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Una investigación financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y patrocinada por el Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional (ISS) se lanzará en la 32.ª misión de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS) de SpaceX, contratada por la NASA. Este experimento aprovechará la microgravedad para estudiar fenómenos en las ciencias físicas y biológicas, permitiendo a los científicos realizar investigaciones que no son posibles en la Tierra.
La Estación Espacial Internacional proporciona acceso a un entorno de microgravedad persistente para impulsar la ciencia fundamental, lo que podría conducir a una mejor fabricación farmacéutica, nuevos materiales con valiosas aplicaciones industriales y la próxima generación de materiales activos blandos con propiedades similares a las de la vida real.
Este proyecto se basa en una sólida colaboración plurianual entre el Laboratorio Nacional de la EEI y la NSF, que destina millones de dólares a proyectos espaciales en los campos de la ingeniería de tejidos y los fenómenos de transporte, incluyendo la dinámica de fluidos. A continuación, se detalla la investigación financiada por la NSF que se lanzará a bordo del SpaceX CRS-32 de la NASA.
Mejorando la fabricación de medicamentos
Una investigación del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI), apoyada por Tec-Masters, se basa en investigaciones anteriores para examinar el flujo de fluidos y la aglomeración de proteínas, un problema que ocurre durante la fabricación de productos farmacéuticos a base de proteínas y que afecta la calidad del medicamento.
“Las proteínas se utilizan para elaborar diversas terapias y deben estar concentradas en los medicamentos para evitar la necesidad de administrar grandes cantidades de líquido”, afirma Amir Hirsa, profesor de ingeniería mecánica, aeroespacial y nuclear del RPI. “Sin embargo, por encima de cierta concentración, las proteínas tienden a formar agregados o grumos”.
En la Tierra, estudiar el comportamiento de las proteínas se complica por las interacciones entre la solución y el recipiente que la contiene. Pero en la Estación Espacial Internacional (ISS), los investigadores pueden usar el módulo Ring-Sheared Drop para formar una esfera autónoma con líquido, sostenida entre dos anillos.
Hirsa y su equipo pueden usar este dispositivo para estudiar el movimiento de las proteínas y crear modelos más precisos de los factores que provocan la aglutinación, especialmente durante la fabricación y dispensación de medicamentos. Los hallazgos de esta investigación podrían ayudar a descubrir maneras de evitar o revertir la aglutinación de proteínas, lo que tendría un impacto significativo en la industria farmacéutica.
Desarrollo de nuevos materiales
Una investigación de la Universidad de Alabama en Birmingham, con el apoyo de Leidos, examinará la formación de compuestos cerámicos, con valiosas aplicaciones en diversas industrias, como la aeroespacial, la de defensa y la energética. El estudio se centra en compuestos de carburo de titanio y carburo de silicio derivados de polímeros que presentan conductividad eléctrica, son estables a altas temperaturas, se pueden fabricar en prácticamente cualquier forma y tamaño, y son ligeros pero resistentes.
“Estos materiales se pueden utilizar en diferentes condiciones extremas, como altas temperaturas y entornos altamente ácidos u oxidativos, donde otros materiales se vuelven inestables o no pueden sobrevivir”, afirma Kathy Lu, profesora del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales.
El estudio de estos compuestos en microgravedad podría revelar comportamientos únicos que no pueden replicarse en la Tierra. Los hallazgos de esta investigación podrían fundamentar nuevas técnicas para la fabricación terrestre y espacial de materiales con propiedades específicas para aplicaciones como intercambiadores de calor, sistemas eléctricos, almacenamiento de energía, electrodos y microsistemas.
Estudiando la materia activa
Un equipo de investigación de la Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB) aprovechará la microgravedad para estudiar la materia activa (partículas microscópicas que utilizan energía para producir movimiento) y sus efectos en la separación de líquidos no miscibles. Estos líquidos, como el aceite y el agua, se separan en gotitas concentradas de una sustancia dispersa en la otra, un fenómeno conocido como separación de fases líquido-líquido activa (LLPS). Esta investigación, apoyada por Redwire Space Technologies, busca comprender mejor la LLPS activa, que desempeña un papel fundamental en la física, la ciencia de los materiales, la ingeniería y la biología.
“Los fluidos activos están compuestos por miles de millones de pequeños motores moleculares que se empujan y atraen entre sí, generando un flujo turbulento, como un día ventoso que agita el agua en una playa”, afirma el profesor de la UCSB Zvonimir Dogic. “Un objetivo a largo plazo es utilizar materia activa en dispositivos microfluídicos para agitar y controlar la separación de dos sustancias. Buscamos crear sistemas simplificados que comiencen a imitar la biología”.
Los LLPS activos podrían usarse para crear materiales con propiedades realistas, como la capacidad de moverse, cambiar de forma y autorrepararse, que podrían usarse para desarrollar robótica más realista.
El lanzamiento del SpaceX CRS-32 está programado para el 21 de abril de 2025 a las 4:15 a. m., como muy tarde, desde el Complejo de Lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Para más información sobre las investigaciones patrocinadas por el Laboratorio Nacional de la EEI que se lanzarán en el SpaceX CRS-32 de la NASA, visite nuestra página de lanzamiento.
