Die Verstopfungen in den Wasserrückgewinnungssystemen der internationalen Raumstation waren so stark, dass Schläuche zur Reinigung und Überholung zur Erde zurückgeschickt werden mussten. Dies ist auf die Bildung von Biofilmen zurückzuführen: einem Konsortium von Mikroorganismen, die aneinander und häufig auch an Oberflächen haften – beispielsweise im Inneren von Wasserrückgewinnungsschläuchen. Diese Mikroben- oder Pilzwucherungen können Filter in Wasseraufbereitungssystemen verstopfen und Astronauten krank machen.
Der Weltraum hat also wie die Erde ein Keimproblem – na und? Da Biofilme die Integrität von Geräten wie Raumanzügen, Recyclingeinheiten, Heizkörpern und Wasseraufbereitungsanlagen gefährden und diese beschädigen können, kann der Austausch betroffener Materialien die Raumfahrtbehörden viel Geld kosten. Für das gesamte Jahr 2023 hat die NASA satte Zeit eingeplant 1,3 Milliarden US-Dollar als Teil seines Budgets für die Versorgung seiner Frachtmissionen zur ISS. Die Verhinderung des Mikrobenwachstums bei abgekapselten Weltraummissionen wird besonders wichtig für Langstreckenflüge zu Orten wie dem Mond oder dem Mars sein, wo eine schnelle Rückkehr zur Erde für Reparaturen oder die Behandlung erkrankter Astronauten weniger möglich ist.
In einem übergreifende Zusammenarbeit Zwischen Forschern der University of Colorado, des MIT und des NASA Ames Research Center untersuchten Forscher Proben aus der Raumstation mit einer spezifischen und gut verstandenen Art von gramnegativen Bakterien. Die Wissenschaftler schlossen sich auch mit Experten von zusammen LiquiGlide, ein vom MIT-Forscher Kripa Varanasi geführtes Unternehmen, das sich auf die „Beseitigung der Reibung zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten“ spezialisiert hat. Die multidisziplinäre Studie ergab, dass das Bedecken von Oberflächen mit einer dünnen Nukleinsäureschicht das Bakterienwachstum auf den ISS-exponierten Proben verhinderte.
Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass diese Säuren eine leicht negative elektrische Ladung trugen, die verhinderte, dass Mikroben an Oberflächen haften blieben. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Bakterien sowohl einer einzigartigen physikalischen als auch einer chemischen Barriere ausgesetzt waren: Die Testoberflächen wurden in „Nanogras“ geätzt. Diese Silikonspitzen, die einem winzigen Wald ähnelten, wurden dann mit Silikonöl eingerieben, wodurch eine rutschige Oberfläche entstand, an der Biofilme nur schwer haften konnten.
Die Anwendung dieser speziellen Methode, Oberflächen mit Nukleinsäuren zu bedecken, um die Bildung von Biofilmen zu verhindern, zeigte, dass in den terrestrischen Proben die Mikrobenbildung um etwa 74 Prozent reduziert wurde. Überraschenderweise zeigten die Raumstationsproben einen noch drastischeren Rückgang von etwa 86 Prozent. Jedoch, eine Empfehlung Basierend auf diesen ersten Ergebnissen kam das Team zu dem Schluss, dass bei einer zukünftigen Mission längerfristige Tests durchgeführt werden sollten. Pamela Flores, eine Mikrobiologie-Expertin an der University of Colorado, die an der Studie teilnahm, sagte: „Wir wissen nicht, wie lange es diese Leistung aufrechterhalten kann.“ Stellungnahme. „Wir empfehlen daher auf jeden Fall eine längere Inkubationszeit und möglichst auch eine kontinuierliche Analyse und nicht nur Endpunkte.“