MATERIALWISSENSCHAFT
Weniger Bakterien im Weltall
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität des Saarlandes
astronews.com
11. November 2019

Das Immunsystem von Astronautinnen und Astronauten ist im Weltall geschwächt. Umso wichtiger ist es, dass sich an Bord der Raumstation oder von Raumschiffen Krankheitserreger nicht stark vermehren und ausbreiten können. Im Saarland haben Materialwissenschaftler nun Oberflächen speziell bearbeitet, um eine solche Ausbreitung zu verhindern. Sie werden gerade auf der ISS getestet.

Ankunft des Cygnus-Raumfrachters bei der ISS. Foto: NASA [Großansicht]

Jeder Mensch ist von zahlreichen Bakterien besiedelt, die für unsere Gesundheit im Allgemeinen kein Problem darstellen, sie können unsere Gesundheit sogar fördern. Auf den von Menschen angefassten Bedienelementen aus Glas, auf Kunststoffgriffen oder an Stahltüren können sich daraus sogenannte Biofilme bilden, die nur so von Bakterien wimmeln. Wenn sich die Keime jedoch in einem isolierten Umfeld wie der Weltraumstation ISS stark vermehren und etwa durch die erhöhte Strahlenbelastung stärker mutieren, können sie für deren Bewohner problematisch werden. Denn das Immunsystem der Astronauten ist durch die Weltraumbedingungen geschwächt.

"Mit Blick auf mögliche Marsmissionen und einer bemannten Mondstation haben die Weltraumbehörden großes Interesse an Technologien, die einer Ausbreitung von Keimen entgegenwirken. Denn dann werden die Astronauten noch viel längere Zeit als bisher im Weltraum verbringen und müssen noch intensiver vor möglichen Gesundheitsgefahren geschützt werden", erläutert Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes.

Der Materialwissenschaftler ist daher gleich an zwei Forschungsprojekten dazu beteiligt, eines davon gemeinsam mit der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, das andere mit der europäischen Weltraumagentur ESA. Das erste Projekt startete Ende Oktober mit einem Cygnus-Raumfrachter zur ISS. Mehrere Materialproben sollen dort jeweils mit unterschiedlichen Bakterienstämmen besiedelt werden.

Auf den Materialoberflächen aus Glas, Keramik, Silikon und Metall wurden zuvor mit der sogenannten Laserinterferenztechnologie dreidimensionale Muster erzeugt. „Diese Muster haben eine Dimension von wenigen Mikro- bis einigen hundert Nanometern und führen dazu, dass Bakterien daran weniger gut haften, sich entsprechend schlechter vermehren und weniger Biofilme ausbilden können", erklärt Mücklich, der diese spezielle Lasertechnologie seit mehr als zehn Jahren mit seinem Team entwickelt und inzwischen zur Marktreife gebracht hat. Nach einer dreiwöchigen Experimentierphase auf der ISS werden die Proben quasi eingefroren und anschließend in den USA und in Deutschland untersucht. Die Wissenschaftler wollen dann herausfinden, welche Laserstrukturierung in welcher Größenordnung unter den komplexen Bedingungen im All am wirksamsten ist.

In dem weiteren Forschungsprojekt mit der ESA, das am 1. November offiziell startete und Experimente auf drei Weltraumflügen in den beiden kommenden Jahren vorsieht, geht es vor allem um mikrostrukturierte Metalloberflächen. Gemeinsam mit Kollegen im Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum in Köln wollen die Saarbrücker Materialwissenschaftler vor allem Kupfer und Edelstahl untersuchen. Sie möchten herausfinden, wie sich darauf in der Schwerelosigkeit Keime ansiedeln und wie auch dort eine nanometergenaue Laserstrukturierung in Kombination mit antimikrobiellen Eigenschaften verhindern kann, dass sich Bakterienstämme ausbreiten.

Möglicherweise wird dann sogar der saarländische ESA-Astronaut Matthias Maurer, der selbst an der Universität des Saarlandes Materialwissenschaft studiert und als erster Diplomand bei Mücklich abgeschlossen hat, die Experimente auf der ISS betreuen. "Das wäre ein schöner Zufall und die Krönung unserer langjährigen Zusammenarbeit in der Forschung", so Mücklich.