Onderzoek gaat verder op een uiteindelijke 140 miljoen mijl lange missie naar Mars, het ontwikkelen van de nieuwste transportmiddelen en habitats die nodig zijn voor de rode planeet.

Maar aan zo'n missie beginnen en zowel tijdens als daarna veilig leven, zijn verschillende ideeën. Dit laatste is de onderzoeksfocus van Alina Alexeenko.

"We weten hoe we in de ruimte moeten komen, maar dat is niet hetzelfde als weten hoe je daar moet overleven, " zei Alexeenko, een Purdue-professor in de luchtvaart en ruimtevaart. "Als we een kolonie op Mars willen stichten, we gaan geen pillen sturen of een farmaceutische fabriek. Er komt geen CVS op Mars."

Om ervoor te zorgen dat astronauten de voeding en medicijnen hebben om zo'n jaarlange onderneming in de ruimte te overleven, Alexeenko heeft verschillende onderzoeksprojecten op zich genomen met betrekking tot vriesdrogen, ook wel vriesdrogen genoemd.

Bij vriesdrogen wordt gebruik gemaakt van een steriele, vacuümomgeving om water uit producten zoals voedsel en medicijnen te verwijderen nadat ze zijn ingevroren. Het proces zet het bevroren vocht in de items om in damp, het elimineren van de vloeibare fase.

De resultaten verhogen de stabiliteit en houdbaarheid van medicatie en verbeteren het vermogen om voedsel op te slaan en te transporteren met behoud van de voedingswaarde. Lyofilisatie wordt gebruikt in bijna de helft van de geproduceerde biofarmaceutische medicijnen.

"Als we een kolonie op Mars willen stichten, we sturen geen afgewerkte pillen of een farmaceutische fabriek, "Zei Alexeenko. "We moeten opnieuw uitvinden hoe medicijnen worden opgeslagen en vervoerd en vriesdrogen zal erbij betrokken zijn, omdat we medicijnen op lange termijn moeten bewaren."

Alexeenko is mede-oprichter van de Advanced Lyophilization Technology Hub, of LyoHub, gevestigd in het Birck Nanotechnology Center in Purdue's Discovery Park. Ze wordt vergezeld door Elizabeth Topp, mede-oprichter en co-directeur en hoogleraar industriële en fysieke farmacie.

Voedsel en medicijnen zijn niet de enige items die kunnen worden gevriesdroogd. Alexeenko zei dat een biologisch waterbehandelingssysteem voor ruimtestations en ruimtekolonies zich richt op het levend houden van bacteriën in gevriesdroogde staat. De bacteriën kunnen vervolgens worden gebruikt om het water te behandelen.

"Ik denk dat het de minst bekende van de belangrijkste technologieën is die in de 20e eeuw zijn uitgevonden, "zei ze. "Als je naar de impact kijkt, het is behoorlijk belangrijk. Er zijn zoveel aspecten buiten de ruimte, zoals productie en technologie."

Zo onbekend, in feite, dat Alexeenko zelf zegt dat het toeval was dat ze haar werk in vriesdrogen begon. Als tweedejaars universitair docent in 2007, Alexeenko kreeg een e-mail van een ingenieur uit Nederland waarin hij vroeg naar een ongebruikelijke staat van gassen die hij tegenkwam bij het vriesdrogen. Ze vroeg een collega van de buren of hij ooit van dergelijke technologie had gehoord en hij wees haar op een vriend in het College of Pharmacy.

Geneesmiddelen zijn een grote ontvanger van de voordelen van vriesdrogen. Het werd voor het eerst gebruikt om bloedplasma te stabiliseren om kinderinfecties te behandelen voordat er vaccins beschikbaar waren en maakte later het gebruik van bloedbanken mogelijk tijdens de Tweede Wereldoorlog en kort daarna maakte het de massaproductie van penicilline mogelijk. Het maakt nu deel uit van het proces voor veel nieuwe geneesmiddelen tegen kanker en reumatoïde artritis en voor veel vaccins.

Lyofilisatie-onderzoek richt zich meer op het proces zelf in vergelijking met hoe het kan worden gebruikt. Nieuwe controlemethoden en sensoren verbeteren een minder dan efficiënt proces dat Alexeenko vergeleek met het maken van koekjes in een oven, een batch tegelijk.

"Je hebt het recept, maar je weet niet per se wat er aan de hand is totdat het klaar is en je ze eruit haalt, " zei ze. "Maar sensoren kunnen in realtime informatie verstrekken en controles kunnen het proces binnen een bereik houden dat veilig is voor het molecuul dat wordt beïnvloed."

De LyoHub van Purdue bestaat uit een consortium van meer dan 20 marktleiders op het gebied van voedingsgeneeskunde en andere gebieden. Alexeenko zei dat een van de projecten een numerieke simulatie heeft ontwikkeld om de kans op vriesdrogen te begrijpen. waardoor een computertest mogelijk is in plaats van een dure experimentele run.

Het partnerschap tussen de industrie en de universiteit heeft ook een eerste technologische routekaart voor vriesdrogen geproduceerd en werkt aan de eerste reeks wetenschappelijke standaarden voor de technologie.

"Omdat het in een vacuüm gebeurt, het kost veel energie en kan moeilijk zijn, "Zei Alexeenko. "Het is een zeer complex productieproces met veel fysica die erg ingewikkeld is.

"Er is veel ruimte voor verbetering, " zei ze. "Het is een technologie met een vrij laag rendement. Ik wil zien, in mijn professionele carrière, het proces veel sneller en continu gemaakt."