Zdjęcie: Adobe Stock
Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej będą badać działanie nadgarstkowego monitora tętna wyposażonego w czujnik wykonany z nanomateriału MXene w warunkach pozaziemskich w ramach eksperymentu „MXene in LEO”, który odbędzie się podczas polskiej misji kosmicznej IGNIS.
„MXene in LEO” to jeden z 13 eksperymentów związanych z polską misją naukowo-techniczną IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Start załogi Ax-4, w skład której wchodzi polski astronauta projektu Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, zaplanowano na 29 maja. Czas trwania misji przewidziano na dwa tygodnie.
Celem eksperymentu jest zbadanie MXenes — innowacyjnych nanomateriałów o licznych potencjalnych zastosowaniach w przedsięwzięciach kosmicznych. Odkryte w 2011 r. te przewodzące nanomateriały są dwuwymiarowe i składają się z węglików metali, azotków i węglikoazotków. Naukowcy z AGH badają MXenes od kilku lat, wykorzystując odmianę węglika tytanu, którą sami produkują. Oglądany w dużej skali materiał przypomina arkusze papieru ułożone w kształt przypominający lasagne: dłuższe krawędzie MXenes mierzą w mikrometrach, a ich grubość w nanometrach.
Inicjatywa „MXene in LEO” obejmuje ocenę stabilności MXenes na niskiej orbicie okołoziemskiej. „W tym celu zaprojektowaliśmy kompaktowe pudełko o wymiarach około 13 x 9 x 6 cm, w którym umieszczono płytkę drukowaną z nadrukowanymi czujnikami MXene, odpowiednio połączonymi elektronicznie. Po naciśnięciu przycisku start eksperyment będzie działał automatycznie przez całą dwutygodniową misję” – wyjaśnia w rozmowie z PAP dr Dagmara Stasiowska z zespołu badawczego.
Ponadto naukowcy sprawdzą, czy nanomateriały te mogą posłużyć jako zaawansowane czujniki do monitorowania parametrów życiowych w trakcie misji kosmicznej.
„Aby to osiągnąć, stworzyliśmy opaski wykonane z biomateriału zwanego celulozą bakteryjną, która stanowi zrównoważoną alternatywę dla materiałów ropopochodnych. Wydrukowaliśmy czujniki zdolne do pomiaru pulsu na tych specjalnie wykonanych opaskach. Czujniki działają poprzez efekt piezoelektryczny: gdy MXene ulega odkształceniu z powodu ruchu, opór zmienia się, co prowadzi do zmian napięcia, które obserwujemy jako pomiary. 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 opasek astronauta będzie musiał wykonać określoną sekwencję ruchów nadgarstka, takich jak skręcenie w jednym kierunku lub zgięcie w określony sposób. Naszym celem jest ustalenie, czy nadal możemy uzyskać dokładne pomiary tętna, gdy nadgarstek jest w ruchu” – wyjaśniła.
Łącznie wysłanych zostanie sześć opasek — każda zostanie przetestowana dwukrotnie, co łącznie da 12 testów.
Jak podkreśliła Dagmara Stasiowska, godną uwagi zaletą MXenes jest ich kompatybilność z technologią druku 3D — sprzętem dostępnym na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. „To samo dotyczy opaski, która — przy odpowiedniej infrastrukturze — mogłaby potencjalnie zostać wyprodukowana w warunkach ISS, ponieważ jest to zasadniczo materiał wytwarzany przez bakterie ze zwykłego cukru. W przypadku dłuższych misji kosmicznych kluczowe jest zdalne monitorowanie stanu zdrowia astronautów, a dzięki naszym czujnikom będziemy mogli nie tylko naprawiać je na miejscu, ale także produkować nowe od podstaw” — dodała.
Jeśli wyniki eksperymentów potwierdzą hipotezy naukowców, opaski (lub inne przenośne elementy) mogą przekształcić się w czujniki nowej generacji, przyczyniając się do rozwoju zaawansowanych czujników medycznych i telemedycyny poprzez wykorzystanie nanomateriałów.
Koordynatorem eksperymentu jest dr Shreyas Srivatsa. Zespół badawczy Wydziału Technologii Kosmicznych AGH (wcześniej Centrum Technologii Kosmicznych AGH) tworzą: 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 pomysł opaski na nadgarstek, dlatego do czasu uzyskania patentu nie może go ujawnić publicznie ani podać dalszych szczegółów.
Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)
acp/ bar/ amac/
