Có thể các nhà khoa học đã tìm ra giải pháp cho vấn đề nấm trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Đường ống trong hệ thống phục hồi nước trên Trạm Vũ trụ Quốc tế đã bị tắc nghẽn đến mức phải gửi lại Trái Đất để vệ sinh và sửa chữa. Nguyên nhân là do sự tích tụ của vi khuẩn kết hợp với nhau, và thường cũng kết dính vào các bề mặt – chẳng hạn như bên trong ống dẫn nước phục hồi. Những mầm vi khuẩn hoặc nấm này có thể tắc nghẽn bộ lọc trong hệ thống xử lý nước và làm cho phi hành gia bị bệnh.
Vậy, tại sao chúng ta quan tâm đến vấn đề nấm trên không gian? Bởi vì vi khuẩn kết hợp có thể ảnh hưởng đến sự toàn vẹn và gây hỏng thiết bị, bao gồm cả bộ đồ không gian, các đơn vị tái chế, tản nhiệt và các cơ sở xử lý nước, điều này có thể khiến các cơ quan không gian phải chi một số tiền lớn để thay thế các vật liệu bị ảnh hưởng. Trong năm 2023, NASA đã dành một khoản tiền khổng lồ là 1,3 tỷ đô la Mỹ cho ngân sách của mình nhằm cung cấp lại nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa đến Trạm Vũ trụ Quốc tế. Ngăn chặn sự phát triển vi khuẩn trong các nhiệm vụ không gian đóng gói sẽ đặc biệt quan trọng đối với những hành trình xa xôi đến những địa điểm như Mặt trăng hay Sao Hỏa, địa điểm mà việc trở về Trái Đất nhanh chóng để sửa chữa hoặc điều trị các phi hành gia bị bệnh không khả thi.
Trong một cuộc hợp tác giữa các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado, MIT và Trung tâm Nghiên cứu NASA Ames, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các mẫu từ trạm vũ trụ bằng cách sử dụng một loại vi khuẩn gram-âm điển hình cụ thể và được hiểu rõ. Các nhà khoa học cũng hợp tác với các chuyên gia tại “LiquiGlide”, một công ty do nhà nghiên cứu MIT Kripa Varanasi điều hành chuyên về “loại bỏ ma sát giữa chất rắn và chất lỏng”. Cuộc nghiên cứu đa ngành này đã phát hiện ra rằng việc phủ một lớp mỏng axit nucleic lên các bề mặt đã ngăn chặn sự phát triển vi khuẩn trên các mẫu tia phơi ánh sáng mặt trời trên Trạm Vũ trụ Quốc tế.
Các nhà khoa học kết luận rằng các axit này mang một điện tích âm nhẹ chặn vi khuẩn dính vào bề mặt. Tuy nhiên, đáng lưu ý rằng vi khuẩn phải đối mặt với một rào cản vật lý độc nhất vô nhị cũng như rào cản hóa học. Các bề mặt thử nghiệm đã được khắc trên “nanocỏ.” Những chiếc nhọn silicon này giống như một khu rừng nhỏ, và sau đó được bôi một lớp dầu silicon để tạo ra một bề mặt trơn trượt mà vi khuẩn gặp khó khăn khi kết dính vào.
Áp dụng phương pháp phủ các bề mặt bằng axit nucleic cụ thể này để ngăn chặn sự tích tụ của vi khuẩn đã cho thấy trong các mẫu trên Trái Đất, hình thành vi khuẩn đã giảm đi khoảng 74%. Ngạc nhiên là các mẫu từ trạm vũ trụ đã cho thấy một sự giảm tương đối mạnh hơn khoảng 86%. Tuy nhiên, thông qua kết quả ban đầu này, đội ngũ đã đưa ra một đề xuất là nên tiến hành thử nghiệm trong thời gian dài hơn trên những nhiệm vụ tương lai. Pamela Flores, chuyên gia vi sinh học tại Đại học Colorado tham gia vào cuộc nghiên cứu, nói rằng “Chúng ta không biết được nó có thể giữ được hiệu quả trong bao lâu,” trong một tuyên bố. “Vì vậy, chúng tôi chắc chắn khuyến nghị thời gian ủ hiệu quả lâu hơn, và cũng như có thể, phân tích liên tục, không chỉ tại cuối điểm.”
Clogs in water recovery systems on the international space station have been so backed up that hoses have had to be sent back to Earth for cleaning and refurbishing. This is thanks to the build up of biofilms: a consortium of microorganisms that stick to each other, and often also to surfaces — the insides of water recover tubing, for instance. These microbial or fungal growths can clog filters in water processing systems and make astronauts sick.
So space, like Earth, has a germ problem – so what? Because biofilms can compromise the integrity of and damage equipment, including space suits, recycling units, radiators and water treatment facilities, it can cost space agencies loads of money to replace affected materials. For the full year of 2023, NASA has dedicated a whopping $1.3 billion as part of its budget to resupply its cargo missions to the ISS. Preventing microbial growth in encapsulated space missions will be especially critical for long-haul journeys to places like the moon or Mars, where a quick return to Earth for repairs or treatment of sick astronauts is less feasible.
In a cross collaboration between researchers at the University of Colorado, MIT and the NASA Ames Research Center, researchers studied samples from the space station using a specific and well-understood gram-negative kind of bacteria. The scientists also joined forces with experts at LiquiGlide, a company run by MIT researcher Kripa Varanasi that specializes in “eliminating the friction between solids and liquids.” The multidisciplinary study found covering surfaces with a thin layer of nucleic acids prevented bacterial growth on the ISS-exposed samples.
The scientists concluded that these acids carried a slight negative electric charge that stopped microbes from sticking to surfaces. It’s worth noting though, that the bacteria were up against a unique physical barrier as well as a chemical one: testing surfaces were etched into “nanograss.” These silicon spikes, which resembled a tiny forest, were then slicked with a silicon oil, creating a slippery surface which biofilms struggled to adhere to.
Applying this specific method of covering surfaces with nucleic acids to prevent biofilm buildup showed that in the terrestrial samples, microbial formation was reduced by about 74 percent. Surprisingly the space station samples showed an even more drastic reduction of about 86 percent. However, one recommendation the team has made, based on these initial results, is that longer-duration tests should be carried out on a future mission. Pamela Flores, a microbiology expert at the University of Colorado who participated in the study said that, “We don’t know for how long it will be able to keep up this performance,” in a statement. “So we definitely recommend a longer time of incubation, and also, if possible, a continuous analysis, and not just end points.”
