VTT on onnistunut ennakoimaan mikrobien leviämistä avaruusaluksilla. Kansainvälisen BIOSMHARS -hankkeen tuloksia voidaan hyödyntää myös sairaaloissa, joukkoliikennevälineissä ja toimitiloissa.
VTT:n tutkijat osallistuivat EU:n ja Venäjän yhteiseen BIOSMHARS-hankkeeseen, jossa kehitettiin keinoja haitallisten mikrobien hallintaan miehitetyillä avaruusaluksilla. Mikrobien leviäminen kyettiin ennakoimaan suljetuissa tiloissa luotettavasti. Tutkimustuloksia ja laskentamalleja käyttämällä voidaan kehittää avaruusalusten lisäksi menetelmiä mikrobien ja bakteerien leviämisen hallintaan myös sairaaloissa, joukkoliikennevälineissä ja toimistotiloissa.
Vuosina 2011 – 2013 toteutettu BIOSMHARS -hanke oli ensimmäinen vaihe EU:n ja Venäjän välisestä tieteellisestä yhteistyöstä haitallisten mikrobien hallintaan miehitetyillä avaruusaluksilla. VTT:n rooli oli hankkeessa keskeinen mallinnuksen, ilmanvaihdon ja kontaminaatioiden hallinnan sekä mittauksen todentamisen osalta. BIOSMHARS on osa laajempaa EU FP7 Space -ohjelmaa.
– Pitkillä, jopa satoja päiviä kestävillä, avaruuslennoilla ihmisen vastustuskyky heikkenee ja lihakset surkastuvat. Samanaikaisesti bakteerit voimistuvat nopeasti ja kehittyvät vastustamaan antibiootteja. Mitä pitempi avaruuslento, sitä suuremmaksi kasvavat miehistön terveysriskit ja siitä aiheutuvat ongelmat. On tärkeää lisätä ymmärrystä siitä, kuinka bioaerosoleja syntyy, miten ne leviävät sisäilmaan ja miksi ne selviytyvät poikkeuksellisissa olosuhteissa, kertoo hanketta VTT:n osalta vetänyt johtava tutkija Ilpo Kulmala.
– Laskentamallilla onnistuimme ennustamaan luotettavasti mikrobien kulkeutumista ja leviämistä suljetuissa tiloissa.
Pinnoille kertyvät mikrobit heikentävät suljetuissa tiloissa materiaalien ominaisuuksia ja jopa tuhoavat materiaaleja.
– Pitemmällä aikavälillä tavoitteena on parantaa ja kehittää menetelmiä, joilla voidaan hallita tehokkaasti mikrobien leviämisestä aiheutuvia haittoja avaruusalusten lisäksi sairaaloissa, joukkoliikenteessä ja toimistotiloissa.
Infektioriskin tehokasta hallintaa
BIOSMHARS-hankkeeseen osallistui avaruusteknologian, mikrobiologian ja mallinnuksen asiantuntijoita. Mikrobien kulkeutumisen ja leviämisen ennakoimiseksi kehitettyä CFD*-laskentamallia (Computational Fluid Dynamics) kehitettiin VTT:n testilaboratoriossa sekä täysin suljetussa ekosysteemissä IBP:n BIOS-3 -koetilassa Krasnoyarskissa Venäjällä.
– Keskityimme mallintamaan ihmisen iholta ja hengityksen kautta vapautuvia mikrobeja. Kun mikrobien leviämistä osataan mallintaa, voidaan myös kehittää tehokkaita keinoja infektioriskin hallintaan. Ihmisten aivastaessa mikrobikertymät ovat suurimmat hänen läheisyydessään, mutta sekoittuvat jo metrin päässä ilmaan melko tasaisesti. Maanpäällisissä olosuhteissa pisarat ja hiukkaset laskeutuvat nopeasti alas. Painottomassa tilassa aivastuksen synnyttämät pisarat jäävät ilmaan, ja riskinä on niiden joutuminen hengityselimiin. Mikrobit liikkuvat ilmavirtauksen mukana, ja ne kertyvät myös sähköisesti varatuille pinnoille.
– Kehittyneissä maissa ihmiset viettävät yli 90 prosenttia ajastaan sisätiloissa, avaruusaluksissa sataprosenttisesti. Ilmateitse leviävien tautien riskiä voidaan pienentää riittävällä ilmanvaihdolla ja asianmukaisella ilmanjaolla sekä henkilökohtaisella käyttäytymisellä ja hygienialla.
Kesällä 2013 päättyneeseen BIOSMHARS-hankkeeseen osallistui VTT:n tutkijoiden lisäksi tutkijoita Itä-Suomen yliopistosta sekä kansainvälisistä tutkimusorganisaatioista.
– Laskentamallien tarkkuus riippuu useista eri tekijöistä ja vasta luotettava sekä useimmiten työläs todentaminen tuo varmuuden siitä, että malli toimii oikein.
EU:n ja Venäjän välinen tieteellinen yhteistyö oli ainutlaatuista.
– Hanke onnistui erinomaisesti, ja tulemme jatkamaan tutkimustyötä laskentamallien edelleen kehittämiseksi. Euroopan avaruusjärjestö ESA on myös kiinnostunut mallin kehittämisestä. Toisena suuntauksena on mallin hyödyntäminen infektioriskin hallintaan muun muassa joukkoliikenteessä, kuten matkustajakoneissa ja korkealuokkaista hygieniaa vaativissa sairaalatiloissa. Pandemioiden tehokkaampaan hallintaan voidaan myös löytää uusia menetelmiä.
EK