Astronauten worden tijdens hun reis geconfronteerd met een aanzienlijke populatie micro-organismen die mogelijk voor problemen – voor de gezondheid van de astronauten en zelfs de structurele integriteit van ruimteschepen – zouden kunnen zorgen. Om die knelpunten aan te pakken werken wetenschappers van het European Space Agency (ESA) aan de ontwikkeling van coatings die in ruimteschepen microbes kunnen doden.

De technologie kan volgens de onderzoekers vooral bij langere ruimtereizen van groot belang blijken. Gezondheidsproblemen kunnen in die omstandigheden immers mogelijk in een belangrijke bedreiging uitmonden.

Bacteriën en schimmels

“Een onderzoek aan boord van het International Space Station bracht de aanwezigheid van tientallen bacteriën en schimmels aan het licht”, benadrukt onderzoeksleider Malgorzata Holynska, materialen-expert bij het European Space Agency.

“Daarbij werden ook een aantal schadelijke pathogenen – die onder meer huidirritaties, longinfecties en voedselvergiftiging konden veroorzaken – aangetroffen. Deze bacteriën kunnen zelfs het ruimteschip in gevaar brengen. Ze zouden immers een biofilm- een soort plak kunnen produceren dat uiteindelijk metaal, glas, plastic en rubber zouden kunnen wegvreten.”

“Dit probleem is al langer gekend. Ook tijdens de laatste levensfase van het Russische ruimtestation Mir konden kolonies bacteriën worden opgemerkt die ruimtepakken, kabels en zelfs de afsluitingen van de ramen beschadigden.”

“Men moet ermee rekening houden dat het immuunstelsel van de astronauten door de microzwaartekracht wordt onderdrukt. Het is dan ook duidelijk dat microbiologische populaties tijdens langdurige ruimtemissies strikt onder controle moeten kunnen worden gehouden.”

Bij de aanpak van de knelpunten zette het Europese ruimtevaartbureau een samenwerking op met het Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua. Het Italiaanse team is begonnen met onderzoek rond titaniumoxide (titania), dat op aarde gebruikt wordt bij zelfreinigend glas en op hygiënische oppervlaktes.

“Wanneer titaniumoxide wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, breekt de stof de waterdamp in de lucht af tot vrije zuurstofradicalen, die alles opeten wat zich op het oppervlak bevindt, inclusief bacteriële membranen”, verduidelijkt Mirko Prato, materiaalwetenschapper aan het Italiaanse technologisch instituut. “Deze radicalen genereren oxidatieve stress die de bacteriën zal desactiveren.”

De keuze voor titaniumoxide is ingegeven door eerder onderzoek naar antimicrobiële coatings voor ziekenhuizen. Er wordt nu gezocht naar een methode om de gevoeligheid van de stof voor het zichtbare deel van het lichtspectrum te vergroten.

Zilver

“Antimicrobiële coatings op aarde maken vaak gebruik van zilver”, merkt Holynska op. “Maar dat is in de ruimte niet aangewezen. Het probleem is dat in de beperkte omgeving van een ruimtevaartuig een langdurige blootstelling aan zilver voor de astronauten negatieve gezondheidseffecten kan hebben.”

“We willen onder meer geen ophoping van zware metalen in het water aan boord van de ruimteschepen. Dit zou irritaties van de ogen en de huid kunnen veroorzaken en zou bij zeer hoge dosissen zelfs tot een verandering in de huidskleur kunnen leiden.”

De wetenschappers wijzen er ook nog op dat titaniumoxide bovendien ook op lange termijn zijn stabiliteit lijkt te behouden, al zal volgens hen daarover nog bijkomend onderzoek moeten worden verricht.

Tenslotte wordt nog opgemerkt dat de coating zo dun mogelijk wordt gehouden, zodat de mechanische eigenschappen van de onderliggende materialen zo weinig mogelijk zouden worden beïnvloed. Er wordt gerekend op een dikte tussen vijftig en honderd nanometer.