国际空间站上的宇航员并不孤单:在对轨道前哨站内表面的一次微生物调查中科学家发现了数十种不同的细菌和真菌物种,包括有害病原体,如金黄色葡萄球菌-已知会导致皮肤和呼吸道感染以及食物中毒。
这些微生物种群不仅仅会伤害宇航员,甚至可能还损害航天器。细菌和真菌会产生一种生物膜-类似于牙齿上的牙菌斑,它会反过来玷污并侵蚀金属、玻璃、塑料以及橡胶。
这个问题在国际空间站的前身和平号空间站造成了严重的后果,在后期微生物菌落生长在宇航服、电缆绝缘层甚至窗户密封条的一部分上。
“随着宇航员的免疫系统受到微重力的抑制,太空任务的微生物种群将在未来需要长期严格控制,”欧洲航天局材料工程师 Malgorzata Holynska 解释说。“因此,欧洲航天局材料物理和化学部门正在与意大利技术研究所( IIT )合作,研究可以添加到机舱内部表面的抗菌材料。
IIT 团队已经开始研究氧化钛,也称为“二氧化钛”,例如用于地球上的自清洁玻璃。当氧化钛暴露在紫外线下时,它会将空气中的水蒸气分解成“氧自由基”,从而吞噬表面的任何东西,包括细菌膜。
“细菌被这些自由基产生的氧化压力灭活,” IIT 的工作人员 Mirko Prato 说。“这是一个优势,因为所有的微生物都无一例外地受到影响,同时也因此我们没有机会像对待其他抗菌材料一样去对它增加细菌耐药性。”
氧化钛作为选择对象的吸引力之一是其明显的长期稳定性, IIT 的 Fabio Di Fonzo 解释说:“我们将对涂层进行人工老化,看看它们如何随着时间的推移去变化。项目结果可以让我们知道一旦细菌被氧化,哪些光降解产物会回到机舱大气中 – 显然我们不希望最终产品比微生物本身毒性更大。
IIT 的测试已经成功地实现了在各种候选表面去使用氧化钛涂层:玻璃,硅片,铝箔甚至洁净室级纸巾。这些涂层以各种不同的方式附着,包括“物理气相沉积”和“原子层沉积” – 通过暴露于气态化学物质中来逐渐铺设的薄膜,这是用于制造半导体器件的传统技术。
参考文献:
[1]ESA – Self-cleaning spacecraft surfaces to combat microbes
令人期待的航天研究