Môi trường sống của chúng ta chứa đầy những vi khuẩn. Chúng ở trong cơ thể người, trên làn da và trên phần lớn các bề mặt chúng ta đụng chạm vào.
Điều đó không hẳn đã là xấu. Nhưng một số nơi cần phải được triệt khuẩn, chẳng hạn như những dải băng trên vết thương hay gói thực phẩm.
Jessica Tian, 17 tuổi, đã tìm được biện pháp để ngăn chặn vi khuẩn. Em chế tạo những tờ giấy triệt khuẩn bằng cách nhúng chúng vào một dung dịch hóa chất đặc biệt.
Học tại Trường Trung học Del Norte ở San Diego (California), Jessica Tian đã thuyết trình về phương pháp của em tại chương trình Nghiên cứu Tài năng Khoa học Regeneron.
Dung dịch của Jessica đã phát triển một lớp bọc kháng khuẩn trên cellulose. Lớp bên ngoài của các tế bào thực vật vốn vẫn có chứa cellulose. Nhưng không phải tất cả đều như thế.
Jessica giải thích: “Cellulose rất đa dạng. Nó có trong trang phục, trong vật dụng gói thực phẩm và nhiều thứ khác trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta”.
Mỗi phân tử cellulose là một chuỗi dài được xây dựng từ chất đường. Những chuỗi này kết nối với nước. Đó là điều tốt; nó giúp những khăn giấy thấm nước bị tràn ra.
Nhưng đó cũng là lý do tại sao cellulose ướt là chiếc nôi lý tưởng cho vi khuẩn. Một số trong những vi khuẩn này có tác hại cho sức khỏe, nhất là khi chúng phát triển trên bông băng vết thương hay trên giấy gói thực phẩm.
Các nhà khoa học đang cố gắng phát minh ra những lớp bọc kháng khuẩn để ngăn chặn vi khuẩn bám vào cellulose.
Tuy nhiên Jessica nói: “Phần lớn các phương pháp đều yêu cầu độ nóng và áp lực. Đồng thời một số phương pháp cũng dẫn đến ô nhiễm không khí”.
Em cho biết: “Em muốn xây dựng một phương pháp có thể thêm những thành phần kháng khuẩn đối với cellulose trong một hình thức đơn giản. Em muốn nó có giá thành hạ. Đồng thời dễ áp dụng trên tỷ lệ lớn và ít gây nguy cơ cho môi trường”.
Để hình dung được cách thực hiện, trong suốt mùa hè Jessica đã đi khắp nước Mỹ và làm việc ở phòng thí nghiệm của Benjamin Hsaio. Ông là nhà hóa học thuộc Đại học Stony Brook ở New York.
Chính Chương trình Nghiên cứu Mùa hè Simons đã giới thiệu Jessica với ông Hsaio. Em kể: “Đây là lần đầu tiên em làm việc tại phòng thí nghiệm, em thực sự yêu thích không khí nơi đây”.
Jessica đã cho thêm titanium dioxide và những phân tử nano bạc vào tờ giấy cellulose. Titanium dioxide là một chất nhuộm màu trắng.
Khi phơi ra dưới nguồn sáng cực tím, các điện tử nạp vào có thể được kích hoạt. Kế đến titanium oxide phân hóa nước, sản xuất ra những gốc tự do. Những phân tử được nạp này sẽ tấn công và giết những tế bào vi khuẩn.
Jessica cho biết thông thường, titanium dioxide cần phải có nhiều năng lượng để thúc đẩy tính năng tiêu diệt vi khuẩn.
Một biện pháp để hạ thấp năng lượng cần có, đó là cho thêm những phân tử nano bạc. Chúng là những phân tử nhỏ xíu, có đường kính chỉ bằng một phần vài tỉ của mét.
Chúng có tác dụng làm giảm năng lượng cần có để kích hoạt các điện tử trong titanium dioxide. Việc thêm thành phần này gọi là “chất kích hoạt”. Bạc kích hoạt giúp titanium dioxide tiêu diệt vi khuẩn chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời.
- Xem thêm: Các vi khuẩn trong nhà: Bạn hay kẻ thù?
Qua thí nghiệm, Jessica tạo ra chất hòa tan colloid. Những phân tử titanium dioxide và những phân tử nano bạc hòa tan đều vào nhau trong dung dịch.
Em đã tạo được ba phiên bản. Mỗi phiên bản có những số lượng titanium dioxide và bạc khác nhau. Sau đó, em lần lượt nhúng các tờ giấy cellulose vào các dung dịch hòa tan và làm khô chúng trong lò sấy.
Sau khi các tờ giấy đã khô, Jessica nhúng chúng vào dung dịch có vi khuẩn. Kế đến em chà những tờ giấy trên những đĩa thí nghiệm có chứa gel làm rau câu, chất gel chứa các chất dinh dưỡng cần cho vi khuẩn phát triển. Sau 24 giờ, em kiểm tra các chiếc đĩa.
Dung dịch titanium dioxide và bạc đã tiêu diệt tới 99% vi khuẩn. Nếu chỉ bọc riêng một chất titanium dioxide thì không đủ tác dụng.
Nói về phương pháp diệt khuẩn giá thành hạ và dễ thực hiện này, Jessica cho biết: “Lớp bọc đơn giản, giá thành hạ này có thể thấm vào quần áo để kháng khuẩn.
Theo em, thậm chí phương pháp diệt khuẩn này có thể sử dụng được tại những quốc gia đang phát triển”.
