Approfondimento: Produrre soluzione salina medica nello spazio

Nella stragrande maggioranza delle emergenze mediche che riguardano feriti o malati gravi, una delle prime azioni intraprese dal personale del Pronto Soccorso è la somministrazione di soluzione salina via endovena al paziente. Questa semplice ma fondamentale operazione, oltre a mantenere il soggetto idratato, lo prepara a ricevere ulteriori medicamenti sempre in vena. Nei casi più gravi, come negli ustionati, si possono somministrare anche diversi litri di soluzione salina, che come si sa, è formata da sale ed acqua purificata.

Gli astronauti, durante il loro addestramento, vengono sottoposti ad un adeguato training medico e di pronto soccorso in moto tale da poter essere preparati ad affrontare le problematiche mediche personali e dei propri compagni di viaggio durante le missioni spaziali. I veicoli della NASA sono normalmente dotati di equipaggiamenti medici e del relativo materiale di consumo, inclusa la soluzione salina. Purtroppo la soluzione salina non può essere conservata indefinitamente, in quanto  ha una data di scadenza, e visto che l'ente spaziale americano ha in previsione missioni abitate che mirano alla Luna, a Marte ed oltre, diventa necessario creare un modo per poter produrre della soluzione salina sterile sulla Stazione Spaziale o sul veicolo manned.

Il Glenn Research Center della NASA di Cleveland, Ohio, sta per lanciare il proprio dimostratore tecnologico denominato IntraVenous Fluid Generation (IVGEN) sull'ISS con la missione dello Space Shuttle STS-131, il cui lancio è previsto per il prossimo mese di Marzo. IVGEN sintetizza in sé anni di lavoro di scienziati ed ingegneri del centro di ricerca della NASA e del suo partner industriale; la ZIN Technologies Inc. di Middleburg Heights, Ohio. IVGEN verrà testato sulla Stazione Spaziale per validare la sua performance in microgravità, con l'ambizione di diventare un componente fondamentale dell'equipaggiamento medico a bordo dei veicoli nei voli spaziali a lunga durata.

DeVon Griffin, l'Exploration Medical Capability Project Manager presso il Glenn Centre. nonché Project Manager per l'IVGEN, ha illustrato l'importanza del dispositivo che mira a soddisfare le specifiche mediche delle missioni esplorative del futuro, che prevedono la disponibilità per l'equipaggio di 100 litri di fluido Intra Venous. Poiché il veicolo non può sostenere il trasporto di una tale massa e tale volume di liquido, è necessario provvedere alla soluzione salina in maniera alternativa: “La tecnologia IVGEN consumerà molta meno massa e volume, e permetterà all'equipaggio di produrre agevolmente il liquido che dovesse rendersi necessario al momento.” Ha illustrato Griffin.

L'obiettivo principale di IVGEN è quello di produrre soluzione salina conforme alla Farmacopea statunitense (U.S. Pharmacopeia – USP) utilizzando le risorse “in situ”, disponibili quindi sull'ISS.
La soluzione è quella standard acquosa allo 0,9 % di sale (NaCl), e deve incontrare le strette specifiche mediche ed occupare meno volume possibile rispetto alle soluzioni pre-preparate. Come è noto, è molto costoso lanciare acqua nello spazio.

DeVon Griffin, il suo team e la ZIN Technologies hanno sviluppato, progettato e lungamente testato la propria invenzione. IVGEN ha superato tutte le aspettative durante il suo funzionamento sulla Terra, ed anche le prove condotte a gravità ridotta a bordo degli aerei C-9 della NASA sono state estremamente positive. Ora il dispositivo è pronto per affrontare l'ambiente in microgravità della Stazione Spaziale, durante la sperimentazione a lunga durata.

In condizioni operative, il dispositivo è agganciato alla Water Processor Assembly (WPA) della Stazione Spaziale per via del fatto che le regole dell'USP richiedono l'utilizzo di acqua potabile. L'acqua viene fatta flussare in un accumulatore, ovvero una sacca in plastica con un contenitore. L'azoto proveniente dalle linee dell'ISS pressurizza l'accumulatore fra la parete interna del contenitore e la parete esterna della sacca,  per spingere l'acqua fuori dal contenitore e quindi attraverso il primo filtro. Molto perspicacemente il team di IVGEN ha anche sviluppato delle idee per la fornitura di azoto anche nei casi di emergenza in cui i sistemi dell'ISS fossero in avaria.

Il filtro progettato dal Glenn Center, denominato “filtro deionizzante”, è la versione high-tech di un filtro addolcitore comunemente utilizzato sulla Terra. Il filtro contiene dei letti rivestiti con delle speciali sostanze chimiche atte alla rimozione di impurità ed alla sterilizzazione dell'acqua. L'acqua quindi fluisce attraverso dei filtri addizionali per la rimozione dell'aria (per evitare che le bollicine di aria possano causare embolia durante l'endovena) e degli ultimi residui. Infine, l'acqua passa in una sacca per flebo, simile a quelle usate negli ospedali sulla Terra. Questa sacca , che contiene un agitatore ed il sale, viene quindi pressurizzata per permettere l'omogenea miscelazione dei due componenti, e dopo una filtrazione finale per assicurare la sua sterilità, la soluzione salina è pronta.

Nel corso dell'imminente volo di prova sulla Stazione Spaziale, gli astronauti utilizzeranno il dispositivo diverse volte. Per perseguire gli scopi di questo flight test, sono stati installati sul dispositivo altri sensori e computers per raccogliere dati durante il volo di tutte le soluzioni create, e per monitorare la sua performance. Due sacche della soluzione salina sterile verranno riportate sulla Terra da uno Space Shuttle per ulteriori analisi.

La possibilità di produrre soluzioni saline sterili della stessa qualità di quelle prodotte sulla Terra, ha il potenziale di influenzare non solo semplicemente la vita a bordo dell'ISS. Ciò potrebbe cambiare il modo in cui si esplora lo spazio, permettendo agli astronauti di viaggiare più lontano di quanto fatto fin'ora.

“IVGEN attualmente è la priorità numero uno dell'Exploration Medical Capabilities Element dell'  Human Research Program," Ha concluso DeVon Griffin.

Fonte: NASA/Glenn Research Centre.

1) Jane Moultrie, M.D. testa l'hardware nel Reduced Gravity Aircraft C-9 della NASA, il 9 Maggio 2007. Image Credit: NASA

2) L'IVGEN invia l'acqua in diversi filtri, e la miscela con il sale per creare la sulozione salina. Image Credit: NASA

3) L'accumulatore trasferisce l'acqua dalla Space Station all'IVGEN. Image Credit: NASA