空间站可以利用自清洁技术对抗搭便车细菌

国际空间站是整个生态系统的家园，其中充满了微生物。阻止这些微小的、潜在有害的入侵者（如细菌和其他潜在危险的微生物）跟随人类进入太空几乎是不可能的，但欧洲航天局正在努力开发可以阻止它们进入太空的技术：自清洁航天器。

随着人类致力于长期太空探索，原始的太空栖息地变得越来越重要——尤其是有证据表明生态系统已经在快速进化。“从地球带到国际空间站的微生物正在变异，”担任该项目技术官员的欧空局材料和工艺工程师 Malgorzata Holynska 说。“菌株正在进化，对常见的抗菌剂具有抗药性。”

过去几年，对抗这些菌株的紧迫性不断增加。随着微生物适应在恶劣的太空环境中生存，它们最终可能会污染宇航员和太阳系的其余部分。虽然迄今为止在国际空间站发现的细菌尚未显示出更强的毒性或对抗生素的耐药性，但研究人员无法确定数以万亿计的微生物物种在太空中是否会有同样的表现。前往太空的微生物也能够破坏航天器内部及其设备。它们通过形成生物膜来实现这一点，生物膜是一种或多种细菌的集合，它们生长在不同的表面，比如​​你的牙齿。生物膜可以腐蚀金属、塑料和橡胶。

霍林斯卡说，已经有很多宇航员报告太空技术被腐蚀的案例，包括电连接器、空调和太空行走时穿的宇航服部件。这种破坏在俄罗斯和平号空间站上是一个普遍存在的问题，在那里，人们发现橡胶窗密封条周围、电缆管、宇航服和通讯设备上都生长着大量生物。现在，科学家们知道这些经历并不是退役航天器独有的。2019 年，研究人员甚至了解到，国际空间站墙壁上生长的霉菌很容易在极高剂量的辐射下存活下来。

但对抗微生物的潜在解决方案是自清洁表面，即涂有可轻松去除细菌或污垢的化合物的材料。ESA 计划使用氧化钛（通常用于医院的自清洁玻璃和抗菌表面的化合物）以及光敏涂层，这些涂层在暴露于特定波长的光时会发生化学变化。

这种涂层通过一种称为光催化氧化的过程起作用。当暴露在紫外线下时，二氧化钛会分解空气中的水蒸气，氧化微生物，有效溶解与其接触的细菌膜。这带来了额外的好处：这些材料在消灭特定微生物菌株时没有选择性，这意味着这些微生物产生细菌耐药性的可能性很小。

到目前为止，该团队已成功在玻璃、硅片、铝箔和特制纸巾等表面上测试了这种涂层。但为了使它们更有效，Holynska 的团队希望通过“掺杂”化合物或改变其化合物来提高二氧化钛的效率，以延长其在正常光照下的抗菌效果。

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这种掺杂是特别必要的，因为欧空局希望在不使用银的情况下制造抗菌涂层。银是地球上二氧化钛的常见成分，对人类是安全的，但却是一种漂浮在太空中的致命重金属。

“研究表明，银等重金属会渗入国际空间站的水凝结物中，”霍林斯卡说。“对于长期探索，尤其是在高湿度条件下或水管 [和] 容器中的应用，这是一个问题。”她说，由于银一旦被摄入人体组织中，就会积聚在人体组织中，会对肾脏和肝脏等内脏器官造成损害，并可能引发血液形态的变化。长期接触是人类无法承受的风险，因为太空旅行已被证明会削弱宇航员的免疫系统。

目前，Holynska 的项目只是解决空间站各种生物污染问题的可能技术之一。他们的研究特别赞扬了法国 Matiss 的实验和德国的 Touching Surfaces 研究，这两项研究都研究了空间站上的细菌生长情况。

但与此同时，有一件事我们深信不疑：无论人类走到哪里，细菌都会迅速跟随，在我们开始进一步探索漆黑的宇宙时，细菌会成为我们永远的伙伴。