Zdjęcie: Adobe Stock
Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej będą badać działanie nadgarstkowego monitora tętna wyposażonego w czujnik wykonany z nanomateriałów MXene w warunkach kosmicznych w ramach eksperymentu „MXene in LEO”, będącego częścią polskiej misji kosmicznej IGNIS.
„MXene in LEO” to jeden z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji naukowo-technicznej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Start załogi Ax-4, w skład której wchodzi dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, polski astronauta z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), zaplanowano na 29 maja. Czas trwania misji wyniesie dwa tygodnie.
Ten eksperyment ma na celu zbadanie MXenes — innowacyjnych nanomateriałów o szerokim wachlarzu potencjalnych zastosowań podczas misji kosmicznych. Te przewodzące nanomateriały, odkryte po raz pierwszy w 2011 r., są dwuwymiarowymi strukturami złożonymi z węglików metali, azotków i węglikoazotków. Naukowcy z AGH badają MXenes od kilku lat, wykorzystując samodzielnie wyprodukowaną odmianę węglika tytanu. Gdy obserwuje się materiał w większej skali, przypomina on arkusze papieru ułożone w układzie przypominającym lasagne: na dłuższych bokach MXenes są mierzone w mikrometrach, a ich grubość w nanometrach.
Inicjatywa „MXene in LEO” obejmuje ocenę stabilności MXenes na niskiej orbicie okołoziemskiej. „Aby to osiągnąć, zaprojektowaliśmy kompaktowe pudełko o wymiarach około 13 x 9 x 6 cm, w którym umieszczono płytkę drukowaną z nadrukowanymi czujnikami MXene, wszystkie prawidłowo połączone elektronicznie. Po naciśnięciu przycisku start eksperyment będzie automatycznie działał przez dwa tygodnie trwania misji” – wyjaśniła PAP dr Dagmara Stasiowska z zespołu badawczego.
Ponadto naukowcy ocenią, czy te nanomateriały mogą posłużyć jako czujniki nowej generacji do monitorowania parametrów życiowych w trakcie misji kosmicznych.
„Aby to ułatwić, stworzyliśmy opaski wykonane z biomateriału znanego jako celuloza bakteryjna, która mogłaby służyć jako substytut materiałów ropopochodnych. Następnie wydrukowaliśmy czujniki do pomiaru pulsu na tych specjalnie przygotowanych opaskach. Funkcjonalność tych czujników opiera się na efekcie piezoelektrycznym: gdy MXene ulega odkształceniu z powodu ruchu, rezystancja ulega zmianie, co powoduje zmianę napięcia, którą możemy wykryć i zinterpretować jako pomiar. Potencjalne zastosowania są ogromne; wszystko zależy od tego, jak te czujniki są skalibrowane” – wyjaśnił naukowiec.
Ten segment badań wymaga udziału astronauty, dr Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego. „Po założeniu astronauta będzie musiał wykonać określoną serię ruchów nadgarstka, takich jak skręcenie w jednym kierunku lub zgięcie w określony sposób. Naszym celem jest ocena, czy nadal możemy uzyskać dokładne pomiary tętna, gdy nadgarstek jest w ruchu” – wyjaśniła.
Łącznie do testów zostanie wysłanych sześć opasek — każda zostanie poddana dwóm testom, co łącznie da 12 testów.
Jak podkreśla Dagmara Stasiowska, jedną z istotnych zalet MXenes jest możliwość ich produkcji przy użyciu drukarki 3D, która, jak zauważyła, jest częścią wyposażenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. „To samo dotyczy opaski, która — jeśli zostanie stworzona niezbędna infrastruktura — mogłaby być również produkowana w warunkach ISS, ponieważ jest to zasadniczo materiał pochodzący z bakterii przy użyciu zwykłego cukru. W przypadku dłuższych misji kosmicznych zdalne monitorowanie stanu zdrowia astronautów będzie niezbędne, a dzięki naszym czujnikom będziemy mogli nie tylko naprawiać je na miejscu, ale także potencjalnie tworzyć je od podstaw” — dodała.
Jeśli wyniki eksperymentów potwierdzą hipotezy naukowców, opaski (lub inne przenośne komponenty) mogą przekształcić się w czujniki nowej generacji, przyczyniając się do rozwoju zaawansowanych czujników medycznych i telemedycyny wykorzystującej nanomateriały.
Koordynatorem projektu jest dr Shreyas Srivatsa. W skład zespołu badawczego Wydziału Technologii Kosmicznych AGH (dawniej Centrum Technologii Kosmicznych AGH) wchodzą także: prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl, dr Agata Kołodziejczyk, dr inż. Krzysztof Grabowski, dr inż. Dagmara Stasiowska, dr Darukesha Baraduru Hirematada, mgr inż. Wojciech Guziewicz i mgr inż. Sławomira Rudawskiego.
Zespół złożył wniosek patentowy na swój projekt opaski, co oznacza, że do czasu uzyskania patentu nie może go ujawnić publicznie ani podać dalszych szczegółów.
Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)
acp/ bar/ amac/
