Bioluminescence-Based Passive Space Purification and Monitoring System/Biyolüminesans Tabanlı Pasif Uzay Arıtma ve İzleme Sistemi

This study presents an innovative biosensor and passive filtration platform that does not require an external energy source. It is designed to simultaneously monitor and purify volatile organic compounds (VOCs) and toxic gases, which are critical risk factors in closed space habitats. The system is based on integrating metabolically optimized bacteria, made sensitive to target pollutants through genetic modification, into a functionalized hydrogel matrix biofilm layer. When cellular receptors or promoter regions detect pollutant molecules, this triggers the activation of the luminescence operon inside the cell, producing direct photon emission (an optical signal). This paper provides a detailed examination of the system's genetic design, matrix structure, mass transfer mechanisms, operational stability, and risk analysis under space conditions. Bu çalışmada, kapalı uzay habitatlarında kritik birer risk faktörü olan uçucu organik bileşikler (VOC) ile toksik gazların eş zamanlı izlenmesi ve arıtılması amacıyla geliştirilen, harici bir enerji kaynağına gereksinim duymayan özgün bir biyosensör ve pasif filtrasyon platformu sunulmaktadır. Geliştirilen sistem, metabolik olarak optimize edilmiş ve genetik modifikasyon yoluyla hedef kirleticilere duyarlı hale getirilmiş bakteri suşlarının, işlevselleştirilmiş bir hidrojel matris içi biyofilm katmanına entegre edilmesi esasına dayanmaktadır. Kirletici moleküllerin hücresel reseptörler veya promotör bölgeler tarafından algılanması, hücre içinde lüminesans operonunun aktivasyonunu tetiklemekte ve doğrudan foton emisyonu (optik sinyal) üretilmesini sağlamaktadır. Bu makalede, sistemin genetik tasarımı, matris yapısı, kütle transfer mekanizmaları, operasyonel kararlılığı ve uzay koşullarındaki risk analizleri detaylı olarak incelenmiştir.