Os astronautas vivem e trabalham em órbita junto com populações abundantes de microorganismos, que podem representar uma séria ameaça à saúde – e até mesmo à integridade estrutural das naves espaciais. Para ajudar a combater esses clandestinos invisíveis, um projeto liderado pela ESA está desenvolvendo revestimentos para matar micróbios adequados para uso em cabines de naves espaciais.
Os tripulantes da Estação Espacial Internacional não estão sozinhos. Uma pesquisa microbiana de superfícies dentro do posto orbital encontrou dezenas de diferentes espécies de bactérias e fungos, incluindo patógenos nocivos como Staphylococcus aureus – conhecidos por causar infecções respiratórias e de pele, bem como intoxicação alimentar.

Essas populações microbianas podem até deixar as naves espaciais doentes, não apenas os astronautas. Bactérias e fungos produzem "biofilmes" - semelhantes à placa nos dentes - que podem manchar e corroer metal e vidro, bem como plástico e borracha.

Esse problema se mostrou agudo nos últimos dias da antecessora da ISS, a estação espacial Mir, onde colônias microbianas foram observadas crescendo em partes de trajes espaciais, isolamento de cabos e até mesmo nas vedações das janelas.

“Com o sistema imunológico dos astronautas suprimido pela microgravidade, as populações microbianas de futuras missões espaciais de longa duração precisarão ser controladas rigorosamente”, explica o engenheiro de materiais da ESA Malgorzata Holynska. “Assim, a Seção de Física e Química de Materiais da ESA está colaborando com o Istituto Italiano di Tecnologia, IIT, para estudar materiais antimicrobianos que podem ser adicionados às superfícies internas da cabine”.

A equipe do IIT começou a trabalhar no óxido de titânio, também conhecido como "titânia", usado, por exemplo, em vidros autolimpantes aqui na Terra, bem como em superfícies higiênicas. Quando o óxido de titânio é exposto à luz ultravioleta, ele decompõe o vapor de água no ar em "radicais de oxigênio livre", que corroem tudo o que está na superfície, incluindo membranas bacterianas.

"As bactérias são inativadas pelo estresse oxidativo gerado por esses radicais", diz Mirko Prato, do IIT. “Isso é uma vantagem porque todos os microrganismos são afetados sem exceção, então não há chance de aumentarmos a resistência bacteriana da mesma forma que alguns materiais antibacterianos”.

A escolha do óxido de titânio foi guiada por pesquisas anteriores sobre revestimentos antimicrobianos para hospitais. A equipe está investigando um método para "dopar" o composto; ajustando sua receita para aumentar sua sensibilidade à porção visível do espectro de luz.

"Revestimentos antimicrobianos na Terra geralmente usam prata, mas queremos ficar sem ela aqui", acrescenta Malgorzata. "A questão é que, no ambiente confinado de uma espaçonave, a exposição prolongada à prata pode ter efeitos negativos para a saúde dos astronautas - não queremos um acúmulo de metais pesados ​​na água a bordo, por exemplo, com prata solúvel ligada à pele e aos olhos. irritação, até mesmo mudanças na cor da pele em doses muito altas."

Um dos atrativos do óxido de titânio como alternativa é sua aparente estabilidade a longo prazo, explica Fabio Di Fonzo, do IIT:"Mas faremos o envelhecimento artificial dos revestimentos para ver como eles evoluem com o tempo. ser para ver quais são os produtos de fotodegradação voltando para a atmosfera da cabine uma vez que as bactérias são oxidadas - obviamente não queremos produtos finais que sejam mais tóxicos do que os próprios micróbios."

Os testes realizados pelo IIT alcançaram o revestimento bem-sucedido de óxido de titânio de uma variedade de superfícies candidatas:vidro, wafer de silício, folha de alumínio e até papel tissue para salas limpas. Os revestimentos são aplicados usando vários métodos, incluindo "deposição física de vapor" e "deposição de camada atômica" - envolvendo a formação gradual de filmes finos por exposição a produtos químicos gasosos, técnicas mais tradicionalmente empregadas para fabricar dispositivos semicondutores.

"Nosso objetivo é manter essa camada antimicrobiana o mais fina possível, para não alterar demais as propriedades mecânicas dos materiais subjacentes, para não impedir que os tecidos se dobrem e assim por diante", diz Mirko "Estamos visando espessuras de 50 a 100 nanômetros , milionésimos de milímetro."

O projeto PATINA, 'Otimização de revestimentos antibacterianos fotocatalíticos' foi proposto através da Plataforma de Inovação em Espaço Aberto da ESA, buscando novas ideias para pesquisa espacial de qualquer fonte. O projeto também abrange outros tratamentos de superfície antimicrobianos, incluindo materiais super-hidrofóbicos que repelem toda a umidade, reação eletrostática e materiais que liberam biocidas.

Na ESTEC, o bolseiro de investigação da ESA Mengjiao Wang realizou trabalhos de teste de revestimentos, agora sucedido pelo bolseiro de investigação Federica Arena.

Essa nova abordagem antimicrobiana complementa pesquisas europeias existentes, como o experimento francês de superfície espacial MATISS e o experimento alemão Touching Surfaces que investiga o crescimento bacteriano a bordo da ISS. + Explorar mais

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