Teen inventa una inmersión para mantener alejados los gérmenes

- Mar 23, 2017 -

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WASHINGTON, DC - Nuestras vidas están llenas de bacterias. Los insectos están dentro de nuestros cuerpos, en nuestra piel y en la mayoría de las superficies que tocamos. Eso no es necesariamente una mala cosa . Sin embargo, algunos lugares necesitan estar libres de bacterias, como vendajes para heridas o envases de alimentos. Jessica Tian, de 17 años, ha encontrado una forma de mantener las bacterias lejos. Ella creó los papeles sin gérmenes sumergiéndolos en un baño químico especial.

La estudiante de último año de la Escuela Preparatoria Del Norte en San Diego, California , mostró su método en el Regeneron Science Talent Search . La competencia científica es dirigida por Society for Science & the Public . Es patrocinado por Regeneron, una empresa que diseña y fabrica medicamentos. El evento reúne a estudiantes de secundaria cada año para compartir sus proyectos científicos con el público. Los 40 finalistas también compiten por premios en efectivo por un total de casi $ 2 millones. (Sociedad para la Ciencia y el Público también publica Noticias de Ciencia para Estudiantes y este blog.)

El baño químico de Jessica fue desarrollado para dejar un revestimiento que destruye los gérmenes sobre la celulosa . La pared exterior de las células vegetales contiene celulosa. Pero eso no es todo. "La celulosa es versátil", explica Jessica. "Está en nuestra ropa, en envases de alimentos, en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana".

Cada molécula de celulosa es una cadena larga construida a partir de azúcares. Estas cadenas se unen fácilmente con agua. Eso es bueno; Ayuda a las toallas de papel absorber los derrames. Pero esto es también por qué la celulosa húmeda es un gran hogar para las bacterias. Y algunos de esos gérmenes pueden representar un riesgo para la salud. Eso es especialmente cierto cuando crecen en un vendaje o envoltura de alimentos. Los científicos han estado tratando de inventar revestimientos antimicrobianos para evitar que las bacterias se peguen a la celulosa. Sin embargo, Jessica señala, "la mayoría de los métodos requieren calor y presión. Y algunos conducen a la contaminación del aire. "

"Quería crear un método que pudiera [añadir] propiedades antibacterianas a la celulosa de una manera sencilla", dice el adolescente. Ella quería que fuera barato. También tenía que ser fácil de aplicar a gran escala y representar poco riesgo para el medio ambiente.

Para averiguar cómo hacerlo, Jessica viajó por todo el país para pasar un verano en el laboratorio de Benjamin Hsaio. Es químico en la Stony Brook University de Nueva York. El Simons Summer Research Program para juniors de secundaria conectó a Jessica con Hsaio. "Esta fue la primera vez que trabajé en un laboratorio", dice. "Realmente disfruté de todo el ambiente."

El adolescente trabajó para añadir dióxido de titanio y nanopartículas de plata a papel de celulosa. El dióxido de titanio es un pigmento blanco. Cuando se exponen a la luz ultravioleta, los electrones cargados negativamente en ella pueden excitarse. El óxido de titanio descompone el agua. Esto produce radicales libres. Son moléculas cargadas que pueden atacar y matar células bacterianas.

Por lo general, dice Jessica, el dióxido de titanio requiere mucha energía para activar su capacidad de matar gérmenes. Ella pensó que vio una manera de reducir la energía necesaria, sin embargo: añadir nanopartículas de plata. Estas son pequeñas partículas de plata que son sólo milmillonésimas de metro de diámetro. Reducen la energía necesaria para excitar los electrones en dióxido de titanio. La adición de un ingrediente, de esta manera, se conoce como "dopaje". La plata dopada debe permitir que el dióxido de titanio mate las bacterias usando sólo la luz del sol, hipótesis de Jessica.

En el laboratorio, Jessica creó una solución coloidal (KOLL-oid). Minúsculas partículas de dióxido de titanio y nanopartículas de plata se extendieron bastante uniformemente a través del líquido. Ella creó tres versiones. Cada una tenía diferentes cantidades de dióxido de titanio y plata. Entonces el adolescente sumergió los papeles de celulosa en una de las soluciones y los secó en un horno. Otros papeles estaban cubiertos en dióxido de titanio solo o nada en absoluto. Estos sirvieron como controles .

Una vez que los papeles estaban secos, Jessica los sumergió en soluciones de bacterias. Luego frotó los papeles sobre placas de laboratorio que contenían agar - un gel que contenía los nutrientes necesarios para que las bacterias crecieran. Después de 24 horas, comprobó las placas.

El dióxido de titanio y el coloide de plata habían matado el 99 por ciento de las bacterias, en comparación con la celulosa no tratada. El revestimiento de dióxido de titanio por sí solo no funcionó tan bien.

"Sabía que la plata y el dióxido de titanio podrían funcionar juntos", dice Jessica. Había habido mucha investigación sobre la plata y un dióxido de titanio, observa, "pero no mucho en ambos juntos [en] celulosa".

La mejor parte, dice Jessica, es que su tratamiento no representa ninguna amenaza para el medio ambiente. Otros métodos necesitan altas temperaturas o presiones para crear un revestimiento que destruye los gérmenes. Todo lo que Jessica necesitaba era un baño lento en el baño químico. El revestimiento sencillo y de bajo costo "podría aplicarse a la ropa para que tuviera propiedades antibacterianas", dice, "creo que podría aplicarse incluso en los países en desarrollo".

Por ahora, ella sólo aplica su mezcla a pedacitos de papel de celulosa. Pero si la inmersión funciona en ropa, vendajes o papel, podría ayudar a mantenerlos libres de germen cuando sea necesario.

Palabras de Poder

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Activar (en biología) Activar, como con un gen o una reacción química.

Agar Un material gelatinoso hecho de ciertas algas marinas usadas como material (y fuente de alimento) en el cual crecer las bacterias.

Antibacteriano Propiedades que tienden a destruir o limitar el crecimiento o la reproducción de bacterias.

Antimicrobial Sustancia utilizada para matar o inhibir el crecimiento de microbios. Esto incluye productos químicos derivados naturalmente, tales como muchos medicamentos antibióticos. También incluye productos químicos sintéticos, tales como triclosan y triclocarban.

Cell La unidad estructural y funcional más pequeña de un organismo. Típicamente es demasiado pequeño para verlo a simple vista, consiste en un fluido acuoso rodeado por una membrana o pared. Dependiendo de su tamaño, los animales están hechos de cualquier lugar de miles a trillones de células. Algunos organismos, tales como levaduras, mohos, bacterias y algunas algas, se componen de una sola célula.

Celulosa Tipo de fibra que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Está formado por cadenas de moléculas de glucosa.

Sustancia química Una sustancia formada por dos o más átomos que se unen (enlace) en una proporción y estructura fija. Por ejemplo, el agua es una sustancia química hecha cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno. Su fórmula química es H 2 O. Químico también puede ser un adjetivo para describir las propiedades de los materiales que son el resultado de varias reacciones entre diferentes compuestos.

Coloide Material en el que partículas minúsculas insolubles se han diseminado a lo largo de un volumen mayor de otra sustancia. Los coloides toman muchas formas. El aire ahumado es un coloide. Así es la niebla. La leche es un coloide, con pequeños glóbulos de grasa de mantequilla suspendidos en todo el líquido. La crema batida es un coloide también. Los coloides típicamente no se separan en sus componentes individuales con el tiempo.

Control Parte de un experimento donde no hay cambio de condiciones normales. El control es esencial para los experimentos científicos. Esto demuestra que cualquier nuevo efecto es probablemente debido sólo a la parte de la prueba que un investigador ha alterado. Por ejemplo, si los científicos estuvieran probando diferentes tipos de fertilizantes en un jardín, querrían que una sección del mismo permaneciera sin fertilizar, como el control. Su área mostraría cómo las plantas en este jardín crecen en condiciones normales. Y eso da a los científicos algo contra el cual pueden comparar nuevos datos experimentales.

Doping (en materiales) La inserción deliberada de algo en un semiconductor cristalino u otro material.

Ambiente La suma de todas las cosas que existen alrededor de algún organismo o algún dispositivo y la condición que esas cosas crean para ese organismo o dispositivo. El medio ambiente puede referirse al clima y ecosistema en que vive algún animal, o quizás a la temperatura, humedad y colocación de los componentes en algún sistema o producto de la electrónica.

Radical libre Una molécula cargada (típicamente altamente reactiva y de corta duración) que tiene uno o más electrones externos no emparejados. Intentará robar electrones para recuperarse a través de un proceso conocido como oxidación.

Gel Un material pegajoso o viscoso que puede fluir como un líquido espeso.

Germen Cualquier microorganismo unicelular, tal como una bacteria, una especie fúngica o una partícula de virus. Algunos gérmenes causan enfermedades. Otros pueden promover la salud de los organismos de orden superior, incluyendo aves y mamíferos. Sin embargo, los efectos sobre la salud de la mayoría de los gérmenes siguen siendo desconocidos.

High school Una designación para grados nueve a 12 en el sistema estadounidense de educación pública obligatoria. Los graduados de secundaria pueden aplicar a las universidades para recibir educación avanzada.

Hipótesis (v. Hipótesis ) Una explicación propuesta de un fenómeno. En la ciencia, una hipótesis es una idea que debe ser rigurosamente probada antes de ser aceptada o rechazada.

Líquido Un material que fluye libremente pero mantiene un volumen constante, como el agua o el aceite.

Molécula Un grupo de átomos eléctricamente neutro que representa la menor cantidad posible de un compuesto químico. Las moléculas pueden ser hechas de tipos únicos de átomos o de tipos diferentes. Por ejemplo, el oxígeno en el aire está formado por dos átomos de oxígeno (O 2 ), pero el agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O).

Nanopartícula Una partícula pequeña con dimensiones medidas en mil millonésimas de metro.

Partícula Una cantidad diminuta de algo.

Pigmento Un material, como los colorantes naturales en la piel, que alteran la luz reflejada de un objeto o transmitida a través de él. El color global de un pigmento depende típicamente de qué longitudes de onda de luz visible absorbe y cuáles refleja. Por ejemplo, un pigmento rojo tiende a reflejar las longitudes de onda rojas de la luz muy bien y típicamente absorbe otros colores. Pigmento también es el término para los productos químicos que los fabricantes utilizan para tintar la pintura.

Presión Fuerza aplicada uniformemente sobre una superficie, medida como fuerza por unidad de área.

Science Talent Search Una competencia anual creada y dirigida por Society for Science & the Public. Desde 2016, ha sido patrocinado por Regeneron Pharmaceuticals. Iniciado en 1950, este evento trae 40 estudiantes de secundaria orientados a la investigación a Washington, DC, para mostrar sus investigaciones al público y competir por premios.

Sociedad Un grupo integrado de personas o animales que generalmente cooperan y se apoyan mutuamente para el bien de todos.

Solución Líquido en el que un producto químico se ha disuelto en otro.

Sol La estrella en el centro del sistema solar de la Tierra. Es una estrella de tamaño medio a unos 26.000 años luz del centro de la galaxia de la Vía Láctea. Sun es también el término para alguna otra estrella sunlike.

Dióxido de titanio Un material blanco, no reactivo, sólido que se produce naturalmente como un mineral y se utiliza ampliamente como un pigmento blanco.

Luz ultravioleta Tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda de 10 nanómetros a 380 nanómetros. Las longitudes de onda son más cortas que las de la luz visible, pero más largas que las radiografías.

Onda Una perturbación o variación que viaja a través del espacio y la materia de una manera regular y oscilante.


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