Biofilmer är ett utbrett problem i rymden på grund av de unika miljöförhållandena, inklusive mikrogravitation, begränsade resurser och konstant återvinning av luft och vatten. Dessa faktorer kan bidra till tillväxt och spridning av mikroorganismer, vilket leder till bildandet av biofilmer på olika ytor inom rymdfarkoster. Biofilmer kan utgöra ett betydande hot mot besättningens hälsa genom att orsaka infektioner, igensättning av system och förnedrande material, vilket understryker behovet av effektiva strategier för förebyggande av biofilm.
Studien, ledd av forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) och University of California, Los Angeles (UCLA), fokuserade på en ytbehandling som kallas polydopamin (PDA). PDA är ett mångsidigt beläggningsmaterial som bildar ett tunt, vidhäftande lager på ytor när de utsätts för dopaminlösning. Forskarna antog att PDA kunde användas för att skapa antimikrobiella ytor på grund av dess förmåga att modifiera ytkemi, minska ytenergi och uppvisa antimikrobiella egenskaper mot vanliga bakteriestammar.
För att testa sin hypotes designade forskarna en serie experiment som utfördes i anläggningen Biofilm Risk Assessment in ISS Fluids and Surfaces (BRAFIS) ombord på ISS. BRAFIS är ett fristående bioreaktorsystem som gör det möjligt för forskare att studera biofilmbildning och tillväxt under mikrogravitationsförhållanden. Forskarna belade glasskivor med PDA och exponerade dem för en blandad mikrobiell gemenskap som liknar de som finns i rymdfarkostmiljöer.
Resultaten visade att PDA-belagda ytor signifikant minskade biofilmbildning jämfört med obelagda ytor. PDA-beläggningen hämmade effektivt fastsättningen av mikrobiella celler till ytorna och förhindrade utvecklingen av mogna biofilmer. Forskarna tillskrev denna effekt till handdatorns förmåga att modifiera ythydrofobicitet, förändra bakteriella vidhäftningsegenskaper och frigöra antimikrobiella föreningar.
Den framgångsrika demonstrationen av PDA:s biofilmhämmande kapacitet i mikrogravitationsförhållanden representerar ett betydande framsteg inom området antimikrobiella ytor för rymdtillämpningar. Studien lyfter fram PDA:s potential som en livskraftig ytbehandling för att mildra biofilmrelaterade risker och säkerställa astronauternas säkerhet och välbefinnande under långvariga rymduppdrag.
Ytterligare forskning och tester är nödvändiga för att utvärdera den långsiktiga effektiviteten och hållbarheten hos PDA-beläggningar i rymdmiljöer. Dessutom planerar forskarna att undersöka effektiviteten av PDA mot andra mikrobiella arter och utforska potentiella synergistiska effekter när de kombineras med andra antimikrobiella strategier. Genom att ta itu med dessa utmaningar kan utvecklingen av PDA-baserade antimikrobiella ytor revolutionera rymdfarkosters design och drift, vilket leder till säkrare och effektivare rymdutforskningsuppdrag.
