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Teen invente une goutte pour garder les germes loin

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WASHINGTON, DC - Nos vies sont remplies de bactéries. Les insectes sont à l'intérieur de nos corps, sur notre peau et sur la plupart des surfaces que nous touchons. Ce n'est pas forcément une mauvaise chose . Mais certains endroits doivent être exempts de bactéries, comme les bandages pour les plaies ou les emballages alimentaires. Jessica Tian, 17 ans, a trouvé un moyen de garder les bactéries loin. Elle a créé des papiers sans germes en les plongeant dans un bain chimique spécial.

La senior au Del Norte High School à San Diego, en Californie , a montré sa méthode au Regeneron Science Talent Search . Le concours scientifique est dirigé par Society for Science & the Public . Il est parrainé par Regeneron, une entreprise qui conçoit et fabrique des médicaments. L'événement réunit chaque année des étudiants du secondaire pour partager leurs projets scientifiques avec le public. Les 40 finalistes concourent également pour des prix en espèces totalisant près de 2 millions de dollars. (Société pour la Science et le Public publie également des Nouvelles de la Science pour les étudiants et ce blog.)

Le bain chimique de Jessica a été développé pour laisser un revêtement anti-germe sur la cellulose . La paroi extérieure des cellules végétales contient de la cellulose. Mais ce n'est pas tout. «La cellulose est polyvalente», explique Jessica. "C'est dans nos vêtements, dans les emballages alimentaires, dans pratiquement tous les aspects de notre vie quotidienne."

Chaque molécule de cellulose est une longue chaîne construite à partir de sucres. Ces chaînes se lient facilement à l'eau. C'est bon; Il aide les serviettes en papier absorbent les déversements. Mais c'est aussi pourquoi la cellulose humide est une grande maison pour les bactéries. Et certains de ces germes peuvent présenter un risque pour la santé. Cela est particulièrement vrai quand ils poussent sur un bandage ou un emballage alimentaire. Les scientifiques ont essayé d'inventer des revêtements antimicrobiens pour empêcher les bactéries de coller à la cellulose. Cependant, Jessica note, «la plupart des méthodes exigent la chaleur et la pression. Et certains conduisent à la pollution de l'air. "

«Je voulais créer une méthode qui pourrait [ajouter] propriétés antibactériennes à la cellulose d'une manière simple», dit l'adolescent. Elle voulait que ce soit peu coûteux. Il doit également être facile à appliquer à grande échelle et présenter peu de risques pour l'environnement.

Pour comprendre comment faire cela, Jessica a voyagé à travers le pays pour passer un été dans le laboratoire de Benjamin Hsaio. Il est chimiste à l'Université Stony Brook de New York. Le programme de recherche Simons Summer pour les juniors du secondaire relia Jessica à Hsaio. «C'était la première fois que je travaillais dans un laboratoire», dit-elle. "J'ai vraiment apprécié toute l'atmosphère."

L'adolescent a travaillé pour ajouter du dioxyde de titane et des nanoparticules d'argent au papier de cellulose. Le dioxyde de titane est un pigment blanc. Lorsqu'ils sont exposés à la lumière ultraviolette, les électrons chargés négativement en elle peuvent devenir excités. L'oxyde de titane décompose ensuite l'eau. Cela produit des radicaux libres. Ce sont des molécules chargées qui peuvent attaquer et tuer les cellules bactériennes.

Habituellement, dit Jessica, le dioxyde de titane nécessite beaucoup d'énergie pour activer sa prouesse de destruction des germes. Elle a pensé qu'elle a vu un moyen de réduire l'énergie nécessaire, cependant: ajouter des nanoparticules d'argent. Ce sont de minuscules particules d'argent qui ne sont que des milliardièmes de mètre de diamètre. Ils réduisent l'énergie nécessaire pour exciter les électrons dans le dioxyde de titane. Ajout d'un ingrédient, de cette façon, est connu comme "dopage." L'argent dopé devrait laisser le dioxyde de titane tuer les bactéries en utilisant seulement la lumière du soleil, Jessica hypothèse.

Au laboratoire, Jessica a créé une solution colloïdale (KOLL-oid). De minuscules particules de dioxyde de titane et de nanoparticules d'argent ont été réparties de façon assez uniforme dans tout le liquide. Elle a créé trois versions. Chacun avait des quantités différentes de dioxyde de titane et d'argent. Puis l'adolescent a plongé les papiers de cellulose dans l'une des solutions et les a séchées dans un four. D'autres papiers ont été couverts en dioxyde de titane seul ou rien du tout. Ceux-ci servaient de contrôles .

Une fois que les papiers étaient secs, Jessica les plongeait dans des solutions de bactéries. Ensuite, elle a frotté les papiers sur des plaques de laboratoire contenant de l'agar - un gel contenant les éléments nutritifs nécessaires à la croissance des bactéries. Après 24 heures, elle vérifia les plaques.

Le dioxyde de titane et le colloïde d'argent avaient tué 99% des bactéries, comparativement à la cellulose non traitée. Le revêtement de dioxyde de titane seul ne fonctionnait pas aussi bien.

«Je savais que l'argent et le dioxyde de titane pouvaient travailler ensemble», dit Jessica. Il y avait eu beaucoup de recherches sur l'argent et un dioxyde de titane, note-t-elle, "mais pas beaucoup sur les deux ensemble [sur] la cellulose".

La meilleure partie, dit Jessica, est que son traitement ne représente pas une menace pour l'environnement. D'autres méthodes nécessitent des températures ou des pressions élevées pour créer un revêtement anti-germe. Tout ce que Jessica avait besoin, c'était d'un plongeon lent dans le bain chimique. Le revêtement simple et peu coûteux «pourrait être appliqué sur les vêtements afin qu'il puisse avoir des propriétés antibactériennes», dit-elle. «Je pense que cela pourrait s'appliquer même dans les pays en développement.

Pour l'instant, elle n'a appliqué son mélange qu'à de petits morceaux de papier cellulosique. Mais si le trempage fonctionne sur les vêtements, les bandages ou le papier, il pourrait aider à les garder germfree quand ils doivent être.

Mots de puissance

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Activer (en biologie) S'allumer, comme avec un gène ou une réaction chimique.

Agar Une matière gélatineuse fabriquée à partir de certaines algues marines utilisées comme matériau (et source de nourriture) dans lequel pousser des bactéries.

Antibactérien Ayant des propriétés qui tendent à détruire ou limiter la croissance ou la reproduction des bactéries.

Antimicrobial Substance utilisée pour tuer ou inhiber la croissance des microbes. Cela inclut les produits chimiques dérivés naturellement, comme de nombreux antibiotiques. Il comprend également des produits chimiques synthétiques, tels que le triclosan et le triclocarban.

Cellule La plus petite unité structurelle et fonctionnelle d'un organisme. Typiquement trop petit pour voir à l'œil nu, il se compose d'un fluide aqueux entouré par une membrane ou un mur. Selon leur taille, les animaux sont constitués de milliers à trillions de cellules. Certains organismes, comme les levures, les moisissures, les bactéries et certaines algues, sont composés d'une seule cellule.

Cellulose Type de fibre trouvée dans les parois des cellules végétales . Il est formé par des chaînes de molécules de glucose.

Chimique Substance formée de deux ou plusieurs atomes qui s'unissent (liaison) dans une proportion et une structure fixes. Par exemple, l'eau est un produit chimique formé lorsque deux atomes d'hydrogène se lient à un atome d'oxygène. Sa formule chimique est H 2 O. Chimique peut également être un adjectif pour décrire les propriétés des matériaux qui sont le résultat de diverses réactions entre les différents composés.

Colloïde Matériau dans lequel de minuscules particules insolubles se sont répandues dans un plus grand volume d'une autre substance. Les colloïdes prennent plusieurs formes. L'air fumé est un colloïde. Il en est de même du brouillard. Le lait est un colloïde, avec de minuscules globules de graisse de beurre suspendus dans le liquide. La crème fouettée est un colloïde aussi. Les colloïdes ne se séparent généralement pas dans leurs composants individuels au fil du temps.

Contrôle Partie d'une expérience où il n'y a pas de changement par rapport aux conditions normales. Le contrôle est essentiel aux expériences scientifiques. Il montre que tout nouvel effet est probablement dû seulement à la partie du test qu'un chercheur a modifié. Par exemple, si les scientifiques mettent à l'essai différents types d'engrais dans un jardin, ils voudraient qu'une partie de celui-ci reste non fertilisé, comme le contrôle. Sa zone montrerait comment les plantes dans ce jardin poussent dans des conditions normales. Et cela donne aux scientifiques quelque chose contre lequel ils peuvent comparer de nouvelles données expérimentales.

Dopage (dans les matériaux) L'insertion délibérée de quelque chose dans un semi-conducteur cristallin ou autre matériau.

Environnement La somme de toutes les choses qui existent autour d'un organisme ou d'un dispositif et la condition que ces choses créent pour cet organisme ou dispositif. L'environnement peut se rapporter aux conditions météorologiques et à l'écosystème dans lequel vit un animal, ou peut-être à la température, à l'humidité et au placement des composants dans un système ou un produit électronique.

Radical libre Une molécule chargée (typiquement très réactive et de courte durée de vie) ayant un ou plusieurs électrons externes non appariés. Il tentera de voler des électrons pour se rendre entier à nouveau par un processus connu sous le nom d'oxydation.

Gel Une matière grasse ou visqueuse qui peut couler comme un liquide épais.

Germe Tout micro-organisme unicellulaire tel qu'une bactérie, une espèce fongique ou une particule virale. Certains germes causent des maladies. D'autres peuvent favoriser la santé des organismes d'ordre supérieur, y compris les oiseaux et les mammifères. Les effets sur la santé de la plupart des germes, cependant, restent inconnus.

Lycée Désignation de la 9e à la 12e année du système américain d'éducation publique obligatoire. Les diplômés de l'enseignement secondaire peuvent demander aux collèges d'obtenir un diplôme d'études supérieures.

Hypothèse (v. Hypothesize ) Une explication proposée pour un phénomène. En science, une hypothèse est une idée qui doit être rigoureusement testée avant d'être acceptée ou rejetée.

Liquide Un matériau qui s'écoule librement, mais conserve un volume constant, comme de l'eau ou de l'huile.

Molécule Un groupe électriquement neutre d'atomes qui représente la plus petite quantité possible d'un composé chimique. Les molécules peuvent être constituées de types uniques d'atomes ou de types différents. Par exemple, l'oxygène dans l'air est constitué de deux atomes d'oxygène (O 2 ), mais l'eau est formée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène (H 2 O).

Nanoparticule Une petite particule de dimensions mesurées en milliardièmes de mètre.

Particule Une minime quantité de quelque chose.

Pigment Un matériau, comme les colorants naturels de la peau, qui altèrent la lumière réfléchie par un objet ou transmise à travers elle. La couleur globale d'un pigment dépend typiquement des longueurs d'onde de lumière visible qu'elle absorbe et de celles qu'elle réfléchit. Par exemple, un pigment rouge tend à réfléchir très bien les longueurs d'onde rouges de la lumière et absorbe typiquement d'autres couleurs. Pigment est également le terme pour les produits chimiques que les fabricants utilisent pour teinter la peinture.

Force appliquée uniformément sur une surface, mesurée en force par unité de surface.

Science Talent Search Concours annuel créé et géré par Society for Science & the Public. Depuis 2016, il a été parrainé par Regeneron Pharmaceuticals. Lancé en 1950, cet événement réunit 40 aînés de l'enseignement secondaire axés sur la recherche à Washington, DC, afin de présenter leur recherche au public et de concourir pour les prix.

Société Un groupe intégré de personnes ou d'animaux qui coopèrent généralement et se soutiennent mutuellement pour le plus grand bien de tous.

Solution Un liquide dans lequel un produit chimique a été dissous dans un autre.

Soleil L'étoile au centre du système solaire de la Terre. C'est une étoile de taille moyenne située à environ 26 000 années-lumière du centre de la galaxie de la Voie lactée. Soleil est aussi le terme pour quelque autre étoile solaire.

Dioxyde de titane Un matériau blanc, non réactif, solide qui se trouve naturellement comme un minéral et est largement utilisé comme un pigment blanc.

Lumière ultraviolette Type de rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde de 10 nanomètres à 380 nanomètres. Les longueurs d'onde sont plus courtes que celles de la lumière visible mais plus longues que les rayons X.

Wave Une perturbation ou une variation qui parcourt l'espace et la matière d'une manière régulière et oscillante.


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