國際太空站上的太空人並不孤單:在對軌道前哨站內表面的一次微生物調查中科學家發現了數十種不同的細菌和真菌物種,包括有害病原體,如金黃色葡萄球菌-已知會導致皮膚和呼吸道感染以及食物中毒。

太空人在哥倫布板塊

太空人在哥倫布板塊

這些微生物種群不僅僅會傷害宇航員,甚至可能還損害航太器。 細菌和真菌會產生生物膜-類似於牙齒上的牙菌斑,它會反過來污染並侵蝕金屬、玻璃、塑膠以及橡膠。

這個問題在國際空間站的前身和平號空間站造成了嚴重的後果,在後期微生物菌落生長在宇航服、電纜絕緣層甚至窗戶密封條的一部分上。

國際太空站上的真菌生長

國際太空站上的真菌生長

「隨著宇航員的免疫系統受到微重力的抑制,太空任務的微生物種群將在未來需要長期嚴格控制,」歐洲航太局材料工程師 Malgorzata Holynska 解釋說。 「因此,歐洲航太局材料物理和化學部門正在與義大利技術研究所 IIT 合作,研究可以添加到機艙內部表面的抗菌材料。」

IIT 團隊已經開始研究氧化鈦,也稱為「二氧化鈦」,例如用於地球上的自清潔玻璃。 當氧化鈦暴露在紫外線下時,它會將空氣中的水蒸氣分解成「氧自由基」,從而吞噬表面的任何東西,包括細菌膜。

自清潔表面,由紫外線觸發

自清潔表面,由紫外線觸發

「細菌被這些自由基產生的氧化壓力滅活,」IIT 的工作人員 Mirko Prato 說。 「這是一個優勢,因為所有的微生物都無一例外地受到影響,同時也因此我們沒有機會像對待其他抗菌材料一樣去對它增加細菌耐藥性。」

氧化鈦作為選擇物件的吸引力之一是其明顯的長期穩定性, IIT 的 Fabio Di Fonzo 解釋說:「我們將對塗層進行人工老化,看看它們如何隨著時間的推移去變化。 項目結果可以讓我們知道一旦細菌被氧化,哪些光降解產物會回到機艙大氣中 – 顯然我們不希望最終產品比微生物本身毒性更大。」

來自國際太空站的微生物樣品

來自國際太空站的微生物樣品

IIT 的測試已經成功地實現了在各種候選表面去使用氧化鈦塗層:玻璃,矽片,鋁箔甚至潔凈室級紙巾。 這些塗層以各種不同的方式附著,包括「物理氣相沉積」和「原子層沉積」 – 通過暴露於氣態化學物質中來逐漸鋪設的薄膜,這是用於製造半導體器件的傳統技術。


參考文獻:

[1]ESA – Self-cleaning spacecraft surfaces to combat microbes

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