如何防止太空中的生物膜

航天器上的微生物或真菌生物膜会堵塞软管和过滤器，或使宇航员生病。空间站测试表明表面处理可以有所帮助。

科学家报告说，在国际空间站的太空中暴露后，一种新型的表面处理方法显着减少了生物膜的生长。生物膜是微生物或真菌生长的垫子，可能会堵塞水处理系统中的软管或过滤器，或可能导致人类患病。

在实验中，研究人员调查了以不同方式处理并暴露于一种名为铜绿假单胞菌的细菌的各种表面，这是一种机会性病原体，可引起人类感染，尤其是在医院中。

从2019年开始，这些表面在空间站上孵化了三天。结果表明，浸渍有润滑剂的纹理表面在长期暴露于太空期间成功防止了生物膜的生长。

麻省理工学院的SamanthaMcBride博士'20和KripaVaranasi、科罗拉多大学的PamelaFlores和LuisZea以及NASA艾姆斯研究中心的JonathanGalakza在《自然微重力》杂志上发表的一篇论文中描述了这些发现。

国际空间站上水回收系统软管的堵塞有时非常严重，必须将软管送回地球进行清洁和翻新。研究人员表示，虽然尚不清楚生物膜是否直接导致了宇航员的疾病，但在地球上，生物膜与65%的微生物感染和80%的慢性感染有关。

防止生物膜的一种方法是使用涂有某些金属或氧化物的表面来杀死微生物，但当表面上形成一层死亡微生物并允许在其上方形成生物膜时，这种方法可能会失败。

但在国际空间站实验中表现良好的注入液体的表面却并非如此：它不是杀死微生物，而是从一开始就阻止它们粘附在表面上。

所使用的特定表面由硅制成，经过蚀刻以产生纳米级的柱子森林。然后在这个尖刺表面注入硅油，硅油被吸入纹理中并通过毛细管作用固定到位，留下光滑且高度光滑的表面，显着减少微生物的粘附并防止它们形成生物膜。

在地球和空间站上进行了相同的实验，以确定轨道微重力环境产生的差异。令研究人员惊讶的是，注入液体的表面在防止微生物粘附方面在太空中的表现甚至比在地球上还要好。

在以前和现在的空间站上，包括苏联的和平号空间站、礼炮6号和礼炮7号以及国际空间站，“他们已经看到了这些生物膜，它们危及了各种仪器或设备，包括宇航服、机械工程学教授、LiquiGlide公司创始人瓦拉纳西(Varanasi)说道，该公司为容器制造液体浸渍表面，以帮助其内容滑出。

之前在地球上进行的测试表明，这些经过处理的表面可以显着减少生物膜的粘附。当从空间站取回样本并进行测试时，“我们发现这些表面也非常适合防止空间站中生物膜的形成，”瓦拉纳西说。

麦克布莱德认为，这很重要，因为过去的工作发现微重力可以显着影响生物膜形态、附着行为和基因表达。因此，在地球上有效的生物膜缓解策略可能不一定适用于微重力情况。

研究小组表示，防止生物膜对于未来的长期任务尤其重要，例如前往月球或火星，因为在这些任务中将无法快速将污染的设备或生病的宇航员送回地球。

如果进一步的测试证实其长期稳定性和成功的生物膜预防，基于液体处理表面概念的涂层可以应用于已知易受生物膜污染的各种关键部件，例如水处理软管和过滤器，或与宇航员密切接触的部件，例如手套或食物准备表面。

弗洛雷斯对国际空间站暴露的样本进行了大部分测试，他说，在陆地样本中，生物膜形成减少了约74%，而空间站样本则减少了约86%。

“我们得到的结果令人惊讶，”她说，因为其他人进行的早期测试表明，太空中的生物膜形成实际上比地球上更多。“我们实际上在这些样本中发现了相反的情况，”她说。

她说，虽然测试使用了一种特定的、经过充分研究的革兰氏阴性细菌，但结果应该适用于任何种类的革兰氏阴性细菌，也可能适用于革兰氏阳性细菌。

他们发现，没有细菌生长的表面区域覆盖着一层薄薄的核酸，核酸带有轻微的负电荷，可能有助于防止微生物粘附。

弗洛雷斯说，革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都带有轻微的负电荷，这可能会将它们排斥在带负电的表面上。

瓦拉纳西说，其他类型的防污表面“主要发挥杀菌作用，通常只对第一层细胞起作用，因为这些细胞死亡后，它们可以形成沉积物，微生物可以在它们上面生长。所以，通常这是一个非常困难的问题。”

但他说，在液体浸渍的表面上，暴露的大部分只是液体本身，因此细菌可以立足的缺陷或点很少。

虽然测试材料在空间站上存放了一年多，但实际测试只进行了三天的时间，因为需要宇航员的积极参与，而他们的日程总是非常繁忙。

但根据这些初步结果，该团队提出的一项建议是，应该在未来的任务中进行更长时间的测试。弗洛雷斯说，在这些最初的测试中，第三天后的结果看起来与第一天和第二天后的结果相同。

“我们不知道它能够保持这种性能多久，因此我们绝对建议更长的孵化时间，并且如果可能的话，进行连续分析，而不仅仅是终点。”

与美国宇航局一起发起该项目的泽亚表示，这是该机构首次进行由生物学和物理科学这两个科学项目联合参与的测试。

“我认为它强调了多学科的重要性，因为我们需要能够结合这些不同的学科来找到现实世界问题的解决方案。”

生物膜也是地球上的一个重大医学问题，特别是在医疗设备或包括导管在内的植入物上，它们可能导致严重的疾病问题。瓦拉纳西说，同样类型的液体浸渍表面可能有助于解决这些问题。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！