Recente tests aan boord van het Internationale Ruimtestation hebben de effectiviteit aangetoond van een oppervlaktebehandeling bij het remmen van de vorming van biofilms, dit zijn complexe gemeenschappen van micro-organismen die een verscheidenheid aan gezondheids- en operationele uitdagingen in de ruimtevaart kunnen veroorzaken. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials Interfaces, zijn veelbelovend voor de ontwikkeling van antimicrobiële oppervlakken die de veiligheid van de bemanning kunnen verbeteren en de levensduur van ruimtevaartuigen en habitats tijdens langdurige missies kunnen verlengen.

Biofilms vormen een veel voorkomend probleem in de ruimte vanwege de unieke omgevingsomstandigheden, waaronder microzwaartekracht, beperkte hulpbronnen en constante recycling van lucht en water. Deze factoren kunnen bijdragen aan de groei en proliferatie van micro-organismen, wat leidt tot de vorming van biofilms op verschillende oppervlakken in ruimtevaartuigen. Biofilms kunnen een aanzienlijke bedreiging vormen voor de gezondheid van de bemanning door infecties te veroorzaken, systemen te verstoppen en materialen af ​​te breken, wat de noodzaak van effectieve strategieën voor de preventie van biofilms benadrukt.

De studie, geleid door onderzoekers van het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van NASA en de University of California, Los Angeles (UCLA), concentreerde zich op een oppervlaktebehandeling die bekend staat als polydopamine (PDA). PDA is een veelzijdig coatingmateriaal dat een dunne, hechtende laag op oppervlakken vormt wanneer deze wordt blootgesteld aan een dopamine-oplossing. De onderzoekers veronderstelden dat PDA zou kunnen worden gebruikt om antimicrobiële oppervlakken te creëren vanwege het vermogen om de oppervlaktechemie te wijzigen, de oppervlakte-energie te verminderen en antimicrobiële eigenschappen te vertonen tegen veel voorkomende bacteriestammen.

Om hun hypothese te testen, ontwierpen de onderzoekers een reeks experimenten die werden uitgevoerd in de Biofilm Risk Assessment in ISS Fluids and Surfaces (BRAFIS)-faciliteit aan boord van het ISS. BRAFIS is een op zichzelf staand bioreactorsysteem waarmee onderzoekers de vorming en groei van biofilms onder microzwaartekrachtomstandigheden kunnen bestuderen. De onderzoekers bedekten glasplaatjes met PDA en stelden ze bloot aan een gemengde microbiële gemeenschap die vergelijkbaar is met die in ruimtevaartuigomgevingen.

Uit de resultaten bleek dat PDA-gecoate oppervlakken de biofilmvorming aanzienlijk verminderden in vergelijking met niet-gecoate oppervlakken. De PDA-coating remde effectief de hechting van microbiële cellen aan de oppervlakken en verhinderde de ontwikkeling van volwassen biofilms. De onderzoekers schreven dit effect toe aan het vermogen van de PDA om de hydrofobiciteit van het oppervlak te wijzigen, de bacteriële adhesie-eigenschappen te veranderen en antimicrobiële stoffen vrij te geven.

De succesvolle demonstratie van de mogelijkheden van PDA voor het remmen van biofilms in microzwaartekrachtomstandigheden vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van antimicrobiële oppervlakken voor ruimtetoepassingen. De studie benadrukt het potentieel van PDA als een levensvatbare oppervlaktebehandeling om biofilmgerelateerde risico's te verminderen en de veiligheid en het welzijn van astronauten tijdens langdurige ruimtemissies te garanderen.

Verder onderzoek en testen zijn nodig om de werkzaamheid en duurzaamheid van PDA-coatings op de lange termijn in ruimteomgevingen te evalueren. Bovendien zijn de onderzoekers van plan de effectiviteit van PDA tegen andere microbiële soorten te onderzoeken en potentiële synergetische effecten te onderzoeken in combinatie met andere antimicrobiële strategieën. Door deze uitdagingen aan te pakken, zou de ontwikkeling van op PDA gebaseerde antimicrobiële oppervlakken een revolutie teweeg kunnen brengen in het ontwerp en de werking van ruimtevaartuigen, wat zou leiden tot veiligere en efficiëntere ruimteverkenningsmissies.