Bolhas estourando lançam bactérias da água para o ar: Estudo mostra novo modo de dispersão de bactérias.

Onde quer que haja água, é provável que haja bolhas flutuando na superfície. De poças de pé, lagos, e fluxos, para piscinas, banheiras quentes, fontes públicas, e banheiros, bolhas são onipresentes, dentro e fora. Um novo estudo do MIT mostra como bolhas contaminadas com bactérias podem agir como minúsculas granadas microbianas, estourando e lançando microorganismos, incluindo patógenos potenciais, fora da água e no ar.

No estudo, publicado hoje na revista Cartas de revisão física, os pesquisadores descobriram que as bactérias podem afetar a longevidade de uma bolha: Uma bolha cobertas de bactérias flutuando na superfície da água pode durar mais de 10 vezes mais do que um não contaminado pode, persistindo por minuto em vez de segundo. Durante este tempo, o tampão dos dilui bolha contaminados. Quanto mais fina for a bolha, quanto maior o número de gotículas pode lançar para o ar quando a bolha inevitavelmente explode. Uma única gota, os pesquisadores estimam, pode transportar até milhares de microorganismos, e cada bolha pode emitir centenas de gotículas.

pesquisadores do MIT descobriram que as bactérias podem afetar a longevidade de uma bolha. Imagem cortesia dos pesquisadores

“Descobrimos bactérias podem manipular as interfaces de um modo que pode melhorar a sua própria dispersão água-para-ar,”, Diz Lydia Bourouiba, professor assistente de engenharia civil e ambiental e diretor da Dinâmica de Fluidos de Laboratório de Doenças de Transmissão.

co-autor do Bourouiba no papel é estudante Stephane Poulain.

Algo na água

Bourouiba passou os últimos anos gerando meticulosamente, imaging, e caracterizar limpo, bolhas não contaminados, com o objetivo de estabelecer uma linha de base do comportamento normal bolha.

“Primeiro, tínhamos de compreender a física de bolhas limpas antes que pudéssemos acrescentar organismos como bactérias para ver o efeito que eles têm sobre o sistema,”Bourouiba diz.

Como acontece, os pesquisadores primeiro notou efeito das bactérias um pouco por acidente. A equipe estava no meio da mudança para um novo espaço de laboratório, e na confusão, um copo de água tinha sido deixada em aberto. Quando o investigador utilizou em experiências subsequentes, os resultados não foram o que a equipe espera.

“As bolhas produzidas desta água viveram muito mais tempo e teve uma evolução afinamento peculiar comparado ao de típicas bolhas de água limpa,”Poulain diz.

Bourouiba suspeita a água havia sido contaminada, ea equipe logo confirmou sua hipótese. Analisaram a água e encontrou evidência de bactérias que estão naturalmente presentes dentro.

O efeito suco

Para estudar diretamente efeito das bactérias em bolhas, a equipa de configurar uma experiência em que se encheu uma coluna com uma solução de água e várias espécies de bactérias, Incluindo E. coli. Os pesquisadores desenvolveram um sistema para gerar bolhas com uma bomba de ar, um por vez, no interior da coluna, a fim de controlar o volume e tamanho de cada bolha. Quando uma bolha subiu para a superfície, a equipe usou imagem de alta velocidade, juntamente com uma gama de técnicas ópticas para capturar o seu comportamento, na superfície e como ela rebentar.

Os pesquisadores observaram que, uma vez que uma bolha contaminada com E. colichegou à superfície da água, sua própria superfície, ou tampa, imediatamente começou a emagrecer, principalmente drenando de volta para a água, como uma casca de chocolate derretendo. Este comportamento foi semelhante ao das bolhas não contaminadas.

Mas as bolhas contaminadas permaneceram na superfície mais de 10 vezes mais do que bolhas não contaminadas. E depois de um período crítico de tempo, as bolhas carregadas de bactérias começaram a diminuir muito mais rápido. Bourouiba suspeitou que poderia não ser a própria bactéria, mas o que eles secretam, que mantém a bolha no lugar por mais tempo.

“As bactérias estão vivas, e como qualquer coisa viva, eles fazem lixo, e esse desperdício normalmente é algo que potencialmente pode interagir com a interface da bolha,”Bourouiba diz. “Então, separamos os organismos de seu ‘suco’.”

Os pesquisadores lavaram as bactérias de suas secreções, então repetiram seus experimentos, usando as secreções das bactérias. Assim como Bourouiba suspeitava, as bolhas contendo apenas as secreções duraram muito mais do que as bolhas limpas. as secreções, o grupo concluiu, deve ser o ingrediente chave para prolongar a vida útil de uma bolha. Mas como?

Novamente, Bourouiba tinha uma hipótese: As secreções bacterianas podem estar agindo para reduzir a tensão superficial de uma bolha, tornando-o mais elástico, mais resistente a perturbações, e no final, mais propensos a viver mais tempo na superfície da água. Esse comportamento, ela notou, foi semelhante aos compostos tensoativos, ou surfactantes, como os compostos em detergentes que fazem bolhas de sabão.

Para testar esta ideia, os pesquisadores repetiram os experimentos, este tempo, trocando as bactérias para agentes tensioactivos sintéticos comuns, e descobriu que eles também produziram bolhas mais duradouros que também diluído dramaticamente após um determinado período de tempo. Esta experiência confirmou que as secreções das bactérias actuar como tensioactivos que se prolonga o tempo de vida de bolhas contaminados.

Os pesquisadores então olhou para uma explicação para a mudança drástica na taxa de desbaste de uma bolha contaminada. Em bolhas limpas, o afinamento da tampa foi principalmente o resultado de drenagem, como a água na tampa geralmente drena de volta para o fluido do qual a bolha subiu. Essas bolhas vivem na ordem de segundos, e sua velocidade de drenagem diminui continuamente à medida que a bolha se afina.

Mas se uma bolha durar além de um tempo crítico, a evaporação começa a desempenhar um papel mais dominante do que a drenagem, essencialmente raspando as moléculas de água da tampa da bolha. Os pesquisadores concluíram que, se uma bolha contiver bactérias, as bactérias e suas secreções, fazer uma bolha durar mais tempo na superfície da água - tempo suficiente para que a evaporação se torne mais importante do que a drenagem no afinamento da tampa da bolha.

À medida que a tampa de uma bolha fica mais fina, as gotículas que ele irá espirrar quando inevitavelmente estourar tornam-se menores, mais rápido, e mais numerosos. A equipe descobriu que uma única bolha carregada de bactérias pode criar 10 vezes mais gotas, que são 10 vezes menor e ejetado 10 vezes mais rápido do que uma bolha limpa pode produzir. Isso equivale a centenas de gotículas que medem apenas algumas dezenas de mícrons e que são emitidas em velocidades da ordem de 10 metros por segundo.

"O mecanismo [Bourouiba] identificado também está em ação quando bolhas de espuma estouram na superfície do oceano,” diz Andrea Prosperetti, professor de engenharia mecânica na Universidade de Houston, que não estava envolvido na pesquisa. “O tamanho dessas minúsculas gotículas de filme determina o quão bem elas podem ser apanhadas e transportadas pelo vento.. Este processo tem implicações significativas para o clima e. O mesmo processo básico afeta os riscos à saúde de derramamentos de óleo no oceano: As minúsculas gotas de filme carregam produtos químicos perigosos do óleo, que pode ser inalado por pessoas e animais nas regiões costeiras. assim, esses humildes, pequenas gotas têm consequências descomunais em muitos processos cruciais para a vida.”

Fonte: http://news.mit.edu, por Jennifer Chu