Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation ISS leben und arbeiten an einem überorganisierten Ort voller Computer und Laborexperimente. Die Räume sehen eng und sauber aus.
Aber auf mikroskopischer Ebene strotzt die ISS wie unsere Häuser und Arbeitsplätze vor Bakterien.
Und im Weltraum können Mikrogravitation Schwerelosigkeit, kosmische Strahlung und psychischer Stress das Immunsystem von Astronauten schwächen und gleichzeitig Bakterien dazu bringen, stärker zu werden.
Eine Studie deutscher Wissenschaftler veröffentlicht hat in der Zeitschrift Frontiers in Microbiology gezeigt, dass eine antimikrobielle Beschichtung auf Silber- und Rutheniumbasis die Anzahl der Bakterien auf kontaminationsanfälligen Oberflächen in der ISS drastisch reduziert.
Die Beschichtung AGXX, hergestellt von der deutschen Firma Largentec Vertriebs in Berlin, könnte zum Schutz zukünftiger Astronauten beitragen.
Hier auf der Erde wird die Beschichtung auf mögliche Verwendung in Krankenhäusern sowie in Anwendungen für medizinische Systeme und Wassersysteme getestet.
Elisabeth Grohmann, PhD, ist leitende Autorin der Studie. Sie ist Professorin für Mikrobiologie am Institut für Biowissenschaften und Technologie der Fachhochschule Beuth in Berlin.
"Raumfahrt kann harmlose Bakterien in potenzielle Krankheitserreger verwandeln", sagte sie zu GesundLinieschneller metabolisieren. ”
Darüber hinaus können die Gene, die für diese neuen Merkmale verantwortlich sind, durch direkten Kontakt oder in der von ihnen abgesonderten „Matrix“ des Schleims leicht zwischen verschiedenen Bakterienarten geteilt werden, sagt sie.
Grohmann und ihre Kollegen haben ihre Studie von 2013 bis 2015 durchgeführt.
ISS-Besatzungsmitglieder haben den AGXX auf die Außenfläche der Toilettentür aufgetragen. Leistungstests der Beschichtung wurden nach 6, 12 und 19 Monaten durchgeführt.
„Wir haben erfolgreich AGXX angewendet, ein neuartiges antimikrobielles Material, das als Beschichtung für praktisch alle Arten von Materialien verwendet werden kann, von Metallen bis zu Kunststoff“, sagte Grohmann.
„Es reduziert das Wachstum von Bakterien, einschließlich vieler gefährlicher pathogener Bakterien, stark. Die Beschichtung tötet die Bakterien ab, indem sie giftige, hochreaktive Substanzen reaktive Sauerstoffspezies in die Bakterienzellen importiert. Diese Substanzen greifen dabei die Biomoleküle in den Bakterienmembranen andie Bakterien abtöten “, erklärte sie.
Nach sechs Monaten wurden keine Bakterien von den beschichteten Oberflächen der ISS gewonnen.
Selbst nach 12 und 19 Monaten wurden laut Grohmann insgesamt nur 12 Bakterien geborgen - eine Reduzierung von 80 Prozent im Vergleich zu unbeschichteten Oberflächen.
Eine zum Vergleich getestete reguläre Silberbeschichtung hatte nur eine geringe antimikrobielle Wirkung und reduzierte die Anzahl der Bakterien um 30 Prozent.
„Bei längerer Expositionszeit entkamen einige Bakterien der antimikrobiellen Wirkung“, sagte sie. „Die antimikrobiellen Testmaterialien sind statische Oberflächen, auf denen sich mit der Zeit tote Zellen, Staubpartikel und Zelltrümmer ansammeln und den direkten Kontakt zwischen den Bakterien stören könnenantimikrobielle Oberfläche und die Bakterien. ”
AGXX enthält sowohl Silber als auch Ruthenium, das durch ein Vitaminderivat konditioniert ist. Es tötet viele Bakterien sowie bestimmte Pilze, Hefen und Viren ab, sagt Grohmann.
Die Effekte sind ähnlich wie beim Bleichen, außer dass sich die Beschichtung selbst regeneriert und nicht verbraucht wird, fügt sie hinzu.
„Ich möchte jedoch betonen, dass die Studie nicht aufgrund von Gesundheitsproblemen der Besatzungsmitglieder, sondern aufgrund von Materialkorrosion auf der ISS durch mikrobielles Wachstum und Biofilme auf Gummidichtungen, Sichtfenstern und auf verschiedenen Hardwareoberflächen initiiert wurde.“Grohmann bemerkte.
David Coil, PhD, Mikrobiologe und Projektwissenschaftler an der University of California, Davis, hat ebenfalls an Veröffentlichungen teilgenommen Studien von Bakterien auf der ISS.
„In der ersten Studie haben wir eine Reihe von Bakterien von der Erde genommen und ihr Wachstum auf der ISS und auf der Erde verglichen. Wir haben festgestellt, dass fast jedes Bakterium sehr ähnlich wuchs, mit einem, das im Weltraum besser wurde. Wir haben es nicht untersuchtAntibiotikaresistenz, Biofilmbildung oder ähnliches “, sagte er zu GesundLinie.
„Die zweite war eine DNA-Sequenzierungsuntersuchung der ISS. Wir haben untersucht, welche Bakterien auf den Oberflächen der ISS vorhanden sind. Unsere wichtigste Botschaft zum Mitnehmen war, dass die ISS von mit Menschen assoziierten Bakterien dominiert wird und tatsächlich so aussiehtsehr ähnlich zu einem Haus auf der Erde “, fügte er hinzu.
Die antimikrobielle Beschichtung scheint auf der Erde und auf der ISS gut zu funktionieren, sagt er, aber die jüngste Studie ist "eher in einem erschreckenden Kontext als ich es für gerechtfertigt halte", sagte Coil.
„Es gibt tatsächlich einige Arbeiten, die zeigen, dass sich Bakterien auf der ISS unterschiedlich verhalten Biofilmbildung usw., aber praktisch keine dieser Arbeiten wurde in eine tatsächliche Zunahme der Virulenz oder des Risikos übersetzt“, sagte erDie Ergebnisse, sowohl in diesem Papier als auch in diesem Papier, auf die verwiesen wird, haben keinen angemessenen Kontext. “
Die Autoren der Studie gaben an, dass 60 Prozent ihrer Bakterienstämme gegen drei oder mehr Antibiotika resistent waren, sagt Coil.
Aber dieser Befund bedeutet nichts ohne Vergleich mit äquivalenten Belastungen auf der Erde, betont er.
"Alle 'menschlichen Krankheitserreger' stammen aus Gruppen, von denen bekannt ist, dass sie Biofilme bilden, gegen Antibiotika resistent sind und einen horizontalen Gentransfer durchlaufen", sagte Coil.
„Was sie wirklich bedeuten, sind Organismen aus Gruppen, von denen bekannt ist, dass sie Krankheitserreger enthalten. Denken Sie an E. coli . Es kann ein Krankheitserreger sein und es kann auch ein wichtiges, nützliches Bakterium beim Menschen sein. Ich finde es sehr irreführend, nur diese Art von Daten von der ISS zu melden. Es ist leicht zu schließen, dass diese Merkmale "weil" sind.Die Bakterien stammten von der ISS “, sagte Coil.
Laut Coil wird in der Studie auch nicht auf die Idee neutraler und nützlicher Bakterien eingegangen.
Ist es eine gute Idee, alles an Bord der ISS zu töten? "Wahrscheinlich nicht", sagte Coil.
Aus Krankenhäusern geht hervor, dass wenn medizinisches Personal hart daran arbeitet, eine sterile Umgebung zu schaffen, diese Umgebungen dazu neigen, sich mit den widerstandsfähigsten und potenziell gefährlichsten Organismen zu besiedeln, sagt er.
„Ja, Astronauten haben die Immunfunktion im Weltraum beeinträchtigt“, sagte Coil. „Und ja, einige Bakterien verhalten sich auf der ISS anders. Aber ich halte es nicht für gerechtfertigt, Dinge wie„ Raumfahrt kann harmlose Bakterien in Potenzial verwandelnKrankheitserreger '', sagte Coil.
"Sicher, sie sagt 'Potenzial', aber ich denke immer noch, dass die durchschnittliche Person, die diesen Satz liest, die Idee mit nach Hause nehmen würde, dass die Raumfahrt diese Fehler gefährlich macht. Ich sehe keine Beweise dafür", fuhr er fort.
"Obwohl ich denke, dass die Daten in diesem Artikel in Ordnung sind", bemerkte Coil, "denke ich, dass sie in einen übermäßig beängstigend klingenden Kontext gerahmt sind und möglicherweise nicht die Art von Lösung sind, die wir für die Raumfahrt sowieso wollen."
Dennoch kann die antimikrobielle Beschichtung im Weltraum und auf der Erde noch eine glänzende Zukunft haben.
"AGXX wird für zukünftige Anwendungen wie die Beschichtung von Urinkathetern getestet. Die erste erfolgreiche Studie wurde seit mehreren Jahren durchgeführt, aber noch nicht veröffentlicht", sagte Grohmann.
„Andere Tests umfassen die Verwendung als antimikrobielle Beschichtung für Wundauflagen, als keimtötende Komponente von Unreinigungsmitteln und Lotionen sowie für Wasserfiltersysteme. Ein zukünftiger Test wird sich mit der Abtötung von Keimen in Filtern für Klimaanlagen befassen“, sagte siehinzugefügt.
Ein weiterer aktueller Test untersucht die Wirkung von AGXX auf bakterielle Endosporen, die resistenteste Lebensform einiger Bakterien, und auf humanpathogene Viren, die Krankheiten verursachen können, sagt sie.
Das Institut für biomedizinische Probleme an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau hat gerade eine viermonatige Isolationsstudie mit der antimikrobiellen Beschichtung in einem bemannten Lebensraum eröffnet, eine Vorprüfung und vorbereitende Forschung für zukünftige Mond- und Mars-Expeditionen, sagt Grohmann.
Die Studie wird von der Europäischen Weltraumorganisation und der NASA finanziert.
Ziel ist es zu identifizieren, welche Bakterien auf den mit antimikrobiell beschichteten Bereichen überleben, und die möglichen Gesundheitsrisiken für die Besatzungsmitglieder zu bewerten, einschließlich Antibiotikaresistenz, Toxinproduktion, Virulenzfaktoren und Biofilmbildung.
