Les astronautes vivent et travaillent en orbite avec des populations grouillantes de micro-organismes, ce qui pourrait présenter une menace sérieuse pour la santé et même l'intégrité structurelle des engins spatiaux. Pour aider à lutter contre ces passagers clandestins invisibles, un projet dirigé par l'ESA développe des revêtements tueurs de microbes adaptés à une utilisation dans les cabines des engins spatiaux.

Les membres d'équipage de la Station spatiale internationale ne sont pas seuls. Une étude microbienne des surfaces de l'avant-poste orbital a révélé des dizaines d'espèces de bactéries et de champignons différentes, y compris des agents pathogènes nocifs tels que Staphylococcus aureus, connu pour provoquer des infections cutanées et respiratoires ainsi que des intoxications alimentaires.

Ces populations microbiennes pourraient même rendre malades les engins spatiaux, pas seulement les astronautes. Les bactéries et les champignons produisent des "biofilms", semblables à la plaque sur vos dents, qui peuvent à leur tour ternir et ronger le métal et le verre ainsi que le plastique et le caoutchouc.

Ce problème s'est avéré aigu dans les derniers jours du prédécesseur de l'ISS, la station spatiale Mir, où des colonies microbiennes ont été observées se développant sur des parties de combinaisons spatiales, l'isolation des câbles et même les joints des fenêtres.

"Avec le système immunitaire des astronautes supprimé par la microgravité, les populations microbiennes des futures missions spatiales de longue durée devront être rigoureusement contrôlées", explique Malgorzata Holynska, ingénieure en matériaux à l'ESA. "Ainsi, la section physique et chimie des matériaux de l'ESA collabore avec l'Istituto Italiano di Tecnologia, IIT, pour étudier les matériaux antimicrobiens qui pourraient être ajoutés aux surfaces internes de la cabine."

L'équipe de l'IIT a commencé à travailler sur l'oxyde de titane, également appelé "titane", utilisé par exemple dans le verre autonettoyant ici sur Terre, ainsi que dans les surfaces hygiéniques. Lorsque l'oxyde de titane est exposé à la lumière ultraviolette, il décompose la vapeur d'eau dans l'air en "radicaux d'oxygène libres", qui rongent tout ce qui se trouve à la surface, y compris les membranes bactériennes.

"Les bactéries sont inactivées par le stress oxydatif généré par ces radicaux", explique Mirko Prato de l'IIT. "C'est un avantage car tous les micro-organismes sont touchés sans exception, il n'y a donc aucune chance que l'on augmente la résistance bactérienne de la même manière que certains matériaux antibactériens."

Le choix de l'oxyde de titane a été guidé par des recherches antérieures sur les revêtements antimicrobiens pour les hôpitaux. L'équipe teste une méthode pour "doper" le composé ; peaufiner sa recette pour augmenter sa sensibilité à la partie visible du spectre lumineux.

"Les revêtements antimicrobiens sur Terre utilisent souvent de l'argent, mais nous voulons nous en passer ici", ajoute Malgorzata. "Le problème est que dans l'environnement confiné d'un vaisseau spatial, une exposition prolongée à l'argent pourrait avoir des effets négatifs sur la santé des astronautes - nous ne voulons pas d'une accumulation de métaux lourds dans l'eau à bord, par exemple, avec de l'argent soluble lié à la peau et aux yeux. irritation, voire des changements de couleur de la peau à des doses très élevées."

L'un des attraits de l'oxyde de titane en tant qu'alternative est son apparente stabilité à long terme, explique Fabio Di Fonzo de l'IIT :« Mais nous effectuerons un vieillissement artificiel des revêtements pour voir comment ils évoluent dans le temps. Et une partie des résultats du projet être de voir quels sont les produits de photo-dégradation qui retournent dans l'atmosphère de la cabine une fois que les bactéries sont oxydées - nous ne voulons évidemment pas de produits finaux plus toxiques que les microbes eux-mêmes."

Les tests effectués par l'IIT ont permis d'obtenir un revêtement d'oxyde de titane réussi sur une variété de surfaces candidates :verre, plaquette de silicium, feuille d'aluminium et même papier de soie de qualité salle blanche. Les revêtements sont mis en place à l'aide de diverses méthodes, notamment le "dépôt physique en phase vapeur" et le "dépôt de couches atomiques", qui impliquent la pose progressive de couches minces par exposition à des produits chimiques gazeux, techniques plus traditionnellement utilisées pour fabriquer des dispositifs semi-conducteurs.

"Nous visons à maintenir cette couche antimicrobienne aussi fine que possible, afin de ne pas trop altérer les propriétés mécaniques des matériaux sous-jacents, de ne pas empêcher les tissus de se plier, etc.", explique Mirko "Nous visons des épaisseurs de 50 à 100 nanomètres , millionièmes de millimètre."

Le projet PATINA, "Optimisation des revêtements antibactériens photocatalytiques", a été proposé via la plate-forme d'innovation en espace ouvert de l'ESA, à la recherche d'idées novatrices pour la recherche spatiale à partir de n'importe quelle source. Le projet couvre également d'autres traitements de surface antimicrobiens, y compris les matériaux super-hydrophobes qui repoussent toute l'humidité, la réaction électrostatique et les matériaux libérant des biocides.

À l'ESTEC, le chercheur de l'ESA Mengjiao Wang a effectué des travaux sur les tests de revêtements, maintenant remplacés par le chercheur Federica Arena.

Cette nouvelle approche antimicrobienne complète les recherches européennes existantes telles que l'expérience française sur les surfaces spatiales MATISS et l'expérience allemande Touching Surfaces qui étudie la croissance bactérienne à bord de l'ISS. + Explorer plus loin

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