Experiment der Hochschule auf der Raumstation im All

Am Donnerstag, 16. September 2021, wird ESA-Astronaut Thomas Pesquet auf der ISS das Experiment „Touching Surfaces“ installieren und den ersten Test durchführen. Das Experiment mit Beteiligung der H-BRS nennt sich „Touching Surfaces“. Prof. Dr. Ralf Möller, Projektleiter am Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften der Hochschule, erklärt: „Mikroorganismen sind in der Raumfahrt so präsent wie auf der Erde. Sie erreichen das All über Equipment, Experimente und über die Astronauten selbst. Sie verbreiten sich so über die ganze Raumstation und entwickeln eine ganz eigene Mikroflora.“ Diese könne sich unter den Bedingungen des Weltraumfluges verändern, so Möller weiter. Entstehende Biofilme können aber nicht nur Auswirkungen auf die Gesundheit der Astronauten haben, sie können sogar zu Materialschäden führen.

Antimikrobielle Oberflächen für stark frequentierte Räume

Folglich wäre die Verwendung neuartiger antimikrobieller Oberflächen eine alternative Strategie gegenüber dem Einsatz herkömmlicher Reinigungsverfahren oder von Desinfektionsmitteln, um das mikrobielle Wachstum und die Bildung von Biofilm zu hemmen. So wichtig die erhofften Ergebnisse für die Raumfahrt auch sind, so sicher könne das am besten geeigneten Design für „biozide“ Oberflächen sich auch für Anwendungen auf der Erde zum Einsatz kommen, ist sich Möller sicher. Der Professor für Weltraummikrobiologie der H-BRS und des DLR nennt öffentliche Verkehrsmittel, klinische Bereiche oder die Gestaltung von Wohnräumen – oder als Zukunftsvision bemannte Raumfahrtmissionen. Überall, wo viele Menschen auf engen Raum interagieren und eine spezielle Hygiene notwendig ist.

Oberflächen aus Kupfer, Messing und Stahl sind auf der ISS im Test. Oberflächenmuster in der Größenordnung einzelner Mikroorganismen vergrößern die Kontaktfläche zwischen Oberfläche und Mikroben. Die unterschiedliche Oberflächenstrukturierung im Experiment untersucht die bakterielle Anhaftung und die antimikrobielle Wirksamkeit der verschiedenen Materialien.

Neuartige Nanostrukturen mittels Laser

Insgesamt werden fünf sogenannte Touch Arrays zur ISS geschickt. Die ESA Astronauten Thomas Pesquet und Matthias Maurer werden die Touch Arrays in regelmäßigen Abständen während ihrer Missionen berühren. Insgesamt werden die Touch Arrays mindestens 15-mal angefasst. Die Touch Arrays werden in der Raumstation an häufig und seltener genutzten Stellen angebracht, dies erlaubt eine Beobachtung bezüglich der Verteilung von Mikroorganismen innerhalb der ISS.

Bevor Touching Surfaces weltraumtauglich war, untersuchte das Team um Professor Möller die antimikrobielle Wirkung verschiedener metallischer Oberflächen bereits in Laborexperimenten. Die Forschergruppe entwickelte eine maßgeschneiderte Funktionalisierung der metallischen Oberflächen mit einzigartigen Nanostrukturen mittels einer ultrakurz gepulsten direkten Laserbehandlung.

„Da wir die Versuche mit den Touch Arrays, wie sie nun auch auf der ISS zu finden sind, auch im Labor durchgeführt haben, können wir erstens herausfinden, welche Arten von Mikroorganismen sich unter Weltraumbedingungen und durch Berührungen der Astronauten auf den Oberflächen festsetzen. Die Wirksamkeit der laserstrukturierten Oberflächen im Weltraum im Vergleich zur Erde ist ein zweiter Punkt, dem wir entgegenfiebern“, sagt Ralf Möller und fiebert jetzt schon den Ergebnissen entgegen. Die Auswertungen von Touching Surfaces findet unter anderem im Microbiome Center der H-BRS statt.