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2022-06-01 07:15

欧洲航天局正在开发杀灭微生物的涂层,使太空飞行更健康

人类并不是国际空间站上唯一的生物。细菌找到了融入地球上每一个生物群落的方法,也在其上方的空间站无菌微重力环境中找到了自己的家。不幸的是,这对国际空间站上的宇航员和空间站本身都造成了危害。但是现在,一个由欧洲航天局和意大利技术研究所(IIT)资助的研究团队认为他们有了一个解决方案——让国际空间站的表面具有抗菌剂。

说起来容易,做起来难——国际空间站上有数百种不同的材料,每种材料都有自己的机械和化学性质。科学家们已经知道有几十种细菌和真菌生活在空间站上。有些甚至对人类有危险,比如金黄色葡萄球菌,它会导致呼吸道感染。

更重要的是,其中一些细菌可能对空间站本身有害。众所周知,微生物菌落会形成生物膜,如果不加以处理,生物膜可以腐蚀塑料、橡胶、玻璃,甚至金属。事实上,和平号空间站的生物膜问题变得如此严重,以至于在它被封存之前就有人担心它的长期生存能力。

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阿斯特罗 诺特在国际空间站上做细菌实验。

信贷——美国国家航空航天局

这个问题的一个明显的答案是清洁。但老实说,宇航员有更好的事情要做。不可否认的是,他们有一个非常聪明的科学家团队,他们被雇来开发一种系统,让他们再也不用清洁了。

该系统由“光催化抗菌涂层优化”(PATINA)项目支持,由ESA开放空间创新论坛资助。该项目的其他研究路径包括超疏水材料,尽管它们与印度理工学院(IIT)和欧洲航天局(ESA)的工程师开发的抗菌材料有不同的使用案例。

这些抗菌涂层以二氧化钛为基础,这种材料在光照下会将水蒸气分解为“自由基”,破坏接触其表面的任何生物,包括细菌和真菌。二氧化钛也比更传统的抗菌材料银有优势。

Image of some fungi growing o<em></em>nboard the ISS.
一些真菌生长的图像 nboard国际空间站。

荣誉- NASA / ESA

几个世纪以来,银一直被用于抗菌——这就是为什么我们有银器。然而,当一个人持续暴露在银下时,银也有不良的特性,比如眼睛和皮肤刺激。如果含量足够高,它甚至可以改变一个人的皮肤颜色。在国际空间站的封闭环境中要比在大多数人的桌子周围的露天环境中更难以避免。

二氧化钛没有这些副作用,至少到目前为止科学界还没有发现。开发这种涂层的研究人员正在积极地尝试人为地使涂层老化,并以尽可能多的方式破坏它们,以确保它们是无害的。正如来自印度理工学院的研究人员Fabio Di Fonzo所说:“显然,我们不希望最终产品比微生物本身更有毒。”

到目前为止,他们还没有发现任何有害的副作用,该团队已经成功地在几种不同类型的表面上涂上了涂层,包括洁净室级的纸张和铝箔,这些在国际空间站上有大量使用。他们还对小至50至100纳米的涂层进行了研究,试图保持涂层表面的机械性能。

Petri dish with bacteria samples collected on the ISS.
培养皿里有从国际空间站上收集的细菌样本。

功劳——美国宇航局/喷气推进实验室

随着人类太空探索的发展,在太空中接触到细菌的不同类型表面的总数将继续增加,欧空局已经开始认真对待与有害细菌的斗争。欧洲航天局支持的另外两个项目已经在研究国际空间站上的细菌生长——法国的MATISS实验和德国的一个名为“接触表面”的实验。虽然人类将不可避免地与各种微生物共享长期的太空栖息地,但最好这样做,以免它们伤害任何人类或他们所依赖的飞船。