圣彼得堡国立大学科研人员正在开展微重力条件下生物膜及微生物群落的研究。其研究成果将有助于防止航天器内部表面出现细菌生物膜,以及开展国际空间站机组人员疾病预防工作。

细菌生物膜是微生物在自然生存条件下的主要存在方式。它们是人类微生物群的组成部分,存在于胃肠道粘膜、内脏器官表面以及皮肤中。生物膜可以由一种或多种类型的微生物组成——由多糖保护层和表面膜包围的细菌或微观真菌。因此,生物膜中的细菌对包括抗菌剂在内的负面环境的抵抗性是自由生存微生物的数百倍。表面膜就像分子筛:捕获外部物质并限制药物渗透到生物膜深处。

细菌生物膜是慢性传染病等多种人类疾病的根因。目前,圣彼得堡国立大学科研人员正在对其在微重力太空飞行条件下的形成进行研究。该项目负责人、圣彼得堡国立大学教授奥克萨娜·雷巴尔琴科表示,“这些研究对于防止航天器居住空间滋生细菌生物膜、制定破坏细菌生物膜以及预防宇航员在长期太空任务中诱发疾病的有效策略至关重要”。据雷巴尔琴科介绍,该项目的全球目标是研究在混合微生物群落中细菌细胞间的相互作用及其在微重力下对人体的影响。

“生物膜”项目包括对微重力条件下生物膜形成机制的研究,被列入国际空间站俄罗斯部分的长期科学实验计划,并获得了俄罗斯联邦航天局的支持。

科研人员首次在太空实验中研究益生菌微生物——乳酸杆菌的细菌生物膜,分析在各种载体表面生物膜形成的动态过程。已有数据显示,太空中的乳酸杆菌生物膜形成比地球上的要快。而载体表面性质决定了生物膜细菌的生长速度。它们在聚苯乙烯材料表面上的生长速度最快,这种聚合物通常用于制造仪器零件和实验室玻璃器皿。

自 2013 年以来,该项目已开展了 13 次空间实验。预计2022年将再进行2次飞行任务,以研究在抗菌药物影响下各类益生菌的细菌生物膜生长情况。未来还将开展太空飞行对细菌和酵母等微生物群压力影响的研究。

研究结果将有助于选择新型抗菌药物和消毒剂,以及提供航天器模块表面的处理方法——这将有效降低宇航员的健康风险,有助于确保设备在国际空间站上正常运行。