Hledání stabilních kapalin

Hledání stabilních kapalin

1. února 2021

Mnoho tekutin, se kterými přicházíme běžně do styku, jsou takzvané heterogenní směsi- plavou v nich částice moc malé na to, aby je mohlo spatřit neozbrojené oko. Jejich pohyb se řídí podle gravitace a teploty okolního prostředí. Zajistit, aby se tyto tekutiny od sebe nerozdělily, je výzva, kterou řeší prodejci potravin, ale také zástupci farmaceutického průmyslu. Cíl je jasný – prodloužit životnost léků jak to jen jde. Ale někdy je naopak potřeba z emulze oddělit obě tekutiny – třeba když chceme odstranit znečišťující látky či sebrat živiny – zjednodušeně řečeno, jako když z mléka odebereme vrstvu smetany. Lepší porozumění podstatě míšení a následného oddělení komplexních tekutin je důležité pro různé praktické pozemské aplikace, ale i pro práci s tekutinami v prostředí mikrogravitace.

Ropa, která znečistila vody u ostrova Mauricius.
Zdroj: https://www.esa.int/

Aby bylo možné tento proces lépe prozkoumat, zahájila Evropská kosmická agentura projekt TechNES (Technologies for Non-Equilibrium Systems), na kterém spolupracuje s německou firmou NanoTemper Technologies. Mezinárodní výzkumný tým koordinovaný Milánskou univerzitou má spolupracovat s NanoTemper Technologies, aby bylo možné prozkoumat chování těchto komplexních tekutin v kosmickém prostoru. Speciálně se chtějí výzkumníci zaměřit na vývoj nových technologií pro farmacii a biomedicínu.

Projekt má využívat více než dvě desítky let zkušeností, které odborníci z ESA nasbírali při studiu kapalin v rámci projektu Foton M3, ale i na Mezinárodní kosmické stanici. Výzkumné týmy z Milánské univerzity, University v Pau a regionu Adour ve Francii, Univerzity v německém Bayreuthu a Complutense University v Madridu společně pracují na vývoji nových experimentů, která se mají v rámci programu TechNES realizovat na palubě Mezinárodní kosmické stanice.

Příprava Fotonu-M3 na Bajkonuru.
Zdroj: https://www.esa.int/

Kapaliny, na které se má výzkum zaměřit, jsou koloidní suspenze, roztoky polymerů a také roztoky proteinů. Ve všech případech jde o kapaliny, ve kterých jsou rozptýleny mikroskopické částice. Mezi koloidní roztoky můžeme zařadit třeba dobře známé mléko, nebo směs vody a oleje. Tyto roztoky nejsou nikdy v klidu – neustále se pohybují. Ať už je to vlivem míchání či třesení, ale i v důsledku gravitace, nebo změnami teploty.

Experti nyní budou studovat, jak se různé komplexní roztoky (ať už přirozené nebo uměle vyrobené) míchají v prostředí mikrogravitace. Cílem je vyvinout diagnostické techniky, které by měly studovat tekutiny, které nejsou v rovnovážném stavu. Ze získaných poznatků však nemá těžit pouze farmaceutický průmysl. Komplexní roztoky se nenachází jen v našich buňkách, ale i v atmosféře, oceánech, ale i ve výrobě potravin či různých chemikálií. „Nedávno jsme oslavili dvacet let nepřetržité přítomnosti lidí na Mezinárodní kosmické stanici a tento projekt je skvělý příklad mezinárodní spolupráce a dlouhodobého výzkumu, který lidstvu tato unikátní laboratoř v prostředí mikrogravitace umožňuje,“ říká Marco Braibanti z ESA, který má na starosti vědecký tým pilotovaných misí a dodává: „V evropském modulu Columbus a Fluid Science Laboratory jsme se již o chování tekutin dozvěděli mnoho věcí, o které nyní projevují zájem komerční společnosti, které chtějí tyto výhody využívat tady na Zemi.“

Astronaut Luca Parmitano pracuje v modulu Columbus se zařízením Fluid Science Laboratory
Zdroj: https://www.esa.int/

Odborníci z NanoTemper Technologies se zaměřují na přístroje, které pomáhají studovat proteiny. V rámci tohoto projektu by měli vyvinout optické diagnostické metody vhodné pro vývoj spolehlivých léků založených právě na proteinech. Takové léky, využívající například protilátky, bývají při léčbě chorob účinnější a mají méně vedlejších efektů, než tradiční léky založené na chemických látkách. „Spolupráce s NanoTemper Technologies nám umožní přenést pokročilé diagnostické prostředky vyvinuté pro základní výzkum ve vesmíru do nejrůznějších aplikací, které jsou využitelné ve zdravotnictví a mají velké přínosy pro společnost.“ říká Alberto Vailati z Milánské univerzity, koordinátor mezinárodního týmu TechNES.