Polymerer forhindrer potentielt farlig tåge under tandlægebesøg

Forskere ved University of Illinois i Chicago kunne ikke lade være med at tænke på spinning, vibrerende værktøjer på et tandlægekontor, der forvandler vand til tåge og sender det i luften. Hvis denne tåge indeholder en virus eller et andet patogen, det er en sundhedsfare for tandlæger og patienter.

I et blad udgivet i denne uge i Fysik af væsker , Alexander Yarin og hans kolleger opdagede, at kræfterne fra et vibrerende værktøj eller en tandlæges boremaskine ikke matcher de viskoelastiske egenskaber af fødevaregodkendte polymerer. såsom polyacrylsyre, som de brugte som en lille blanding til vand i dental omgivelser.

Deres resultater var overraskende. Ikke alene eliminerede en lille blanding af polymerer fuldstændig aerosoldannelse, men det gjorde det med lethed, udstiller grundlæggende polymerfysik, såsom spole-stræk overgang, der tjente det tilsigtede formål smukt.

De testede to FDA-godkendte polymerer. Polyakrylsyre viste sig at være mere effektiv end xanthangummi, fordi ud over dens høje forlængelsesviskositet (høje elastiske spændinger ved strækning), det afslørede en relativt lav forskydningsviskositet, hvilket gør det nemt at pumpe.

"Det, der var overraskende, er, at det allerførste eksperiment i mit laboratorium fuldstændig beviste konceptet, " sagde Yarin. "Det var forbløffende, at disse materialer var i stand til så let og fuldstændigt at undertrykke aerosoldannelse med tandværktøjer, med betydelige inertikræfter involveret. Alligevel, de elastiske kræfter genereret af små polymeradditiver var stærkere."

Deres undersøgelse dokumenterede den voldsomme eksplosion af lommer af vand, der tilføres tænder og tandkød, som tandværktøjet aerosoliserer. Sprøjtetågen, der følger med et tandlægebesøg, er resultatet af vand, der støder på hurtige vibrationer af et værktøj eller centrifugalkraften fra en boremaskine, som sprænger vand i små dråber og driver disse frem.

Polymerblandingen, når det bruges til at vande, undertrykker udbrud; i stedet, polymermakromolekyler, der strækker sig som gummibånd, begrænser vandaerosoldannelse. Når spidsen af ​​et vibrerende værktøj eller tandbor styrter ned i polymeropløsning, løsningen tråder ind i slangelignende tråde, som trækkes tilbage mod spidsen af ​​værktøjet, ændre den sædvanlige dynamik set med rent vand i tandplejen.

"Når dråber forsøger at løsne sig fra en flydende krop, dråbehalen strækkes. Det er her de betydelige elastiske kræfter forbundet med spole-stræk-overgangen af ​​polymermakromolekyler kommer i spil, " sagde Yarin. "De undertrykker haleforlængelse og trækker dråben tilbage, fuldstændig forhindrer aerosoldannelse."