Zdjęcie: Adobe Stock
Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej będą badać działanie nadgarstkowego monitora tętna wyposażonego w czujnik wykorzystujący nanomateriał MXene w warunkach kosmicznych w ramach eksperymentu „MXene in LEO”, który jest 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 której weźmie udział polski astronauta projektu Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, zaplanowano na 29 maja. Misja ma trwać dwa tygodnie.
Celem tego eksperymentu jest eksploracja MXenes – innowacyjnych nanomateriałów o licznych potencjalnych zastosowaniach w misjach kosmicznych. Te przewodzące nanomateriały, po raz pierwszy zidentyfikowane w 2011 r., są dwuwymiarowymi strukturami składającymi się z węglików metali, azotków i węglikoazotków. Naukowcy z AGH poświęcili kilka lat na badanie MXenes, wykorzystując samodzielnie wyprodukowaną wersję węglika tytanu. W dużej skali materiał ten przypomina arkusze papieru ułożone w wzór przypominający lasagne: MXenes mają wymiary w mikrometrach na dłuższych krawędziach, podczas gdy ich grubość jest mierzona w nanometrach.
Inicjatywa „MXene in LEO” będzie oceniać stabilność 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 zintegrowaną z czujnikami MXene, odpowiednio okablowaną pod kątem łączności elektronicznej. Po aktywacji przycisku start eksperyment będzie działał automatycznie przez dwa tygodnie trwania misji” – powiedziała PAP dr Dagmara Stasiowska z zespołu badawczego.
Ponadto naukowcy ocenią, czy te nanomateriały mogą posłużyć jako czujniki nowej generacji do monitorowania parametrów życiowych podczas misji kosmicznych.
„Aby to osiągnąć, stworzyliśmy opaski na nadgarstek. Opaski te są wykonane z biomateriału zwanego celulozą bakteryjną, która ma potencjał zastąpienia materiałów ropopochodnych. Następnie wydrukowaliśmy czujniki mierzące puls na specjalnie przygotowanych opaskach na nadgarstek. Funkcjonalność tych czujników jest możliwa dzięki efektowi piezoelektrycznemu: gdy MXene ulega odkształceniu z powodu ruchu, opór ulega zmianie, co powoduje zmianę napięcia, którą interpretujemy jako pomiar. Istnieje wiele możliwych zastosowań; 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 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 zostanie wysłanych sześć opasek – każda zostanie przetestowana dwukrotnie, co łącznie da 12 testów.
Jak podkreśla Dagmara Stasiowska, jedną z istotnych zalet MXenes jest możliwość ich produkcji za pomocą drukarki 3D – a drukarki te, jak wspomniała, są częścią wyposażenia dostępnego na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. „Podobnie, opaska mogłaby potencjalnie zostać wyprodukowana w warunkach ISS, jeśli zostanie stworzona niezbędna infrastruktura, ponieważ jest to zasadniczo materiał stworzony przez bakterie ze zwykłego cukru. W kontekście rozszerzonych misji kosmicznych kluczowe będzie zdalne monitorowanie stanu zdrowia astronautów, a dzięki naszym czujnikom będziemy mogli nie tylko naprawiać je na miejscu, ale także produkować je od podstaw” – dodała.
Jeśli eksperyment przyniesie wyniki zgodne z oczekiwaniami 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 eksperymentu 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 publicznie zaprezentować ani ujawnić dalszych szczegółów.
Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)
acp/ bar/ amac/
