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Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS

Siems, Katharina und Müller, Daniel W. und Maertens, Laurens und Ahmed, Aisha und Van Houdt, Rob und Mancinelli, Rocco L. und Baur, Sandra und Brix, Kristina und Kautenburger, Ralf und Caplin, Nicol und Krause, Jutta und Demets, Rene und Vukich, Marco und Tortora, Alessandra und Roesch, Christian und Holland, Gudrun und Laue, Michael und Mücklich, Frank und Moeller, Ralf (2022) Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS. Frontiers in Space Technologies, 2, Seite 773244. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/frspt.2021.773244. ISSN 2673-5075.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.3389/frspt.2021.773244

Kurzfassung

Maintaining crew health and safety are essential goals for long-term human missions to space. Attaining these goals requires the development of methods and materials for sustaining the crew’s health and safety. Paramount is microbiological monitoring and contamination reduction. Microbial biofilms are of special concern, because they can cause damage to spaceflight equipment and are difficult to eliminate due to their increased resistance to antibiotics and disinfectants. The introduction of antimicrobial surfaces for medical, pharmaceutical and industrial purposes has shown a unique potential for reducing and preventing biofilm formation. This article describes the development process of ESA’s BIOFILMS experiment, that will evaluate biofilm formation on various antimicrobial surfaces under spaceflight conditions. These surfaces will be composed of different metals with and without specified surface texture modifications. Staphylococcus capitis subsp. capitis, Cupriavidus metallidurans and Acinetobacter radioresistens are biofilm forming organisms that have been chosen as model organisms. The BIOFILMS experiment will study the biofilm formation potential of these organisms in microgravity on the International Space Station on inert surfaces (stainless steel AISI 304) as well as antimicrobial active copper (Cu) based metals that have undergone specific surface modification by Ultrashort Pulsed Direct Laser Interference Patterning (USP-DLIP). Data collected in 1 x g has shown that these surface modifications enhance the antimicrobial activity of Cu based metals. In the scope of this, the interaction between the surfaces and bacteria, which is highly determined by topography and surface chemistry, will be investigated. The data generated will be indispensable for the future selection of antimicrobial materials in support of human- and robotic-associated activities in space exploration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148004/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Siems, KatharinaRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Katharina.Siems (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7349-0846NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Daniel W.Department of Materials Science and Engineering, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maertens, LaurensMicrobiology Unit, Interdisciplinary Biosciences, Belgian Nuclear Research Centre (SCK CEN), Mol, Belgium and Research Unit in Microorganisms Biology (URBM), Narilis Institute, University of Namur, Namur, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ahmed, AishaDepartment of Materials Science and Engineering, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Houdt, RobMicrobiology Unit, Interdisciplinary Biosciences, Belgian Nuclear Research Centre (SCK CEN), Mol, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mancinelli, Rocco L.NASA Ames Research Center/Bay Area Environmental Research Institute, Petaluma, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baur, SandraDepartment of Inorganic Solid State Chemistry, Elemental Analysis, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brix, KristinaDepartment of Inorganic Solid State Chemistry, Elemental Analysis, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kautenburger, RalfDepartment of Inorganic Solid State Chemistry, Elemental Analysis, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Caplin, NicolESA, European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krause, JuttaESA, European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demets, ReneESA, European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vukich, MarcoESA, European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tortora, AlessandraKayser Italia Srl, Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roesch, ChristianBiotechnology Space Support Center (BIOTESC), Lucerne University of Applied Sciences and Arts, Lucerne, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holland, GudrunRobert-Koch-Institute, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laue, MichaelRobert-Koch-Institute, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mücklich, FrankDepartment of Materials Science and Engineering, University of Saarland, Saarbrücken, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moeller, RalfRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; ralf.moeller (at) dlr.de and Natural Sciences Department, University of Applied Sciences Bonn-Rhein-Sieg (BRSU), D-53359 Rheinbach, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-2371-0676NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Januar 2022
Erschienen in:Frontiers in Space Technologies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:2
DOI:10.3389/frspt.2021.773244
Seitenbereich:Seite 773244
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:2673-5075
Status:veröffentlicht
Stichwörter:biofilms, direct laser interference patterning technique (DLIP), contamination (equipment), antimicobial, surfaces
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 - Projekt ISS LIFE 2.0
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:10 Jan 2022 08:23
Letzte Änderung:16 Apr 2024 04:13

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