Chloé Moreau
Après une exposition dans l’espace à bord de la Station spatiale internationale, un nouveau style de traitement de surface area a considérablement réduit la croissance des biofilms, rapportent les scientifiques. Les biofilms sont des tapis de croissance microbienne ou fongique qui peuvent obstruer les tuyaux ou les filtres des systèmes de traitement de l’eau, ou potentiellement provoquer des maladies chez les personnes.
Par Samantha McBride PhD ’20 et Kripa Varanasi du MIT, Pamela Flores et Luis Zea de l’Université du Colorado et Jonathan Galakza du NASA Ames Research Heart.
Les obstructions dans les tuyaux du système de récupération d’eau à bord de l’ISS ont parfois été si graves que les tuyaux ont dû être renvoyés sur Terre pour être nettoyés et remis à neuf. Et même si l’on ne sait pas si les biofilms ont directement contribué aux maladies des astronautes, sur Terre, les biofilms sont associés à 65 % des bacterial infections microbiennes et à 80 % des infections chroniques, affirment les chercheurs.
Une approche pour prévenir les biofilms consiste à utiliser des surfaces recouvertes de certains métaux ou oxydes qui tuent les microbes, mais cette approche peut échouer lorsqu’une couche de microbes morts s’accumule sur la floor et permet au biofilm de se former au-dessus. Mais ce n’était pas le cas avec la surface infusée de liquide qui a donné de bons résultats lors des expériences sur l’ISS : plutôt que de tuer les microbes, elle les a empêchés d’adhérer à la surface area.
La surface area spécifique utilisée était constituée de silicium qui a été gravé pour produire une forêt de piliers à l’échelle nanométrique. Cette surface hérissée est ensuite infusée d’une huile de silicone, qui est aspirée dans la texture et maintenue en area par capillarité, laissant une floor lisse et très glissante qui réduit considérablement l’adhésion des microbes et les empêche de previous un biofilm.
Des expériences identiques ont été menées sur Terre ainsi que sur la station spatiale pour déterminer les différences produites par l’environnement de microgravité en orbite. À la shock des chercheurs, la surface area infusée de liquide a été encore additionally performante dans l’espace que sur Terre pour empêcher l’adhésion microbienne.
Sur les stations spatiales précédentes et actuelles, y compris la station Mir de l’URSS, Salyut 6 et Salyut 7, ainsi que la Station spatiale internationale, “ils ont vu ces biofilms, et ils mettent en risk une variété d’instruments ou d’équipements, y compris des combinaisons spatiales, unités de recyclage, radiateurs et installations de traitement de l’eau, c’est donc un problème très critical qu’il fallait comprendre », explique Varanasi, professeur de génie mécanique et fondateur d’une entreprise appelée LiquiGlide, qui fabrique des surfaces imprégnées de liquide pour les conteneurs afin de faciliter leur le contenu glisse.
Des checks antérieurs sur Terre avaient montré que ces surfaces traitées pouvaient réduire considérablement l’adhésion du biofilm. Lorsque les échantillons de la station spatiale ont été récupérés et testés, « nous avons constaté que ces surfaces sont également extrêmement efficaces pour empêcher la formation de biofilm dans la station spatiale », explique Varanasi. Ceci est critical car or truck des travaux antérieurs ont montré que la microgravité peut avoir une impact significative sur les morphologies des biofilms, le comportement d’attachement et l’expression des gènes, selon McBride. Ainsi, les stratégies qui fonctionnent bien sur Terre pour atténuer les biofilms ne sont pas nécessairement applicables aux situations de microgravité.
La prévention des biofilms sera particulièrement importante pour les futures missions de longue durée, comme sur la Lune ou sur Mars, où la possibilité de renvoyer rapidement sur Terre des équipements encrassés ou des astronautes malades ne sera pas disponible, selon l’équipe. Si des checks supplémentaires confirment sa stabilité à prolonged terme et sa prévention efficace du biofilm, des revêtements basés sur le notion de surface traitée par liquide pourraient être appliqués à une variété de composants critiques connus pour être sensibles à l’encrassement par biofilm, tels que les tuyaux et les filtres de traitement de l’eau. ou aux pièces qui entrent en contact étroit avec les astronautes, comme les gants ou les surfaces de préparation des aliments.
Dans les échantillons terrestres, la formation de biofilm a été réduite d’environ 74 pour cent, tandis que les échantillons de la station spatiale ont montré une réduction d’environ 86 pour cent, explique Flores, qui a effectué une grande partie des exams sur les échantillons exposés à l’ISS. “Les résultats que nous avons obtenus ont été surprenants”, dit-elle, car or truck des tests antérieurs effectués par d’autres avaient montré que la development de biofilms était en réalité plus importante dans l’espace que sur Terre. “Nous avons en fait constaté le contraire sur ces échantillons”, dit-elle.
Bien que les exams aient utilisé un style de bactérie Gram-négatif spécifique et bien étudié, dit-elle, les résultats devraient s’appliquer à tout kind de bactérie Gram-négative, et probablement également aux bactéries Gram-positives. Ils ont découvert que les zones de la surface où aucune croissance bactérienne n’avait lieu étaient recouvertes d’une fantastic couche d’acides nucléiques, qui ont une légère charge électrique négative qui aurait pu contribuer à empêcher les microbes d’adhérer. Les bactéries Gram-positives et Gram-négatives ont une légère cost négative, ce qui pourrait les repousser de cette area chargée négativement, explique Flores.
D’autres varieties de surfaces antisalissure, explique Varanasi, « fonctionnent principalement sur une propriété biocide, qui ne fonctionne généralement que pour une première couche de cellules, automobile après la mort de ces cellules, elles peuvent previous un dépôt et les microbes peuvent se développer dessus. c’est généralement un problème très difficile.” Mais avec la floor imprégnée de liquide, où ce qui est exposé est principalement le liquide lui-même, il y a très peu de défauts ou de points où les bactéries peuvent trouver pied, dit-il.
Bien que le matériel de examination soit resté à bord de la station spatiale pendant plus d’un an, les assessments proprement dits n’ont été réalisés que sur une période de trois jours car or truck ils nécessitaient la participation active des astronautes dont les horaires sont toujours très chargés. Mais l’équipe a recommandé, sur la base de ces premiers résultats, que des checks de furthermore longue durée soient effectués lors d’une long run mission. Lors de ces premiers checks, dit Flores, les résultats après le troisième jour étaient les mêmes qu’après les leading et deuxième jours. “Nous ne savons pas combien de temps il sera capable de maintenir cette overall performance, c’est pourquoi nous recommandons vivement une période d’incubation additionally longue et également, si possible, une analyse continue, et pas seulement des points finaux.”
Zea, qui a lancé le projet avec la NASA, affirme que c’était la première fois que l’agence effectuait des assessments impliquant la participation conjointe de deux de ses programmes scientifiques, la biologie et les sciences physiques. “Je pense que cela souligne l’importance de la multidisciplinarité car or truck nous devons être capables de combiner ces différentes disciplines pour trouver des options aux problèmes du monde réel.”
Les biofilms constituent également un problème médical essential sur Terre, en particulier sur les dispositifs médicaux ou les implants, notamment les cathéters, où ils peuvent entraîner d’importants problèmes de santé. Le même style de surfaces imprégnées de liquide pourrait jouer un rôle dans la résolution de ces problèmes, explique Varanasi.
Le projet a été soutenu par la NASA et a utilisé des installations fournies par plusieurs autres entreprises et organisations.
