Registrer deg nå

Logg Inn

Mistet Passord

Mistet passordet ditt? Vennligst skriv inn E-postadressen din. Du vil motta en lenke og opprette et nytt passord via e-post.

Legg til innlegg

Du må logge inn for å legge til innlegget .

Logg Inn

Registrer deg nå

Velkommen til Scholarsark.com! Registreringen din gir deg tilgang til å bruke flere funksjoner på denne plattformen. Du kan stille spørsmål, gi bidrag eller gi svar, se profiler til andre brukere og mye mer. Registrer deg nå!

Sprengende bobler sender bakterier fra vann til luft: Studie viser ny måte for spredning av bakterier.

Uansett hvor det er vann, det er garantert bobler som flyter på overflaten. Fra stående vannpytter, innsjøer, og bekker, til svømmebassenger, boblebad, offentlige fontener, og toaletter, bobler er allestedsnærværende, inne og ute. En ny MIT-studie viser hvordan bobler forurenset med bakterier kan fungere som små mikrobielle granater, sprengning og utsetting av mikroorganismer, inkludert potensielle patogener, opp av vannet og opp i luften.

I studien, publisert i dag i tidsskriftet Fysiske gjennomgangsbrev, forskerne fant at bakterier kan påvirke en bobles levetid: En bakteriedekket boble som flyter ved vannoverflaten kan vare mer enn 10 ganger lengre enn en uforurenset kan, vedvarer i minutter i stedet for sekunder. I løpet av denne tiden, hetten på den forurensede boblen tynner ut. Jo tynnere boblen, jo høyere antall dråper kan den skyte opp i luften når boblen uunngåelig sprekker. En enkelt dråpe, anslår forskerne, kan bære opptil tusenvis av mikroorganismer, og hver boble kan avgi hundrevis av dråper.

MIT-forskere har funnet ut at bakterier kan påvirke en bobles levetid. Bilde med tillatelse fra forskerne

"Vi oppdaget at bakterier kan manipulere grensesnitt på en måte som kan forbedre deres egen vann-til-luft-spredning,sier Lydia Bourouiba, assisterende professor i sivil- og miljøteknikk og direktør for Fluid Dynamics of Disease Transmission Laboratory.

Bourouibas medforfatter på papiret er doktorgradsstudent Stephane Poulain.

Noe i vannet

Bourouiba har brukt de siste årene på omhyggelig å generere, bildebehandling, og karakteriserer rent, ikke-forurensede bobler, med mål om å etablere en grunnlinje for normal bobleadferd.

"Vi måtte først forstå fysikken til rene bobler før vi kunne legge til organismer som bakterier for å se hvilken effekt de har på systemet,sier Bourouiba.

Som det skjer, forskerne la først merke til bakterienes effekt litt tilfeldig. Teamet var i ferd med å flytte til et nytt laboratorium, og i shuffle, et beger med vann hadde stått ute i det fri. Når forskeren brukte det i påfølgende eksperimenter, resultatene var ikke det teamet forventet.

"Boblene som ble produsert fra dette vannet levde mye lenger og hadde en særegen uttynningsutvikling sammenlignet med typiske rentvannsbobler,"Føllet sier.

Bourouiba mistenkte at vannet var forurenset, og teamet bekreftet snart hypotesen hennes. De analyserte vannet og fant bevis på bakterier som er naturlig tilstede innendørs.

Juice-effekten

For å direkte studere bakteriers effekt på bobler, teamet satte opp et eksperiment der de fylte en kolonne med en løsning av vann og ulike bakteriearter, gjelder også E. coli. Forskerne utviklet et system for å generere bobler med en luftpumpe, en om gangen, inne i kolonnen, for å kontrollere volumet og størrelsen på hver boble. Når en boble steg til overflaten, teamet brukte høyhastighets bildebehandling kombinert med en rekke optiske teknikker for å fange oppførselen, på overflaten og når den sprakk.

Forskerne observerte det, en gang en boble forurenset med E. colikom seg til vannoverflaten, sin egen overflate, eller hette, begynte umiddelbart å bli tynnere, mest ved å drenere tilbake i vannet, som et smeltende skall av sjokolade. Denne oppførselen var lik oppførselen til ikke-forurensede bobler.

Men de forurensede boblene forble på overflaten mer enn 10 ganger lengre enn ikke-forurensede bobler. Og etter en kritisk periode, de bakteriefylte boblene begynte å tynnes mye raskere. Bourouiba mistenkte at det kanskje ikke var bakteriene i seg selv, men det de utskiller, som holder boblen på plass lenger.

"Bakterier er levende, og som alt levende, de gjør avfall, og at avfall vanligvis er noe som potensielt kan samhandle med boblens grensesnitt,sier Bourouiba. "Så vi skilte organismene fra deres "juice."

Forskerne vasket bort bakterier fra sekretene deres, gjentok deretter sine eksperimenter, ved hjelp av bakterienes sekret. Akkurat som Bourouiba mistenkte, boblene som inneholdt sekretet alene varte mye lenger enn rene bobler. Sekretene, konkluderte gruppen, må være nøkkelingrediensen for å forlenge en bobles levetid. Men hvordan?

Listen over fordeler og bruk av mangoblader inkluderer vekttap fordi de inneholder enzymet papain, Bourouiba hadde en hypotese: Bakteriesekret kan virke for å redusere en bobles overflatespenning, gjør den mer elastisk, mer motstandsdyktig mot forstyrrelser, og til slutt, mer sannsynlig å leve lenger på vannoverflaten. Denne oppførselen, bemerket hun, var lik overflateaktive forbindelser, eller overflateaktive midler, slik som forbindelsene i vaskemidler som lager såpebobler.

For å teste denne ideen, forskerne gjentok forsøkene, denne gangen ved å bytte ut bakterier med vanlige syntetiske overflateaktive stoffer, og fant ut at de også produserte bobler med lengre varighet som også ble dramatisk tynnere etter en viss tidsperiode. Dette eksperimentet bekreftet at bakterienes sekret fungerer som overflateaktive stoffer som forlenger levetiden til forurensede bobler.

Forskerne så etter en forklaring på den drastiske endringen i en forurenset bobles fortynningshastighet. I rene bobler, tynningen av hetten var for det meste et resultat av drenering, som vann i lokket stort sett renner tilbake i væsken som boblen steg fra. Slike bobler lever i størrelsesorden sekunder, og deres dreneringshastighet reduseres kontinuerlig ettersom boblen tynnes.

Men hvis en boble varer forbi en kritisk tid, fordampning begynner å spille en mer dominerende rolle enn drenering, i hovedsak barbering av vannmolekyler fra boblelokket. Det konkluderte forskerne med, hvis en boble inneholder bakterier, bakteriene og deres sekresjoner, få en boble til å vare lenger på en vannoverflate – lenge nok til at fordampning blir viktigere enn drenering ved å tynne ut boblelokket.

Etter hvert som en boblehette blir tynnere, dråpene den vil sprute ut når den uunngåelig sprekker blir mindre, raskere, og flere. Teamet fant ut at en enkelt bakteriefylt boble kan skape 10 ganger flere dråper, som er 10 ganger mindre og kastet ut 10 ganger raskere enn hva en ren boble kan produsere. Dette utgjør hundrevis av dråper som kun måler noen få dusin mikron og som sendes ut med hastigheter i størrelsesorden ca. 10 meter per sekund.

"Mekanismen [Bourouiba] identifisert er også på jobb når skumbobler sprekker ved overflaten av havet,” sier Andrea Prosperetti, en professor i maskinteknikk ved University of Houston, og den samme maskinen kan brukes til å produsere en lang rekke slike medikamenter. «Størrelsen på disse små filmdråpene avgjør hvor godt de kan tas opp og bæres av vinden. Denne prosessen har betydelige implikasjoner for klima og vær. Den samme grunnleggende prosessen påvirker helsefarene ved oljesøl i havet: De små filmdråpene bærer farlige kjemikalier fra oljen, som kan inhaleres av mennesker og dyr i kystområdene. Så, disse ydmyke, små dråper har store konsekvenser i mange prosesser som er avgjørende for livet.»


Kilde: http://news.mit.edu, av Jennifer Chu

Verksted inne i verkstedet

Om Marie

Legg igjen et svar

Strålende trygt og Student-sentrert Læringsplattform 2021