Передовые методы тестирования микробов на МКС улучшают мониторинг сточных вод на Земле

От космических технологий к борьбе с пандемией

Мониторинг распространения COVID-19 через анализ сточных вод стал критически важным инструментом для органов общественного здравоохранения. Технология, изначально разработанная для NASA для выявления патогенов на борту космических кораблей, доказала свою эффективность и скорость в наземных условиях.

Роль программы SBIR и компании InnovaPrep

Несколько контрактов программы SBIR (Small Business Innovation Research) помогли компании InnovaPrep LLC (Дрексель, штат Миссури) усовершенствовать свой биоконцентрационный процесс и адаптировать его для автоматизированного тестирования вирусов, бактерий и других патогенов в воздухе, воде и на поверхностях МКС. Ключевые улучшения включали:

• Новый фильтрующий материал (полые волокна, напоминающие 72 микротрубочки)
• Автоматизацию нанесения клея для фиксации фильтров
• Модификацию пенистой элюции для работы в микрогравитации и увеличения срока хранения до года и более
• Повышение стерильности продуктов (отсутствие биомолекул)

Результат: производительность выросла с 200 одноразовых пипеток в неделю до 12 000 с возможностью легкого масштабирования. Это вовремя совпало с пандемией COVID-19, позволив InnovaPrep выполнить заказы от департаментов здравоохранения, коммерческих лабораторий и исследователей.

Технология биоконцентрации CP Select

Система CP Select быстро концентрирует микробы из галлонов воды в несколько унций для тестирования. Процесс включает:

1. Захват молекул и микробов фильтром в пипетке
2. Мокрую пенистую элюцию: пенистый раствор проходит через внутреннюю поверхность фильтра, сбивая организмы в пробирку для анализа

Для МКС процесс адаптирован: банки с элюатом модифицированы для дозирования в невесомости. Хотя система для нулевой гравитации еще не использовалась на станции, ее наземные версии уже экономят время и деньги.

Широкое применение на Земле

• Общественные бассейны: контроль качества воды
• Больницы: стерильность внутренних помещений
• Охлаждающие башни и водоснабжение: мониторинг бактерий легионелла
• Сельское хозяйство: тестирование оросительной воды
• Пищевая промышленность: контроль продукции и промывочных вод
• Планетарная защита: проверка чистоты марсоходов (Perseverance) в чистых комнатах JPL

Технология FluidPrep настолько эффективна, что JPL разработал протоколы чистых комнат с ее использованием. Главный рынок InnovaPrep — наблюдение за сточными водами, но стерильные продукты открыли доступ к новым клиентам.

Значение для будущих миссий

Автоматизация сбора и анализа проб критична для длительных миссий (Артемида, Марс), где расписание астронавтов перегружено. PCR-тестирование в космосе предпочтительнее выращивания культур: даже одна клетка в замкнутом объеме опасна. NASA изучала микробиому МКС, включая протирание поверхностей стерильными тканями с последующей концентрацией микробов для анализа.