Połączenie sił naukowych musi przynieść sukces. Tak stało się na Politechnice Krakowskiej, gdzie interdyscyplinarna grupa studentów i doktorantów postanowiła stworzyć rozwiązanie dedykowane Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i – w perspektywie – dalekim podróżom kosmicznym. Wszystko w ramach konkursu „Direction: Space”, który zorganizowały Fundacja „New Space” oraz Fundacja Empiria i Wiedza w partnerstwie z Europejską Agencją Kosmiczną. Członkowie zespołu zgłoszonego jako COSMO CUT za projekt „pharmaCOSMOGEL”, dotyczący liofilizowanych opatrunków hydrożelowych jako potencjalnej metody leczenia ran, chorób i zakażeń skórnych oraz zapalenia błon śluzowych u astronautów, zdobyli tytuły finalistów konkursu. Ponadto, mieli okazję współpracować z mgr inż. Ewą Borowską, założycielką Extremo Technologies, a także poznać Sławosza Uznańskiego – astronautę projektowego Europejskiej Agencji Kosmicznej. – Traktujemy konkurs „Direction: Space” jako świetny początek naszej drogi na Międzynarodową Stację Kosmiczną – mówi mgr inż. Filip Zyga, pełniący w politechnicznym projekcie funkcję managera.
Wyniki konkursu „Direction: Space” zostały ogłoszone 10 marca w Planetarium Śląskim – największym i najstarszym planetarium i obserwatorium astronomicznym w Polsce. Rywalizacja składała się z trzech etapów. Zadanie uczestników polegało na opracowaniu koncepcji eksperymentów lub nowatorskich rozwiązań opartych na unikatowej infrastrukturze naukowej, używanej na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zgłoszone projekty musiały dotyczyć wskazanych przez organizatorów obszarów: biologia i biotechnologia, badania środowiskowe, edukacja, psychologia człowieka, fizyka, rozwój nowych technologii. Przewidziano również możliwość zgłaszania projektów międzyobszarowych, a więc łączących zagadnienia z kilku powyższych dziedzin. W konkursie „Direction: Space” mogły brać udział zespoły składające się ze studentów studiów I i II stopnia oraz studentów studiów III stopnia (doktoranci). Każdy z uczestników musiał posiadać – w momencie wysłania zgłoszenia – status studenta lub doktoranta na polskiej uczelni.
Projekty młodych innowatorów były oceniane przez eksperckie jury, w skład którego weszli: dr Anna Fogtman (przewodnicząca jury, członkini Zespołu Medycyny Kosmicznej w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA); kieruje operacjami ochrony radiologicznej w Europejskim Centrum Astronautów ESA w Kolonii; odpowiada za zabezpieczanie lotów astronautek i astronautów ESA na Międzynarodową Stację Kosmiczną), dr inż. Krzysztof Kanawka (prezes Zarządu spółki Blue Dot Solutions, działającej w sektorze kosmicznym; jego działalność koncentruje się głównie na praktycznym zastosowaniu danych satelitarnych – aplikacje telekomunikacyjne, pozycjonowanie satelitarne (GNSS), obserwacje Ziemi (EO) oraz analizy technologiczne sektora kosmicznego), Ewelina Ryszawa (pracuje w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA ESTEC) w Holandii; jej głównym punktem zainteresowań są mechanizmy na misje eksploracyjne i duże rozkładane struktury (m.in. anteny) oraz projekty mikrosatelitarne), Dorota Budzyn (pracuje w dziale Mechanizmów Kosmicznych w ESA), Mateusz Wolski (wiceprezes Fundacji „New Space”, pomysłodawca i współzałożyciel spółki PIAP Space zajmującej się robotyką kosmiczną), Grzegorz Ambroszkiewicz (pełni funkcję inżyniera bezpieczeństwa w Europejskiej Agencji Kosmicznej, gdzie udziela wsparcia technicznego i wytycznych dla projektów związanych z załogowymi lotami kosmicznymi).
Interdyscyplinarny zespół z Politechniki Krakowskiej, który opracował w ramach konkursu projekt „pharmaCOSMOGEL”, tworzą studenci, doktorant oraz – obecnie – absolwent, którzy udzielają się w Kole Naukowym COSMO PK (Wydział Informatyki i Telekomunikacji) i Kole Naukowym Chemii i Technologii Organicznej (Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej): Kacper Odziomek – lider i główny badacz, student I stopnia studiów na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej PK, mgr inż. Filip Zyga – manager projektu, student Wydziału Informatyki i Telekomunikacji, mgr inż. Kacper Hatłas – specjalista ds. projektowania 3D ze Szkoły Doktorskiej PK, inż. Maciej Rybiński – programista projektowy, absolwent informatyki na Wydziale Informatyki i Telekomunikacji. Opiekunem naukowym politechnicznej grupy została dr inż. Katarzyna Bialik-Wąs, pracująca w Katedrze Chemii i Technologii Organicznej Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Naukowczyni prowadzi na co dzień badania w zakresie zaawansowanych biomateriałów stosowanych w medycynie, a zwłaszcza nowoczesnych opatrunków hydrożelowych modyfikowanych substancjami czynnymi pochodzenia naturalnego i syntetycznego.
W ramach politechnicznego projektu opracowane zostały liofilizowane opatrunki hydrożelowe jako potencjalna metoda leczenia ran, chorób i zakażeń skórnych oraz zapalenia błon śluzowych u astronautów. Przedsięwzięcie ma duży potencjał, szczególnie w kontekście długotrwałych misji kosmicznych, podczas których dostęp do profesjonalnej opieki medycznej będzie ograniczony. – Naszym projektem chcieliśmy odpowiedzieć na realne problemy, z którymi mierzą się astronauci. Według NASA, otarcia, infekcje, zranienia i wysypki skórne należą do stu najbardziej prawdopodobnych dolegliwości, które mogą wystąpić podczas różnych misji kosmicznych – tłumaczy Kacper Odziomek, lider politechnicznego projektu. – Pamiętajmy, że astronauci nie mogą brać kąpieli ani prysznica, utrzymują higienę korzystając z mokrych chusteczek. Nie mogą też zmieniać ubrań tak często jak na Ziemi. Do tego dochodzą inne czynniki, takie jak: zmiany temperatury, mikrograwitacja i promieniowanie, które mają duży wpływ na skórę – dodaje.
Dane medyczne jednoznacznie wskazują, że zmiany skórne stanowią poważny problem dla astronautów. Łuszczenie, suchość, pieczenie, swędzenie, wrażliwość i opóźnione gojenie się ran to częste dolegliwości. Skafander kosmiczny, rękawice i buty też mogą powodować znaczne urazy u członków załogi, takie jak podrażnienia, siniaki i otarcia. Co więcej, możliwe są infekcje bakteryjne i grzybicze, choroby skóry, m.in. łuszczyca i stany zapalne błon śluzowych. Właśnie dlatego młodzi naukowcy z Politechniki Krakowskiej postanowili opracować rozwiązanie, które wesprze członków misji kosmicznych w wykonywanych przez nich zadaniach. To powoduje, że projekt „pharmaCOSMOGEL” i liofilizowane opatrunki hydrożelowe z PK mają duży potencjał.
– Hydrożele są wyjątkowe, ponieważ mają duży potencjał aplikacyjny zarówno na Ziemi, jak i poza nią. W zależności od zastosowania dodatkowych komponentów, możemy wpływać na ich właściwości – mówi Kacper Odziomek. Jak tłumaczy student PK, materiały hydrożelowe zaproponowane przez zespół młodych naukowców, są hybrydowe, a więc oparte zarówno na polimerach naturalnych, jak i syntetycznych. Zastosowanie alginianu sodu pozwala zmniejszyć ból odczuwany podczas zmiany opatrunku, a także zapewnia stale wilgotne środowisko w obrębie rany, natomiast poli(alkohol winylowy) wykazuje znacznie większą stabilność i odporność na uszkodzenia mechaniczne. Ponadto, biomateriały opracowane na Politechnice zostały wzbogacone ekstraktem z aloesu o udowodnionych właściwościach leczniczych.
– Musimy pamiętać, że nasze opatrunki będą stosowane w warunkach specyficznych, a ich właściwości doskonale z tym korespondują. Opracowane materiały hydrożelowe są lekkie, kompaktowe i można je dostosować do określonych typów i rozmiarów ran. Co więcej, zaprojektowaliśmy je tak, aby były biokompatybilne, a także biodegradowalne, dzięki czemu możemy zredukować potrzebę zarządzania odpadami na pokładzie statków kosmicznych. W wyniku integracji z substancjami czynnymi, na przykład lekami, możemy uzyskać kontrolowane uwalnianie, a co za tym idzie lepszy efekt terapeutyczny. Dodatkowo, dzięki liofilizacji możemy zahamować ryzyko zanieczyszczenia mikrobiologicznego. W związku z tym materiały mogą być przechowywane przez bardzo długi czas – opowiada lider politechnicznego zespołu, Kacper Odziomek. Podkreśla, że opatrunki hydrożelowe mogą być przygotowane poza Ziemią w warunkach in situ jako opatrunki „na żądanie”.
Zespół młodych badaczy z Politechniki Krakowskiej wsparła swoją wiedzą i doświadczeniem dr inż. Katarzyna Bialik-Wąs z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej. Badaczka jest m.in. laureatką Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020 w kategorii „Naukowiec przyszłości” za projekt pn. „Opracowanie metody otrzymywania bio-hybrydowych materiałów hydrożelowych inkorporowanych systemem nanonośnik-lek jako wielokompartmentowych opatrunków umożliwiających leczenie Psoriasis”, a więc związany z leczeniem łuszczycy. Prace nad kosmicznym projektem z PK wsparła też mentorka konkursu „Direction: Space”, mgr inż. Ewa Borowska. Członkowie grupy COSMO CUT mieli okazję współpracować z nią w drugim etapie konkursu. Ewa Borowska jest założycielką Extremo Technologies, gdzie pełni funkcję dyrektora ds. innowacyjnych technologii. Ekspertka specjalizuje się w tematyce organizmów ekstremofilnych, astrobiologii, geomikrobiologii, oceanografii, misji kosmicznych oraz edukacji STEAM. Jej zainteresowania badawcze obejmują także medycynę regeneracyjną. Odbyła staż w NASA Ames Research Center w 2021 r. (Stypendium Fundacji Kościuszkowskiej). Należy do grupy badawczej Venus Life Finder Mission Concept Study z Massachusetts Institute of Technology (MIT), gdzie prowadzi ekspertyzy na temat organizmów ekstremofilnych i geomikrobiologii, związane z przyszłą prywatną misją na Wenus.
– Traktujemy konkurs „Direction: Space” jako świetny początek naszej drogi na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Rozmawiamy o dalszych pracach i kontynuujemy współpracę z dr inż. Katarzyną Bialik-Wąs z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej oraz mgr inż. Ewą Borowską – mówi Filip Zyga, manager projektu „pharmaCOSMOGEL”. Finaliści i laureaci konkursu „Direction: Space”, poza poszerzeniem swojej wiedzy i umiejętności, mieli nie lada okazję, by poznać Sławosza Uznańskiego, astronautę projektowego Europejskiej Agencji Kosmicznej, przygotowującego się do misji kosmicznej.
Tematyka eksploracji przestrzeni kosmicznej jest obecna na Politechnice Krakowskiej nie od dziś. Członkowie Koła Naukowego COSMO PK rozwijają od kilku lat projekt HABSat (High Altitude Baloon Satelite). W jego ramach opracowali i ulepszają sondę stratosferyczną, czyli urządzenie pomiarowe, które służy do przeprowadzania eksperymentów na wysokości ok. 30 km nad ziemią. Stanowi ono platformę eksperymentalną do bezpiecznego wysyłania do stratosfery projektów badawczych, które wymagają warunków zbliżonych do tych panujących w przestrzeni kosmicznej. Czytaj więcej o pracach KN COSMO PK
(bk)
Na zdjęciach, 1) zespół COSMO CUT, od lewej: Maciej Rybiński, Kacper Hatłas, Filip Zyga i Kacper Odziomek w towarzystwie mentorki konkursu Ewy Borowskiej oraz Sławosza Uznańskiego, astronauty projektowego Europejskiej Agencji Kosmicznej; 2) Kacper Odziomek podczas pracy w laboratorium; 3) materiał hydrożelowy / fot. archiwum COSMO CUT