Разработаны самоочищающиеся поверхности космических кораблей для борьбы с микробами

Прочитано: 137 раз(а)


Астронавты живут и работают на орбите вместе с кишащими популяциями микроорганизмов, которые могут представлять серьезную угрозу для здоровья и даже структурной целостности космического корабля. Чтобы помочь в борьбе с такими невидимыми безбилетными пассажирами, проект под руководством ЕКА разрабатывает уничтожающие микробы покрытия, подходящие для использования в кабинах космических кораблей.

Члены экипажа Международной космической станции не одиноки. Микробиологическое обследование поверхностей внутри орбитального аванпоста выявило десятки различных видов бактерий и грибков, в том числе вредоносные патогены, такие как золотистый стафилококк, которые, как известно, вызывают кожные и респираторные инфекции, а также пищевые отравления.

От этих микробных популяций могут заболеть даже космические корабли, а не только астронавты. Бактерии и грибки производят «биопленки» — похожие на зубной налет — которые, в свою очередь, могут тускнеть и разъедать металл и стекло, а также пластик и резину.

Эта проблема обострилась в последние дни жизни предшественницы МКС, станции «Мир», где колонии микробов наблюдались на деталях скафандров, изоляции кабелей и даже на уплотнителях окон.

«Поскольку иммунная система астронавтов подавлена ​​микрогравитацией, микробные популяции будущих длительных космических миссий необходимо будет строго контролировать», — объясняет инженер-материаловед ЕКА Малгожата Холинска. «Поэтому отдел физики и химии материалов ESA сотрудничает с Istituto Italiano di Tecnologia, IIT, для изучения противомикробных материалов, которые можно добавить на внутренние поверхности кабины».

Команда ИИТ начала работу над оксидом титана, также известным как «титан», который используется, например, в самоочищающемся стекле здесь, на Земле, а также в гигиенических поверхностях. Когда оксид титана подвергается воздействию ультрафиолетового излучения , он расщепляет водяной пар в воздухе на «свободные кислородные радикалы», которые разъедают все, что находится на поверхности, включая бактериальные мембраны.

«Бактерии инактивируются из-за окислительного стресса, вызванного этими радикалами», — говорит Мирко Прато из IIT. «Это преимущество, потому что поражаются все микроорганизмы без исключения, поэтому нет никаких шансов, что мы повысим устойчивость к бактериям так же, как некоторые антибактериальные материалы».

Поверхности космического корабля мкс

Выбор оксида титана был обусловлен предыдущими исследованиями антимикробных покрытий для больниц. Команда исследует метод «допинга» соединения; корректировка его рецепта, чтобы повысить его чувствительность к видимой части светового спектра.

«Антимикробные покрытия на Земле часто используют серебро, но здесь мы хотим обойтись без него», — добавляет Малгожата. «Проблема в том, что в закрытой среде космического корабля длительное воздействие серебра может иметь негативные последствия для здоровья астронавтов — например, мы не хотим накопления тяжелых металлов в бортовой воде, когда растворимое серебро связывается с кожей и глазами. раздражение, даже изменение цвета кожи при очень высоких дозах».

Одна из привлекательных сторон оксида титана в качестве альтернативы заключается в его очевидной долговременной стабильности, объясняет Фабио Ди Фонцо из IIT: «Но мы будем проводить искусственное старение покрытий, чтобы увидеть, как они меняются с течением времени. И часть результатов проекта будет нужно посмотреть, какие продукты фотодеградации возвращаются в атмосферу салона после окисления бактерий — очевидно, нам не нужны конечные продукты, более токсичные, чем сами микробы».

Испытания, проведенные IIT, показали успешное покрытие оксидом титана различных поверхностей-кандидатов: стекла, кремниевых пластин, алюминиевой фольги и даже бумажной салфетки для чистых помещений. Покрытия наносят с использованием различных методов, в том числе « физического осаждения из паровой фазы » и « атомно-слоевого осаждения », включающих постепенное нанесение тонких пленок под воздействием газообразных химикатов, методов, более традиционно используемых для изготовления полупроводниковых устройств.

«Мы стремимся сделать этот антимикробный слой как можно тоньше, чтобы не слишком сильно изменить механические свойства нижележащих материалов, не препятствовать изгибу ткани и т. д., — говорит Мирко. — Мы нацелены на толщину от 50 до 100 нанометров. , миллионные доли миллиметра».

Проект PATINA «Оптимизация фотокаталитических антибактериальных покрытий» был предложен в рамках Платформы инноваций открытого космоса ЕКА с целью поиска новых идей для космических исследований из любого источника. Проект также охватывает другие антимикробные средства обработки поверхности, в том числе супергидрофобные материалы, которые отталкивают всю влагу, электростатическую реакцию и материалы, выделяющие биоциды.

В ESTEC научный сотрудник ЕКА Мэнцзяо Ван провел работу по тестированию покрытий, теперь ее преемником стала Федерика Арена.

Этот новый антимикробный подход дополняет существующие европейские исследования, такие как французский космический эксперимент MATISS и немецкий эксперимент Touching Surfaces, изучающий рост бактерий на борту МКС.

Разработаны самоочищающиеся поверхности космических кораблей для борьбы с микробами



Новости партнеров