Подросток изобретает окурок, чтобы удержать микробы вдали

- Mar 23, 2017 -

860_main_Jessica-Tian-chemicals.png

ВАШИНГТОН, Округ Колумбия. Наша жизнь разрывается от бактерий. Ошибки находятся внутри нашего тела, на нашей коже и на большинстве поверхностей, к которым мы прикасаемся. Это не обязательно плохо . Но некоторые места должны быть без бактерий, например, бинты для ран или упаковки пищевых продуктов. 17-летняя Джессика Тиан придумала способ убрать бактерии. Она создала зародышевую бумагу, закурив их в специальной химической ванне.

Старший в Высшей школе Del Norte в Сан-Диего, Калифорния, продемонстрировала свой метод в поиске талантов Regeneron Science . Научным соревнованием руководит Общество науки и общества . Его спонсирует Regeneron, компания, которая разрабатывает и производит лекарства. Ежегодно мероприятие собирает школьников, которые делятся своими научными проектами с общественностью. 40 финалистов также конкурируют за денежные вознаграждения на общую сумму почти 2 миллиона долларов. (Society for Science & Public также публикует новости для студентов и этот блог).

Химическая ванна Джессики была разработана, чтобы оставить покрытие, убивающее микробы на целлюлозе . Наружная стенка растительных клеток содержит целлюлозу. Но это не все. «Целлюлоза универсальна, - объясняет Джессика. «Это в нашей одежде, в упаковке для продуктов питания, почти во всех аспектах нашей повседневной жизни».

Каждая молекула целлюлозы представляет собой длинную цепочку из сахаров. Эти цепи легко соединяются с водой. Это хорошо; Это помогает бумажным полотенцам впитывать разливы. Но это также то, почему мокрая целлюлоза является прекрасным домом для бактерий. И некоторые из этих микробов могут представлять опасность для здоровья. Это особенно верно, когда они растут на повязке или пищевой упаковке. Ученые пытаются изобретать противомикробные покрытия, чтобы остановить прилипание бактерий к целлюлозе. Однако Джессика отмечает: «Большинство методов требуют тепла и давления. А некоторые приводят к загрязнению воздуха ».

«Я хотел создать способ, который мог бы [добавить] антибактериальные свойства к клетчатке простым способом», - говорит подросток. Она хотела, чтобы это было недорого. Это также должно было быть легко применимым в больших масштабах и представляло небольшой риск для окружающей среды.

Чтобы понять, как это сделать, Джессика путешествовала по стране, чтобы провести лето в лаборатории Бенджамина Хсайо. Он химик в Университете Стоуни Брук в Нью-Йорке. Летняя исследовательская программа Simons для младших школьников связала Джессику с Hsaio. «Это был первый раз, когда я начал работать в лаборатории, - говорит она. «Мне очень понравилась вся атмосфера».

Подросток работал над добавлением диоксида титана и наночастиц серебра в целлюлозную бумагу. Диоксид титана представляет собой белый пигмент. При воздействии ультрафиолетового света отрицательно заряженные электроны в нем могут возбуждаться. Затем оксид титана разрушает воду. Это приводит к образованию свободных радикалов. Это заряженные молекулы, которые могут атаковать и убивать бактериальные клетки.

Обычно Джессика говорит, что двуокись титана требует много энергии, чтобы активировать свое умение убивать бактерии. Она подумала, что она видела способ снизить потребность в энергии, однако: добавьте наночастицы серебра. Это крошечные частицы серебра, которые имеют только миллиардные доли метра в диаметре. Они уменьшают энергию, необходимую для возбуждения электронов в диоксиде титана. Добавление ингредиента, таким образом, известно как «допинг». Допированное серебро должно позволить двуокись титана убить бактерии, используя только свет от солнца, предположила Джессика.

В лаборатории Джессика создала коллоидное решение (KOLL-oid). Крошечные частицы диоксида титана и наночастиц серебра распределялись довольно равномерно по всей жидкости. Она создала три версии. У каждого было разное количество диоксида титана и серебра. Затем подросток окунул целлюлозные бумаги в один из растворов и высушил их в духовке. Другие бумаги были покрыты только диоксидом титана или вообще ничего. Они служили контролем .

Как только бумаги высохли, Джессика погрузила их в растворы бактерий. Затем она потерла бумаги на лабораторных планшетах, содержащих агар - гель, содержащий питательные вещества, необходимые для роста бактерий. Через 24 часа она проверила пластины.

Диоксид титана и коллоид серебра убили 99% бактерий по сравнению с необработанной целлюлозой. Покрытие только диоксида титана также не работало.

«Я знал, что серебро и диоксид титана могут работать вместе», - говорит Джессика. «Было много исследований по серебру и диоксиду титана, - отмечает она, - но не так много на обеих клетках целлюлозы».

Самая лучшая часть, говорит Джессика, заключается в том, что ее лечение не представляет угрозы для окружающей среды. Другие методы требуют высоких температур или давлений для создания покрытия, убивающего микроорганизмы. Все необходимое Джессике было медленным погружением в химическую ванну. Она говорит, что простое недорогое покрытие «можно нанести на одежду, чтобы оно обладало антибактериальными свойствами», - говорит она. «Я думаю, что его можно применять даже в развивающихся странах».

Пока она применяет свой микс только к мелким кусочкам целлюлозной бумаги. Но если провал работает на одежде, повязках или бумаге, это может помочь сохранить их бездеятельность, когда они должны быть.

Силовые слова

(Подробнее о Power Words, нажмите здесь )

Активировать (в биологии) Включить, как с помощью гена или химической реакции.

Агар Железообразный материал, полученный из некоторых морских водорослей, используемых в качестве материала (и источника пищи) для выращивания бактерий.

Обладающих свойствами, которые имеют тенденцию разрушать или ограничивать рост или размножение бактерий.

Антимикробное вещество, используемое для уничтожения или ингибирования роста микробов. Сюда входят природные химические вещества, такие как многие антибиотические лекарства. Он также включает синтетические химические продукты, такие как триклозан и триклокарбан.

Cell Самая маленькая структурная и функциональная единица организма. Как правило, слишком маленький, чтобы увидеть невооруженным глазом, он состоит из водянистой жидкости, окруженной мембраной или стеной. В зависимости от их размера животные производятся где-то от тысяч до триллионов клеток. Некоторые организмы, такие как дрожжи, плесень, бактерии и некоторые водоросли, состоят только из одной клетки.

Целлюлоза Тип волокна, обнаруженного в стенках растительных клеток. Он образуется цепочками молекул глюкозы.

Химическое вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (связывают) в определенной пропорции и структуре. Например, вода является химическим веществом, созданным, когда два атома водорода связаны с одним атомом кислорода. Его химическая формула - H 2 O. Химикат может также быть прилагательным для описания свойств материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

Коллоидный материал, в котором крошечные нерастворимые частицы распространяются по всему большему объему другого вещества. Коллоиды принимают разные формы. Дымный воздух - коллоид. Так же туман. Молоко - коллоид, с крошечными шариками жирового жира, взвешенными в жидкости. Взбитые сливки - коллоид также. Коллоиды обычно не разделяются на отдельные компоненты с течением времени.

Контроль Часть эксперимента, в которой нет изменений от нормальных условий. Контроль необходим для научных экспериментов. Он показывает, что любой новый эффект, вероятно, обусловлен только той частью теста, которую исследователь изменил. Например, если ученые испытывали различные виды удобрений в саду, они хотели бы, чтобы одна их часть оставалась неоплодотворенной, как контроль. Его площадь покажет, как растения в этом саду растут в нормальных условиях. И это дает ученым нечто, против чего они могут сравнить новые экспериментальные данные.

Легирование (в материалах) Преднамеренное введение чего-либо в кристаллический полупроводник или другой материал.

Окружающая среда Сумма всех вещей, которые существуют вокруг какого-либо организма или какого-либо устройства, и состояния, которое эти вещи создают для этого организма или устройства. Окружающая среда может относиться к погоде и экосистеме, в которой живет некоторое животное, или, возможно, к температуре, влажности и размещению компонентов в какой-либо электронной системе или продукте. \

Свободный радикал . Заряженная молекула (обычно высокореакционноспособная и короткоживущая), имеющая один или несколько неспаренных внешних электронов. Он будет пытаться украсть электроны, чтобы снова стать целыми посредством процесса, известного как окисление.

Гель Клейкий или вязкий материал, который может течь как густая жидкость.

Зародыш Любой одноклеточный микроорганизм, такой как бактерия, грибковый вид или вирусная частица. Некоторые микробы вызывают заболевания. Другие могут способствовать здоровью высших организмов, включая птиц и млекопитающих. Однако последствия большинства микробов для здоровья остаются неизвестными.

Средняя школа . Назначение для 9-12 классов в системе обязательного государственного образования США. Выпускники средней школы могут обращаться в колледжи для дальнейшего повышения квалификации.

Гипотеза (v. Гипотеза ) Предложенное объяснение явления. В науке гипотеза - это идея, которая должна быть тщательно проверена до ее принятия или отклонения.

Жидкость Материал, который свободно течет, но сохраняет постоянный объем, такой как вода или масло.

Молекула Электрически нейтральная группа атомов, которая представляет собой наименьшее возможное количество химического соединения. Молекулы могут быть выполнены из отдельных типов атомов или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O 2 ), но вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H 2 O).

Nanoparticle Небольшая частица с размерами, измеренными в миллиардных долях метра.

Частица Небольшое количество чего-либо.

Пигмент Материал, подобный натуральным красителям кожи, которые изменяют свет, отраженный от объекта или передаваемый через него. Общий цвет пигмента обычно зависит от того, какие длины волн видимого света он поглощает, а какие он отражает. Например, красный пигмент имеет тенденцию очень хорошо отражать красные длины волны света и обычно поглощает другие цвета. Пигмент также является термином для химических веществ, которые производители используют для подкраски.

Сила давления, приложенная равномерно по поверхности, измеряемая как сила на единицу площади.

Поиск талантов в науке Ежегодный конкурс, созданный и проводимый Обществом для науки и общественности. С 2016 года его спонсирует Regeneron Pharmaceuticals. Это мероприятие, начатое в 1950 году, приглашает 40 исследователей старшей школы, ориентированных на исследования, в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы продемонстрировать свои исследования общественности и соревноваться за награды.

Общество Интегрированная группа людей или животных, которые, как правило, сотрудничают и поддерживают друг друга ради блага всех.

Раствор Жидкость, в которой один химикат растворен в другой.

Солнце Звезда в центре солнечной системы Земли. Это средняя звезда размером около 26 000 световых лет от центра галактики Млечный Путь. Солнце также является термином для какой-то другой солнечной звезды.

Диоксид титана Белый, нереактивный, твердый материал, который естественным образом встречается в качестве минерала и широко используется в качестве белого пигмента.

Ультрафиолетовое излучение Тип электромагнитного излучения с длиной волны от 10 нанометров до 380 нанометров. Длины волн короче, чем волны видимого света, но длиннее, чем рентгеновские лучи.

Wave Волна или волна, которая перемещается в пространстве и материи обычным осциллирующим образом.


Предыдущая статья:Анализ рынка печатных электронных устройств по материалам (чернила и подложка), по технологии (струйные, трафаретные, гравировальные и флексографические), по устройствам (дисплеи, фотовольтаика, освещение, RFID и др.), По регионам и сегментам, 2014-2025 гг. Следующая статья:Сотрудничество в области исследований и применения печатной электроники