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Teen inventa um mergulho para manter os germes longe

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WASHINGTON, DC - Nossas vidas estão cheias de bactérias. Os insetos estão dentro de nossos corpos, em nossa pele e na maioria das superfícies que tocamos. Isso não é necessariamente uma coisa ruim . Mas alguns lugares precisam ser livres de bactérias, como bandagens para feridas ou embalagens de alimentos. Jessica Tian, de 17 anos, descobriu uma maneira de manter as bactérias longe. Ela criou papéis sem germes, mergulhando-os em um banho químico especial.

A senior da Del Norte High School, em San Diego, Califórnia , mostrou seu método na Regeneron Science Talent Search . A competição da ciência é funcionada pela sociedade para a ciência & o público . É patrocinado pela Regeneron, uma empresa que projeta e fabrica medicamentos. O evento reúne estudantes do ensino médio a cada ano para compartilhar seus projetos de ciências com o público. Os 40 finalistas também competem por prêmios em dinheiro totalizando quase US $ 2 milhões. (Society for Science & the Public também publica Science News for Students e este blog.)

O banho químico de Jessica foi desenvolvido para deixar um revestimento de matar germes na celulose . A parede externa das células vegetais contém celulose. Mas isso não é tudo. "A celulose é versátil", explica Jessica. "É na nossa roupa, em embalagens de alimentos, em praticamente todos os aspectos da nossa vida diária."

Cada molécula de celulose é uma cadeia longa construída a partir de açúcares. Estas correntes se ligam facilmente com água. Isso é bom; Ele ajuda toalhas de papel absorver derrames. Mas esta é também porque a celulose molhada é um grande repouso para bactérias. E alguns desses germes podem representar um risco para a saúde. Isso é especialmente verdadeiro quando eles crescem em uma bandagem ou invólucro de alimentos. Os cientistas têm tentado inventar revestimentos antimicrobianos para parar bactérias de aderir à celulose. No entanto, Jessica observa, "a maioria dos métodos requerem calor e pressão. E alguns levam à poluição do ar. "

"Eu queria criar um método que pudesse [adicionar] propriedades antibacterianas à celulose de uma maneira simples", diz o adolescente. Ela queria que fosse barato. Também teve de ser fácil de aplicar em larga escala e representar pouco risco para o ambiente.

Para descobrir como fazer isso, Jessica viajou pelo país para passar um verão no laboratório de Benjamin Hsaio. Ele é químico na Stony Brook University, em Nova York. O Simons Summer Research Program para juniores do ensino médio conectou Jessica com Hsaio. "Esta foi a primeira vez que eu comecei a trabalhar em um laboratório", diz ela. "Eu realmente gostei da atmosfera toda."

O adolescente trabalhou para adicionar dióxido de titânio e nanopartículas de prata para papel de celulose. O dióxido de titânio é um pigmento branco. Quando expostos à luz ultravioleta, os elétrons negativamente carregados podem se excitar. O óxido de titânio então quebra a água. Isso produz radicais livres. Estas são moléculas carregadas que podem atacar e matar células de bactérias.

Geralmente, diz Jessica, o dióxido de titânio requer muita energia para ativar sua capacidade de matar germes. Ela pensou que ela viu uma maneira de reduzir a energia necessária, porém: adicionar nanopartículas de prata. Estas são pequenas partículas de prata que são apenas bilionésimos de um metro de diâmetro. Eles reduzem a energia necessária para excitar os elétrons em dióxido de titânio. Adicionando um ingrediente, desta forma, é conhecido como "doping". A prata dopada deve deixar o dióxido de titânio matar bactérias usando apenas a luz do sol, Jessica hipótese.

No laboratório, Jessica criou uma solução colóide (KOLL-oid). Minúsculas partículas de dióxido de titânio e nanopartículas de prata foram distribuídas de forma bastante uniforme em todo o líquido. Ela criou três versões. Cada um tinha diferentes quantidades de dióxido de titânio e prata. Em seguida, o adolescente mergulhou papéis de celulose em uma das soluções e secou-los em um forno. Outros papéis foram cobertos em dióxido de titânio sozinho ou nada. Estes serviram como controles .

Uma vez que os papéis estavam secos, Jessica mergulhou-os em soluções de bactérias. Em seguida, esfregou os papéis em placas de laboratório contendo agar - um gel contendo os nutrientes necessários para que as bactérias cresçam. Depois de 24 horas, verificou as placas.

O dióxido de titânio eo colóide de prata tinham matado 99 por cento das bactérias, em comparação com celulose não tratada. O revestimento de dióxido de titânio sozinho não funcionou tão bem.

"Eu sabia que a prata eo dióxido de titânio poderiam trabalhar juntos", diz Jessica. Havia muita pesquisa sobre a prata eo dióxido de titânio, ela observa, "mas não muito em ambos juntos [na] celulose".

A melhor parte, diz Jessica, é que seu tratamento não representa nenhuma ameaça ao meio ambiente. Outros métodos necessitam de altas temperaturas ou pressões para criar um revestimento para matar germes. Tudo o que Jessica precisava era de um mergulho lento no banho de produtos químicos. O revestimento simples e de baixo custo "poderia ser aplicado à roupa para que ela pudesse ter propriedades antibacterianas", diz ela. "Acho que poderia ser aplicada mesmo em países em desenvolvimento".

Por agora, ela só aplicou sua mistura de pequenos pedaços de papel de celulose. Mas se o mergulho trabalha em roupas, bandagens ou papel, ele poderia ajudar a mantê-los germfree quando eles precisam ser.

Palavras de poder

(Para mais sobre Power Words, clique aqui )

Ativar (em biologia) Para ativar, como com um gene ou reação química.

Agar Um material gelatinoso feito de certas algas marinhas usadas como um material (e fonte de alimento) no qual crescer bactérias.

Antibacteriano Possui propriedades que tendem a destruir ou limitar o crescimento ou a reprodução de bactérias.

Antimicrobial Substância usada para matar ou inibir o crescimento de micróbios. Isso inclui produtos químicos naturalmente derivados, como muitos antibióticos. Também inclui produtos químicos sintéticos, tais como triclosan e triclocarban.

Cell A menor unidade estrutural e funcional de um organismo. Tipicamente muito pequeno para ver com o olho desprotegido, consiste em um fluido aquoso cercado por uma membrana ou parede. Dependendo de seu tamanho, os animais são feitos de qualquer lugar de milhares a trilhões de células. Alguns organismos, tais como leveduras, bolores, bactérias e algumas algas, são compostos de apenas uma célula.

Celulose Tipo de fibra encontrada nas paredes das células da planta. É formado por cadeias de moléculas de glicose.

Substância química Uma substância formada por dois ou mais átomos que se unem (ligam) numa proporção e estrutura fixas. Por exemplo, a água é um produto químico feito quando dois átomos de hidrogênio ligam a um átomo de oxigênio. Sua fórmula química é H2O. Química também pode ser um adjetivo para descrever propriedades de materiais que são o resultado de várias reações entre diferentes compostos.

Colóide Material em que pequenas partículas insolúveis se espalharam por um volume maior de outra substância. Colóides assumem muitas formas. O ar esfumaçado é um colóide. Assim é névoa. O leite é um colóide, com pequenas gotas de gordura de manteiga suspensas em todo o líquido. O creme chicoteado é um colóide demasiado. Os colóides normalmente não se separam em seus componentes individuais ao longo do tempo.

Controle Parte de uma experiência em que não há mudança de condições normais. O controle é essencial para experimentos científicos. Ele mostra que qualquer novo efeito é provavelmente devido apenas à parte do teste que um pesquisador alterou. Por exemplo, se os cientistas estavam testando diferentes tipos de fertilizantes em um jardim, eles iriam querer uma seção dela para permanecer unfertilized, como o controle. Sua área mostraria como as plantas neste jardim crescem em condições normais. E isso dá aos cientistas algo contra o qual eles podem comparar novos dados experimentais.

Doping (em materiais) A inserção deliberada de algo em um semicondutor cristalino ou outro material.

Ambiente A soma de todas as coisas que existem em torno de algum organismo ou algum dispositivo ea condição que essas coisas criam para esse organismo ou dispositivo. O ambiente pode referir-se ao tempo e ao ecossistema em que vive um animal ou, talvez, à temperatura, umidade e colocação de componentes em algum sistema eletrônico ou produto.

Radical livre Uma molécula carregada (tipicamente altamente reativa e de curta duração) possuindo um ou mais electrões externos não emparelhados. Ele tentará roubar elétrons para se tornar inteiro novamente através de um processo conhecido como oxidação.

Gel Um material pegajoso ou viscoso que pode fluir como um líquido espesso.

Germe Qualquer microrganismo unicelular, tal como uma bactéria, espécie fúngica ou partícula de vírus. Alguns germes causam doenças. Outros podem promover a saúde de organismos de ordem superior, incluindo aves e mamíferos. Os efeitos na saúde da maioria dos germes, no entanto, permanecem desconhecidos.

High School Uma designação para as classes de nove a 12 anos no sistema de educação pública obrigatória dos EUA. Graduados de ensino médio podem se inscrever em faculdades de educação avançada.

Hipótese (v. Hipótese ) Uma explicação proposta para um fenômeno. Na ciência, uma hipótese é uma idéia que deve ser rigorosamente testada antes de ser aceita ou rejeitada.

Líquido Um material que flui livremente, mas mantém um volume constante, como água ou óleo.

Molécula Um grupo eletricamente neutro de átomos que representa a menor quantidade possível de um composto químico. As moléculas podem ser feitas de tipos únicos de átomos ou de tipos diferentes. Por exemplo, o oxigênio no ar é feito de dois átomos de oxigênio (O 2 ), mas a água é feita de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (H 2 O).

Nanopartícula Uma pequena partícula com dimensões medidas em bilionésimos de um metro.

Partícula Um minuto quantidade de algo.

Pigmento Um material, como os corantes naturais na pele, que alteram a luz refletida de um objeto ou transmitida através dele. A cor geral de um pigmento tipicamente depende dos comprimentos de onda de luz visível que absorve e quais reflete. Por exemplo, um pigmento vermelho tende a reflectir os comprimentos de onda vermelhos da luz muito bem e tipicamente absorve outras cores. Pigmento também é o termo para produtos químicos que os fabricantes usam para tingir tinta.

Força aplicada uniformemente sobre uma superfície, medida como força por unidade de área.

Science Talent Search Uma competição anual criada e administrada pela Society for Science & the Public. Desde 2016, tem sido patrocinado pela Regeneron Pharmaceuticals. Iniciado em 1950, este evento traz 40 orientados para a pesquisa de idosos do ensino médio para Washington, DC, para mostrar a sua investigação para o público e para competir por prêmios.

Sociedade Um grupo integrado de pessoas ou animais que geralmente cooperam e apoiam uns aos outros para o bem maior de todos eles.

Solução Um líquido em que um produto químico foi dissolvido em outro.

Sol A estrela no centro do sistema solar da Terra. É uma estrela de tamanho médio a cerca de 26.000 anos-luz do centro da galáxia Via Láctea. Sun é também o termo para alguma outra estrela sunlike.

Dióxido de titânio Um material branco, não reativo, sólido que ocorre naturalmente como um mineral e é usado extensivamente como um pigmento branco.

Luz ultravioleta Tipo de radiação eletromagnética com um comprimento de onda de 10 nanômetros a 380 nanômetros. Os comprimentos de onda são mais curtos do que os da luz visível, mas mais longos do que os raios-X.

Onda Uma perturbação ou variação que viaja através do espaço e da matéria de forma regular e oscilante.


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