De meeste vloeistoffen zijn in suspensie. Deeltjes die te klein zijn om met het blote oog te zien, wervelen overal terwijl zwaartekracht en temperatuurveranderingen ze verplaatsen. Voorkomen dat vloeistoffen scheiden kan lastig zijn voor het voedsel dat we in de supermarkt kopen, maar ook voor de farmaceutische industrie die de houdbaarheid van medicijnen zo lang mogelijk wil verlengen.

Het scheiden van vloeibare mengsels kan ook worden gebruikt om verontreinigende stoffen te verwijderen, of om voedingsstoffen te verzamelen, alsof je een laagje room van de melk afschept. Het begrijpen van de aard van het meng- en ontmengproces in complexe vloeistoffen is belangrijk voor praktische toepassingen op aarde, evenals het verwerken van vloeistoffen in afwezigheid van zwaartekracht terwijl de mensheid het zonnestelsel verkent.

Om het proces in meer detail te begrijpen, ESA is het project Technologies for Non-Equilibrium Systems (TechNES) gestart in samenwerking met het in Duitsland gevestigde NanoTemper Technologies.

Een internationaal onderzoeksteam, gecoördineerd door de Universiteit van Milaan in Italië, zal samenwerken met NanoTemper Technologies om het gedrag van complexe vloeistoffen in de ruimte te onderzoeken, met een focus op het ontwikkelen van nieuwe technologieën voor farmaceutische en biomedische gebieden.

Het project bouwt voort op meer dan twee decennia ervaring met het bestuderen van vloeistoffen op ESA's zwaartekrachtonderzoeksplatforms, zoals de Foton M3-capsule en het internationale ruimtestation. Onderzoeksgroepen van de Universiteit van Milaan, Universiteit van Pau en de regio Adour in Frankrijk, de Universiteit van Bayreuth, Duitsland, en de Complutense Universiteit van Madrid, Spanje ontwikkelt nieuwe experimenten als onderdeel van TechNES die op het internationale ruimtestation zullen worden uitgevoerd.

Gesuspendeerde vloeistoffen

De vloeistoffen van belang zijn suspensies van colloïden, polymeeroplossingen en eiwitoplossingen. Dit zijn vloeistoffen met minuscule deeltjes erin gesuspendeerd. Veel vloeistoffen kunnen als colloïden worden beschouwd, van melk tot olie. Nooit in rust, de componenten bewegen continu, beïnvloed door beweging zoals schudden en mengen, zwaartekracht en natuurlijke beweging veroorzaakt door temperatuurschommelingen.

De experimenten zullen onderzoeken hoe complexe natuurlijke en industrieel gemaakte vloeistoffen met elkaar vermengen in gewichtloosheid, diagnostische technieken ontwikkelen voor de studie van vloeistoffen die niet in evenwicht zijn. Het begrijpen van deze complexe vloeistoffen is gunstig voor meer dan alleen de farmaceutische industrie, zoals ze worden aangetroffen in het transport van biologische cellen, in onze atmosfeer en oceanen, evenals bij de industriële verwerking van voedsel en chemicaliën.

"Na het 20-jarig jubileum van continue menselijke bewoning op het internationale ruimtestation vorig jaar, dit project is een geweldig voorbeeld van de internationale samenwerking en langetermijnstudies die het gewichtloze onderzoekslaboratorium van de mensheid mogelijk maakt, ", zegt Marco Braibanti van ESA's bemande ruimtevaartteam.

"We hebben zoveel geleerd over het bestuderen van vloeistoffen in het Columbus-laboratorium in Europa en de vloeistofwetenschappelijke faciliteit en nu tonen commerciële bedrijven interesse om voordelen te bieden aan iedereen op aarde."

NanoTemper Technologies is gespecialiseerd in een instrument om eiwitoplossingen te bestuderen, en werkt mee aan het project om optische diagnostische technieken te ontwikkelen die geschikt zijn voor de ontwikkeling van betrouwbare op eiwit gebaseerde medicijnen.

Geneesmiddelen op basis van eiwitten zoals antilichamen hebben over het algemeen een hogere specificiteit en zijn efficiënter in het genezen van ziekten met minder bijwerkingen dan conventionele op chemicaliën gebaseerde geneesmiddelen.

"Onze samenwerking met NanoTemper Technologies stelt ons in staat om de geavanceerde diagnostische hulpmiddelen die zijn ontwikkeld voor ons fundamentele onderzoek in de ruimte over te dragen naar toepassingen die relevant zijn in de industriële gezondheidszorgsector, met voordelen voor de samenleving, " zegt Alberto Vailati van de Universiteit van Milaan, coördinator van het internationale TechNES-team.