Teenager inventa un tuffo per germi lontano

- Mar 23, 2017 -

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WASHINGTON, DC - la nostra vita è piena di batteri. Gli insetti sono all'interno del nostro corpo, sulla nostra pelle e sulla maggior parte delle superfici che tocchiamo. Questo non è necessariamente una cosa negativa . Ma alcuni luoghi hanno bisogno di essere priva di batteri, come bende per ferite o imballaggi per alimenti. Jessica Tian, 17, ha messo a punto un modo per tenere i batteri via. Ha creato carte privo di germi da loro inzuppare in una speciale bagno chimico.

Il senior di Del Norte High School di San Diego, in California., Ha mostrato il suo metodo al Regeneron Science Talent Search . Il concorso scientifico è gestito dalla Society for Science & the Public . E 'sponsorizzato da Regeneron, una società che progetta e rende i farmaci. L'evento riunisce studenti delle scuole superiori ogni anno per condividere i loro progetti scientifici con il pubblico. I 40 finalisti in competizione anche per i premi in denaro per un totale di quasi $ 2 milioni. (Society for Science & the Public pubblica anche notizie di scienza per gli studenti e questo blog.)

Bagno chimico di Jessica è stato sviluppato per lasciare un rivestimento germe-uccisione di cellulosa. La parete esterna di cellule vegetali contengono cellulosa. Ma non è tutto. "La cellulosa è versatile", spiega Jessica. "E 'nel nostro abbigliamento, in imballaggi per alimenti, in quasi ogni aspetto della nostra vita quotidiana."

Ogni molecola di cellulosa è una lunga catena costruita da zuccheri. Queste catene legame facilmente con l'acqua. Quello è buono; aiuta asciugamani di carta assorbire le cadute. Ma questo è anche il motivo per la cellulosa bagnato è una grande casa per i batteri. E alcuni di quei germi possono rappresentare un rischio per la salute. Questo è particolarmente vero quando si sviluppano su una benda o cibo involucro. Gli scienziati hanno cercato di inventare rivestimenti antimicrobici per fermare i batteri di attaccarsi alla cellulosa. Tuttavia, Jessica fa notare, "la maggior parte dei metodi richiedono calore e pressione. E alcuni di piombo all'inquinamento atmosferico. "

"Ho voluto creare un metodo che potrebbe [aggiungere] proprietà antibatteriche alla cellulosa in modo semplice", dice l'adolescente. Voleva che fosse poco costoso. Doveva anche essere di facile applicazione su larga scala e posa poco rischio per l'ambiente.

Per capire come fare questo, Jessica viaggiato in tutto il paese per trascorrere un estate nel laboratorio di Benjamin Hsaio. E 'un chimico a Stony Brook University di New York. Il programma di ricerca estivo Simons per ragazzi delle scuole superiori collegato Jessica con Hsaio. "Questa è stata la prima volta che ho avuto modo di lavorare in un laboratorio," dice. "Mi è piaciuto molto l'intera atmosfera."

L'adolescente ha lavorato per aggiungere biossido di titanio e argento nanoparticelle di carta di cellulosa. Il biossido di titanio è un pigmento bianco. Quando esposti alla luce ultravioletta, gli elettroni a carica negativa in esso può diventare eccitato. L'ossido di titanio rompe poi scendere l'acqua. Questo produce radicali liberi. Si tratta di molecole che possono attaccare e uccidere le cellule di batteri pagano.

Di solito, Jessica dice, biossido di titanio richiede un sacco di energia per attivare la sua abilità di germe-uccisione. Pensò vide un modo per abbassare l'energia necessaria, però: aggiungere nanoparticelle d'argento. Questi sono minuscole particelle di argento che sono solo miliardesimi di metro di diametro. Essi riducono l'energia necessaria per eccitare gli elettroni in biossido di titanio. L'aggiunta di un ingrediente, in questo modo, è conosciuto come "doping". L'argento drogato dovrebbe lasciare biossido di titanio uccidere i batteri utilizzando solo la luce del sole, Jessica ipotizzato.

Nel laboratorio, Jessica ha creato un (KOLL-OID) soluzione colloidale. minuscole particelle di biossido di titanio e nanoparticelle d'argento sono state distribuite abbastanza uniformemente in tutto il liquido. Ha creato tre versioni. Ognuno aveva diverse quantità di biossido di titanio e argento. Poi l'adolescente immerso fogli di cellulosa in una delle soluzioni e essiccato in un forno. Altri documenti sono stati coperti nel solo biossido di titanio o niente del tutto. Queste servito come controlli.

Una volta che le carte erano asciutti, Jessica li immerse in soluzioni di batteri. Poi si strofinò le carte su piastre di laboratorio contenenti agar - un gel che contiene i nutrienti necessari per la crescita dei batteri. Dopo 24 ore, ha controllato i piatti.

Il biossido di titanio e l'argento colloidale aveva ucciso il 99 per cento dei batteri, rispetto cellulosa greggia. Il rivestimento di biossido di titanio da solo non ha funzionato pure.

"Sapevo che l'argento e diossido di titanio potrebbero lavorare insieme", dice Jessica. C'era stato un sacco di ricerca su argento e un biossido di titanio, fa notare, "ma non molto su entrambi insieme [in] di cellulosa."

La parte migliore, Jessica dice, è che il suo trattamento non costituisce una minaccia per l'ambiente. Altri metodi hanno bisogno di alte temperature e pressioni per creare un rivestimento germe-uccisione. Tutti Jessica aveva bisogno era un tuffo lento nel bagno chimico. La semplice, rivestimento a basso costo "potrebbe essere applicato ai capi di abbigliamento in modo che possa avere proprietà antibatteriche," dice. "Penso che potrebbe essere applicato anche nei paesi in via di sviluppo."

Per il momento, lei è applicato solo il suo mix di piccoli pezzi di carta di cellulosa. Ma se il tuffo funziona su abbigliamento, bende o carta, che potrebbe aiutare a tenerli germfree quando hanno bisogno di essere.

parole di potere

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attivare (in biologia) per accendere, come con un gene o reazione chimica.

agar Un materiale gelatinoso ottenuto da alghe marine certa usato come materiale (e fonte di cibo) in cui crescere i batteri.

antibatterica aventi proprietà che tendono a distruggere o limitare la crescita o la riproduzione dei batteri.

antimicrobici Una sostanza usata per uccidere o inibire la crescita di microbi. Questo include sostanze chimiche di derivazione naturale, come molti farmaci antibiotici. Esso comprende anche prodotti chimici sintetici, come triclosan e triclocarban.

cella La più piccola unità strutturale e funzionale di un organismo. Tipicamente troppo piccolo per vedere ad occhio nudo, è costituito da un fluido acquoso circondato da una membrana o parete. A seconda delle loro dimensioni, gli animali sono fatti di ovunque da migliaia di miliardi di cellule. Alcuni organismi, come lieviti, muffe, batteri e alcune alghe, sono composti da una sola cellula.

cellulosa Un tipo di fibre si trovano nelle pareti cellulari delle piante. Esso è formato da catene di molecole di glucosio.

Una sostanza chimica formata da due o più atomi che uniscono (obbligazioni) in una proporzione e struttura fissa. Ad esempio, l'acqua è una sostanza chimica fatta quando due atomi di idrogeno legame con un atomo di ossigeno. La sua formula chimica è H 2 O. chimica può anche essere un aggettivo per descrivere le caratteristiche dei materiali che sono il risultato di varie reazioni tra composti diversi.

colloid Un materiale in cui minuscole particelle insolubili sono diffusi in tutto un volume maggiore di un'altra sostanza. I colloidi assumere molte forme. aria fumosa è un colloide. Così è nebbia. Il latte è un colloide, con piccole gocce di grasso butirrico sospese in tutto il liquido. Panna montata è un colloide troppo. I colloidi in genere non si separano nei loro singoli componenti nel corso del tempo.

controllare una parte di un esperimento in cui non vi è alcun cambiamento di condizioni normali. Il controllo è essenziale per esperimenti scientifici. Essa mostra che qualsiasi nuovo effetto è probabilmente dovuto solo alla parte del test che un ricercatore ha alterato. Ad esempio, se gli scienziati stavano testando diversi tipi di fertilizzanti in un giardino, che vorrebbe una sezione di restare non fecondato, come controllo. La sua area avrebbe mostrato come le piante in questo giardino crescono in condizioni normali. E che dà gli scienziati qualcosa contro cui si possono confrontare i nuovi dati sperimentali.

drogaggio (materiali) L'inserimento deliberata di qualcosa in un semiconduttore cristallino o altro materiale.

ambiente La somma di tutte le cose che esistono intorno qualche organismo o un dispositivo e la condizione di quelle cose creano per tale organismo o dispositivo. Ambiente può fare riferimento al tempo e dell'ecosistema in cui alcune vite animali, o, forse, la temperatura, l'umidità e il posizionamento dei componenti in un sistema di elettronica o di un prodotto. \

radicale libero Una molecola (tipicamente altamente reattiva e di breve durata) avente uno o più elettroni esterni spaiati carica. Si tenterà di rubare elettroni a farsi tutto nuovo attraverso un processo noto come ossidazione.

Un materiale gel appiccicoso o viscosa che può fluire come un liquido denso.

germinali qualsiasi microrganismo unicellulare, ad esempio un batterio, specie fungine o particella virale. Alcuni germi causano la malattia. Altri possono promuovere la salute degli organismi di ordine superiore, compresi gli uccelli e mammiferi. Gli effetti sulla salute della maggior parte dei germi, tuttavia, rimangono sconosciute.

liceo Una designazione per i gradi nove a 12 nel sistema statunitense di istruzione pubblica obbligatoria. laureati della High School possono applicarsi a collegi per l'ulteriore, avanzato di istruzione.

ipotesi (v. ipotizzare) Una proposta di spiegazione per un fenomeno. Nella scienza, un'ipotesi è un'idea che deve essere testato in modo rigoroso prima di essere accettata o rifiutata.

liquido Un materiale che scorre liberamente ma mantiene un volume costante, come acqua o olio.

molecola un gruppo elettricamente neutro di atomi che rappresenta la quantità minima possibile di un composto chimico. Le molecole possono essere fatti di singoli tipi di atomi o di tipo diverso. Ad esempio, l'ossigeno nell'aria è fatta di due atomi di ossigeno (O 2), ma l'acqua è fatta di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno (H 2 O).

nanoparticelle Una piccola particella con dimensioni misurate in miliardesimi di metro.

PARTICELLA una quantità minima di qualcosa.

pigmento Un materiale, come i coloranti naturali in pelle, che alterano la luce riflessa di un oggetto o trasmessa attraverso di essa. Il colore generale di un pigmento dipende tipicamente quali lunghezze d'onda della luce visibile assorbe e quali riflette. Ad esempio, un pigmento rosso tende a riflettere le lunghezze d'onda di luce rossa molto bene e assorbe tipicamente altri colori. Pigmento è anche il termine per le sostanze chimiche che i produttori utilizzano per vernice tinta.

Forza di pressione applicata uniformemente su una superficie, misurata come forza per unità di superficie.

Science Talent Search Un concorso annuale ideato e gestito da Society for Science & the Public. Dal 2016, è stato sponsorizzato da Regeneron Pharmaceuticals. Iniziato nel 1950, questo evento porta 40 orientate alla ricerca scuole superiori a Washington, DC, per mostrare la loro ricerca al pubblico e di competere per i premi.

società un gruppo integrato di persone o animali che in genere collaborano e sostengono l'un l'altro per il bene di tutti.

soluzione A liquido in cui una sostanza chimica è stato sciolto in un altro.

sole La stella al centro del sistema solare della Terra. Si tratta di una stella di media grandezza circa 26.000 anni luce dal centro della Via Lattea. Sun è anche il termine per qualche altra stella simile al sole.

biossido di titanio Un bianco, non reattiva materiale solido che si presenta naturalmente come minerale ed è ampiamente utilizzato come pigmento bianco.

luce ultravioletta Un tipo di radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda da 10 nanometri a 380 nanometri. Le lunghezze d'onda più corte di quelle della luce visibile, ma più di raggi-X.

onda Un disturbo o variazione che viaggia attraverso lo spazio e la materia in modo regolare, la moda oscillante.


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