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Design of a spaceflight biofilm experiment

Zea, Luis und Nisar, Zeena und Rubin, Phil und Cortesao, Marta und Luo, Jiaqi und McBride, Samantha A. und Moeller, Ralf und Klaus, David und Müller, Daniel und Varanasi, Kripa K. und Muecklich, Frank und Stodieck, Louis (2018) Design of a spaceflight biofilm experiment. Acta Astronautica, 148, Seiten 294-300. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2018.04.039. ISSN 0094-5765.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.04.039

Kurzfassung

Biofilm growth has been observed in Soviet/Russian (Salyuts and Mir), American (Skylab), and International (ISS) Space Stations, sometimes jeopardizing key equipment like spacesuits, water recycling units, radiators, and navigation windows. Biofilm formation also increases the risk of human illnesses and therefore needs to be well understood to enable safe, long-duration, human space missions. Here, the design of a NASA-supported biofilm in space project is reported. This new project aims to characterize biofilm inside the International Space Station in a controlled fashion, assessing changes in mass, thickness, and morphology. The space-based experiment also aims at elucidating the biomechanical and transcriptomic mechanisms involved in the formation of a “column-and-canopy” biofilm architecture that has previously been observed in space. To search for potential solutions, different materials and surface topologies will be used as the substrata for microbial growth. The adhesion of bacteria to surfaces and therefore the initial biofilm formation is strongly governed by topographical surface features of about the bacterial scale. Thus, using Direct Laser-Interference Patterning, some material coupons will have surface patterns with periodicities equal, above or below the size of bacteria. Additionally, a novel lubricant-impregnated surface will be assessed for potential Earth and spaceflight anti-biofilm applications. This paper describes the current experiment design including microbial strains and substrata materials and nanotopographies being considered, constraints and limitations that arise from performing experiments in space, and the next steps needed to mature the design to be spaceflight-ready.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119787/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Design of a spaceflight biofilm experiment
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zea, LuisBioServe Space Technologies, Aerospace Engineering Sciences Department, University of Colorado, Boulder, 80309 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nisar, ZeenaBioServe Space Technologies, Aerospace Engineering Sciences Department, University of Colorado, Boulder, 80309 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rubin, PhilBioServe Space Technologies, Aerospace Engineering Sciences Department, University of Colorado, Boulder, 80309 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cortesao, MartaRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Marta.Cortesao (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, JiaqiFunctional Materials, Department of Materials Science and Engineering, Saarland University, 66123 GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McBride, Samantha A.Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moeller, RalfRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; ralf.moeller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2371-0676NICHT SPEZIFIZIERT
Klaus, DavidAerospace Engineering Sciences Department, University of Colorado, Boulder, 80309 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, DanielFunctional Materials, Department of Materials Science and Engineering, Saarland University, 66123 GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Varanasi, Kripa K.Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Muecklich, FrankFunctional Materials, Department of Materials Science and Engineering, Saarland University, 66123 GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stodieck, LouisBioServe Space Technologies, Aerospace Engineering Sciences Department, University of Colorado, Boulder, 80309 USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 April 2018
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:148
DOI:10.1016/j.actaastro.2018.04.039
Seitenbereich:Seiten 294-300
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bacteria; Fungi; Pseudomonas aeruginosa; Penicillium rubens; Direct laser-interference patterning (DLIP); Lubricant-impregnated surface (LIS)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Strahlenbiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:29 Jun 2018 10:13
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:10

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