסגעשטעלט צו EWNS ביי 40,000 #/cc (EWNS אויסגעשטעלטע פאמידארן) און די איבעריגע דריי זענען געשטעלט געווארן אין דער קאנטראל קאמער (קאנטראל פאמידארן). נאָך באארבעטונג פון פאמידארן אין ביידע גרופעס איז נישט דורכגעפירט געווארן. EWNS-אויסגעשטעלטע פאמידארן און קאנטראל פאמידארן זענען אוועקגענומען געווארן נאך 45 מינוט צו עוואלוירן די ווירקונג פון EWNS.
יעדער עקספּערימענט איז דורכגעפירט געוואָרן אין דרייפאַכיק. דאַטן אַנאַליז איז דורכגעפירט געוואָרן לויטן פּראָטאָקאָל באַשריבן אין סאַפּלעמענטאַרי דאַטן.
אינאקטיוויזאציע מעכאניזמען זענען געווארן אפגעשאצט דורך סעדימענטאציע פון ​​אויסגעשטעלטע EWNS מוסטערן (45 מינוט ביי 40,000 #/cm3 EWNS אעראזאל קאנצענטראציע) און נישט-באשטראלטע מוסטערן פון אומשעדלעכע באקטעריע E. coli, Salmonella enterica און Lactobacillus. די פארטיקלען זענען געווארן פיקסירט אין 2.5% גלוטאראלדעהייד, 1.25% פאראפארמאלדעהייד און 0.03% פיקרישע זויער אין 0.1 M סאדיום קאקאדילאט באפער (pH 7.4) פאר 2 שעה ביי צימער טעמפעראטור. נאך וואשן, נאכ-פיקסירן מיט 1% אזמיום טעטראקסייד (OsO4)/1.5% פאטאסיום פעראציאניד (KFeCN6) פאר 2 שעה, וואשן 3 מאל אין וואסער און אינקובירן אין 1% אוראניל אצעטאט פאר 1 שעה, דערנאך וואשן צוויי מאל אין וואסער, דערנאך דעכיידרירן פאר 10 מינוט אין 50%, 70%, 90%, 100% אלקאהאל. די מוסטערן זענען דעמאָלט געלייגט געוואָרן אין פּראָפּילען אָקסייד פֿאַר 1 שעה און אימפּרעגנירט מיט אַ 1:1 געמיש פון פּראָפּילען אָקסייד און TAAP Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, CA). די מוסטערן זענען איינגעבעטן געוואָרן אין TAAB Epon און פּאָלימעריזירט ביי 60°C פֿאַר 48 שעה. די אויסגעהאַרטעטע גראַנולאַרע רעזין איז געשניטן און וויזואַליזירט געוואָרן דורך TEM ניצנדיק אַ קאַנווענשאַנעלן טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ JEOL 1200EX (JEOL, טאָקיאָ, יאַפּאַן) אויסגעשטאַט מיט אַן AMT 2k CCD קאַמעראַ (Advanced Microscopy Techniques, Corp., Woburn, Massachusetts, USA).
אלע עקספערימענטן זענען דורכגעפירט געווארן אין דרייפאכיג. פאר יעדן צייטפונקט, זענען באַקטיריעלע וואַשן געזייט געווארן אין דרייפאכיג, רעזולטירנדיק אין א סך הכל פון ניין דאטן פונקטן פּער פונקט, דער דורכשניט פון וועלכע איז גענוצט געווארן אלס די באַקטיריעלע קאנצענטראציע פאר יענעם באזונדערן מיקראארגאניזם. די סטאנדארט דעוויאציע איז גענוצט געווארן אלס דער מעסטונג טעות. אלע פונקטן ציילן זיך.
דער לאגאריטם פון דער פארקלענערונג אין דער קאנצענטראציע פון ​​באַקטיריעס קאַמפּערד צו t = 0 מינוט איז געווען קאַלקיאַלייטיד מיט די פאלגענדע פאָרמולע:
וואו C0 איז די קאנצענטראציע פון ​​באַקטיריעס אין דעם קאָנטראָל מוסטער אין צייט 0 (ד"ה נאכדעם וואס די ייבערפלאַך איז אויסגעטריקנט אבער איידער זי איז געשטעלט געווארן אין דער קאַמער) און Cn איז די קאנצענטראציע פון ​​באַקטיריעס אויף דער ייבערפלאַך נאך n מינוט פון אויסשטעל.
כדי צו רעכענען מיט די נאַטירלעכע דעגראַדאַציע פון ​​באַקטעריע בעת די 45-מינוטיקע אויסשטעלונג, איז די לאָג רעדוקציע קאַמפּערד צו די קאָנטראָל נאָך 45 מינוט אויך קאַלקיאַלייטיד ווי גייט:
וואו Cn איז די קאנצענטראציע פון ​​באַקטיריאַ אין דער קאָנטראָל מוסטער אין צייט n און Cn-קאָנטראָל איז די קאנצענטראציע פון ​​קאָנטראָל באַקטיריאַ אין צייט n. דאַטן ווערן פּרעזענטירט ווי אַ לאָג רעדוקציע קאַמפּערד צו קאָנטראָל (קיין EWNS ויסשטעל).
בעת דער שטודיע, זענען עטלעכע קאָמבינאַציעס פון וואָולטאַזש און דיסטאַנץ צווישן דער נאָדל און דעם קאָונטער עלעקטראָד עוואַלויִרט געוואָרן אין טערמינען פון טיילער קאָן פאָרמאַציע, טיילער קאָן סטאַביליטעט, EWNS פּראָדוקציע סטאַביליטעט, און רעפּראָדוצירבאַרקייט. פֿאַרשידענע קאָמבינאַציעס ווערן געוויזן אין דער סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע S1. צוויי פאַלן וואָס ווייַזן סטאַבילע און רעפּראָדוצירבאַרע אייגנשאַפטן (טיילער קאָן, EWNS דזשענעריישאַן, און סטאַביליטעט איבער צייט) זענען אויסגעקליבן געוואָרן פֿאַר אַן אויספירלעכער שטודיע. אויף בילד 3 ווייזט פיגור 3 די רעזולטאַטן פֿאַר דער אָפּצאָל, גרייס, און אינהאַלט פון ROS אין ביידע פאַלן. די רעזולטאַטן ווערן אויך געוויזן אין טאַבעלע 1. פֿאַר רעפֿערענץ, ביידע פיגור 3 און טאַבעלע 1 אַרייַננעמען די אייגנשאַפטן פון די פריער סינטעזירטע נישט-אָפּטימיזירטע EWNS8, 9, 10, 11 (באַזע-EWNS). סטאַטיסטישע באַדייַטיקייט קאַלקולאַציעס ניצן אַ צוויי-טיילד ט-טעסט זענען ווידער פאַרעפֿנטלעכט אין דער סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע S2. אין דערצו, נאָך דאַטן אַרייַננעמען שטודיעס פון די ווירקונג פון קאָונטער עלעקטראָד סאַמפּלינג לאָך דיאַמעטער (D) און דיסטאַנץ צווישן ערד עלעקטראָד און שפּיץ (L) (סאַפּלעמענטאַרי פיגורן S2 און S3).
(ac) גרייס פארטיילונג געמאסטן דורך AFM. (df) אייבערפלאך לאדונג כאראקטעריסטיק. (g) ROS כאראקטעריזאציע פון ​​די EPR.
עס איז אויך וויכטיג צו באַמערקן אַז פֿאַר אַלע די אויבן דערמאָנטע באַדינגונגען, איז דער געמאָסטענער ייאַניזאַציע קראַנט געווען צווישן 2 און 6 μA און וואָולטאַזש צווישן -3.8 און -6.5 kV, וואָס רעזולטירט אין אַ מאַכט קאַנסאַמשאַן פון ווייניקער ווי 50 mW פֿאַר דעם איין EWNS דזשענעריישאַן קאָנטאַקט מאָדול. כאָטש EWNS איז סינטעזירט אונטער הויך דרוק, זענען אָזאָן לעוועלס געווען זייער נידעריק, קיינמאָל נישט יקסידינג 60 ppb.
צוגאב פיגור S4 ווייזט די סימולירטע עלעקטרישע פעלדער פאר די [-6.5 kV, 4.0 cm] און [-3.8 kV, 0.5 cm] סצענארן, בהתאמה. פאר די [-6.5 kV, 4.0 cm] און [-3.8 kV, 0.5 cm] סצענארן, זענען די פעלד חשבונות 2 × 105 V/m און 4.7 × 105 V/m, בהתאמה. דאס איז ערווארטעט, ווייל אין צווייטן פאל איז די וואלטאזש-דיסטאנץ פארהעלטעניש פיל העכער.
אויף פיג. 3א,ב ווייזט מען דעם EWNS דיאַמעטער געמאָסטן מיטן AFM8. די אויסגערעכנטע דורכשניטלעכע EWNS דיאַמעטערס זענען געווען 27 נאַנאָמעטער און 19 נאַנאָמעטער פֿאַר די [-6.5 קילוואָלט, 4.0 סענטימעטער] און [-3.8 קילוואָלט, 0.5 סענטימעטער] סכעמעס, ריספּעקטיוולי. פֿאַר די [-6.5 קילוואָלט, 4.0 סענטימעטער] און [-3.8 קילוואָלט, 0.5 סענטימעטער] סצענאַרן, זענען די געאָמעטרישע סטאַנדאַרט דעוויִאַציעס פון די פאַרשפּרייטונגען 1.41 און 1.45, ריספּעקטיוולי, וואָס ווײַזט אויף אַ שמאָלע גרייס פאַרשפּרייטונג. ביידע די דורכשניטלעכע גרייס און די געאָמעטרישע סטאַנדאַרט דעוויִאַציע זענען זייער נאָענט צום באַזע EWNS, בײַ 25 נאַנאָמעטער און 1.41, ריספּעקטיוולי. אויף פיג. 3ג ווייזט מען די גרייס פאַרשפּרייטונג פון דעם באַזע EWNS געמאָסטן מיטן זעלבן מעטאָד אונטער די זעלבע באַדינגונגען.
אויף פיגור 3ד,ע ווייזט די רעזולטאטן פון לאדונג כאראקטעריזאציע. די דאטן זענען דורכשניטלעכע מעסטונגען פון 30 גלייכצייטיגע מעסטונגען פון קאנצענטראציע (#/cm3) און שטראָם (I). די אנאליז ווייזט אז די דורכשניטלעכע לאדונג אויף די EWNS איז 22 ± 6 e- און 44 ± 6 e- פאר [-6.5 kV, 4.0 cm] און [-3.8 kV, 0.5 cm], בהתאמה. זיי האבן באדייטנד העכערע אייבערפלאך לאדונגען קאמפערד צו באזע EWNS (10 ± 2 e-), צוויי מאל גרעסער ווי די [-6.5 kV, 4.0 cm] סצענאר און פיר מאל גרעסער ווי די [-3 .8 kV, 0.5 cm]. פיגור 3f ווייזט די לאדונג דאטן פאר באזע-EWNS.
פֿון די קאָנצענטראַציע מאַפּעס פֿון דער EWNS נומער (צוגאב פֿיגורן S5 און S6), קען מען זען אַז דער [-6.5 kV, 4.0 cm] סצענאַר האָט באַדייטנד מער פּאַרטיקלען ווי דער [-3.8 kV, 0.5 cm] סצענאַר. עס איז אויך ווערט צו באַמערקן אַז די EWNS נומער קאָנצענטראַציע איז געווען מאָניטאָרירט ביז 4 שעה (צוגאב פֿיגורן S5 און S6), וואו די EWNS דזשענעריישאַן סטאַביליטעט האָט געוויזן די זעלבע לעוועלס פֿון פּאַרטיקל נומער קאָנצענטראַציע אין ביידע פֿאַלן.
אויף פיג. 3ג ווייזט מען דעם EPR ספּעקטרום נאך אויסציען דעם אָפּטימיזירטן EWNS קאָנטראָל (הינטערגרונט) ביי [-6.5 kV, 4.0 cm]. די ROS ספּעקטראַ זענען אויך פאַרגליכן געוואָרן מיטן Baseline-EWNS סצענאַר אין אַ פריער פאַרעפֿנטלעכטער אַרבעט. די צאָל EWNS וואָס רעאַגירן מיט ספּין טראַפּס איז געווען קאַלקיאַלייטיד צו זיין 7.5 × 104 EWNS/s, וואָס איז ענלעך צום פריער פאַרעפֿנטלעכטן Baseline-EWNS8. די EPR ספּעקטראַ האָבן קלאָר געוויזן די אנוועזנהייט פון צוויי טיפּן ROS, מיט O2- זייענדיק די דאָמינירנדיקע מינים און OH• זייענדיק ווייניקער שעפעדיק. אין דערצו, אַ דירעקטער פאַרגלייך פון די שפּיץ אינטענסיטעטן האָט געוויזן אַז די אָפּטימיזירטע EWNS האָט געהאַט אַ באַדייטנד העכערן ROS אינהאַלט פאַרגליכן מיטן באַסעליין EWNS.
אויף פיג. 4 ווערט געוויזן די דעפּאָזיציע עפעקטיווקייט פון EWNS אין EPES. די דאַטן זענען אויך צוזאַמענגעפאַסט אין טאַבעלע I און פאַרגליכן מיט די אָריגינעלע EWNS דאַטן. פֿאַר ביידע פאַלן פון EUNS, איז די דעפּאָזיציע נאָענט צו 100% אפילו ביי אַ נידעריק וואָולטאַזש פון 3.0 kV. טיפּישערווייַז איז 3.0 kV גענוג פֿאַר 100% דעפּאָזיציע, נישט קוקנדיק אויף דער ענדערונג אין דער ייבערפלאַך אָפּצאָל. אונטער די זעלבע באַדינגונגען, איז די דעפּאָזיציע עפעקטיווקייט פון Baseline-EWNS געווען בלויז 56% צוליב זייער נידעריקער אָפּצאָל (דורכשניטלעך 10 עלעקטראָנען פּער EWNS).
אויף פיג. 5 און אין טאבעלע 2 סומאריזירט די אינאקטיוויזאציע ווערט פון מיקראארגאניזמען וואס זענען אינאקולירט געווארן אויף דער ייבערפלאך פון טאמאטן נאך אויסשטעלונג צו בערך 40,000 #/cm3 EWNS פאר 45 מינוט אין דעם אפטימאלן מאָדע [-6.5 kV, 4.0 cm]. אינאקולירטע E. coli און Lactobacillus innocuous האבן געוויזן א באדייטנדע רעדוקציע פון ​​3.8 לאגס בעת די 45 מינוט אויסשטעלונג. אונטער די זעלבע באדינגונגען, האט S. enterica געהאט א 2.2-לאג פארקלענערונג, בשעת S. cerevisiae און M. parafortutum האבן געהאט א 1.0-לאג פארקלענערונג.
די עלעקטראָן מיקראָגראַפֿן (פֿיגור 6) ווײַזן די פֿיזישע ענדערונגען וואָס EWNS האָט געפֿירט אויף ומשעדלעכע Escherichia coli, Streptococcus, און Lactobacillus צעלן, וואָס פֿירן צו זייער אינאַקטיוואַציע. די קאָנטראָל באַקטעריע האָט געהאַט גאַנצע צעל מעמבראַנעס, בשעת די אויסגעשטעלטע באַקטעריע האָט געהאַט געשעדיגטע אויסערלעכע מעמבראַנעס.
עלעקטראָן מיקראָסקאָפּישע בילדגעבונג פון קאָנטראָל און אויסגעשטעלטע באַקטעריעס האָט אַנטפּלעקט מעמבראַן שאָדן.
די דאטן וועגן די פיזיקאכעמישע אייגנשאפטן פון די אפטימיזירטע EWNS ווייזן צוזאמען אז די אייגנשאפטן (איבערפלאך לאדונג און ROS אינהאלט) פון די EWNS זענען באדייטנד פארבעסערט געווארן קאמפערד צו די פריער ארויסגעגעבענע EWNS באזע דאטן8,9,10,11. פון דער אנדערער זייט, איז זייער גרייס געבליבן אין די נאנאמעטער ראיאן, זייער ענליך צו די רעזולטאטן פריער באריכטעט, דערלויבנדיג זיי צו בלייבן אין דער לופט פאר לאנגע צייטן. די באאבאכטעטע פאלידיספערסיטי קען דערקלערט ווערן דורך אויבערפלאך לאדונג ענדערונגען וואס באשטימען די גרייס פון EWNS, די ראנדאם פון די רייליי עפעקט, און פאטענציעלע קאאלעסענס. אבער, ווי דעטאלירט דורך נילסען עט אל. 22, הויכע אויבערפלאך לאדונג פארקלענערט פארדאמפונג דורך עפעקטיוו פארגרעסערן די אויבערפלאך ענערגיע/שפאנונג פון די וואסער טראפן. אין אונזער פריערדיגער פובליקאציע8 איז די טעאריע עקספערימענטאל באשטעטיקט געווארן פאר מיקרא-טראפלעטן 22 און EWNS. פארלוסט פון לאדונג בעת איבערצייט קען אויך אפעקטירן די גרייס און ביישטייערן צו די באאבאכטעטע גרייס פארשפרייטונג.