【科學(xué)網(wǎng)】北理工生命科學(xué)載荷完成全部實驗任務(wù)
發(fā)布日期：2017-05-08 供稿：科學(xué)網(wǎng) 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：空間搭載：“泛舟”太空的微型生命科學(xué)實驗室
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/5/375667.shtm
在“天舟一號”貨運飛船搭載的多項科學(xué)載荷中,，有這樣一個生命“小立方”,，在軌期間它自動化實施了多種細(xì)胞在軌共培養(yǎng)和分析,，進(jìn)行了一次對中國空間生命科學(xué)研究意義深遠(yuǎn)的探索實踐,。
5月3日,，這個由北京理工大學(xué)生命學(xué)院鄧玉林教授團(tuán)隊完全自主研制的“空間微流控芯片生物培養(yǎng)與分析載荷”,，完成全部實驗任務(wù)，實現(xiàn)了全部實驗數(shù)據(jù)的下行傳輸,，達(dá)到了預(yù)定的任務(wù)目標(biāo),，圓滿完成了飛行搭載任務(wù)。
航天員健康研究的關(guān)鍵一步
隨著中國空間站計劃的逐步實施,，中國航天員長期在軌飛行將成為常態(tài),。研究表明，長期的太空飛行,，會導(dǎo)致航天員產(chǎn)生焦慮,、抑郁、失眠及大面積潰瘍,、免疫力低下等神經(jīng)和免疫系統(tǒng)問題,。
“面對空間微重力、輻射,、噪音和幽閉環(huán)境等,，關(guān)注航天員的生命健康，成為我國載人航天領(lǐng)域中十分迫切研究的問題,?！编囉窳纸邮堋吨袊茖W(xué)報》采訪時說。
為此,，他們立足在神經(jīng)與免疫系統(tǒng)方面多年的研究積累,，經(jīng)過反復(fù)論證，在本次飛行搭載任務(wù)設(shè)計時將科學(xué)問題聚焦于空間環(huán)境下的神經(jīng)與免疫系統(tǒng)相互作用,。
針對復(fù)雜空間環(huán)境影響,，研究人員通過精巧設(shè)計,，讓神經(jīng)細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞在微流控細(xì)胞培養(yǎng)芯片上進(jìn)行在軌共培養(yǎng),，并進(jìn)行自動在線分析,。通過觀察各種細(xì)胞在空間環(huán)境下的形態(tài)變化和遷移情況，并檢測培養(yǎng)基中與細(xì)胞相互作用相關(guān)的神秘物質(zhì),，以期了解神經(jīng)與免疫系統(tǒng)之間的相互作用規(guī)律和機(jī)制,，獲得能夠表征航天員身體健康狀況的標(biāo)志物。
“通過單次搭載不可能一下子把這些問題都解決,，還需要開展更加全面的地面研究,，并與地面研究進(jìn)行對照?！编囉窳终f,，“空間搭載在整個研究環(huán)節(jié)中是最重要也是最關(guān)鍵的，這項研究對今后長期在軌飛行的航天員健康保障意義重大,?！?/p>
方寸空間探秘太空細(xì)胞新現(xiàn)象
簡單來說，這個生命“小立方”是一個集多細(xì)胞生物共培養(yǎng),、細(xì)胞影像分析,、在軌在線樣品處理和生化分析以及遙操作自動化等多項技術(shù)于一體的空間生命科學(xué)實驗平臺。
“對神經(jīng)細(xì)胞和免疫細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng),，并自動在線開展相應(yīng)的檢測分析,，即使是在地面實驗室中，實現(xiàn)起來都很困難,，目前也沒有集成化的儀器,。”北理工生命學(xué)院副教授李曉瓊向《中國科學(xué)報》記者介紹說,，“這種培養(yǎng)必須做到神經(jīng)和免疫細(xì)胞‘共生不碰面’,，而生長環(huán)境卻又要相互聯(lián)系貫通，這實際上是在一定程度上模擬人體中腦與外周免疫系統(tǒng),?！?/p>
而在培養(yǎng)之后實施的在線檢測與分析，不僅要檢測兩種細(xì)胞各自變化的“不同”,，還要檢測其共同生長環(huán)境中的“相同”,，這就是所謂的神秘物質(zhì)?！八@得的第一手?jǐn)?shù)據(jù)將是研究空間環(huán)境對航天員健康損傷的寶貴資料,，并服務(wù)于建立空間環(huán)境損傷的預(yù)警研究，為長期載人飛行健康保障以及深空生命信息探測提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)?！编囉窳终f,。
在空間完全自動化地實現(xiàn)復(fù)雜的生命科學(xué)實驗，并且還要滿足一系列嚴(yán)苛的搭載要求,，這不僅要求項目團(tuán)隊具備較高的生命科學(xué)研究能力和深厚的學(xué)術(shù)積累,，還要具備極高的研制載荷裝置的工程實現(xiàn)能力。
李曉瓊舉例說,，載荷中的兩個用于觀測的小鏡頭,，就是因為“天舟一號”提供的有限功耗，使得鏡頭一再減少并修改,，類似這樣因搭載條件而帶來的技術(shù)困難和挑戰(zhàn)可謂屢見不鮮,。
面向中國空間站的超前部署
“最先進(jìn)最復(fù)雜的空間生命科學(xué)實驗載荷”，在今年年初召開的“天舟一號”搭載項目研制總結(jié)評審會上,，專家組給予北理工的生命“小立方”高度評價,。
李曉瓊告訴記者，這種巧妙的細(xì)胞共培養(yǎng)和檢測實驗設(shè)計,，也可以用于開展其他不同細(xì)胞的相互作用研究,，為空間生命科學(xué)研究提供了一個新的、先進(jìn)的研究工具和平臺,。
其實,，北理工生命學(xué)院在空間生命科學(xué)儀器研制方面,，早已具有多年的研究積累,。北理工生命科學(xué)載荷曾先后于2011年和2016年搭乘“神八”和“長七”遨游太空。
“每一次都是新的挑戰(zhàn),。此次是眾多關(guān)鍵技術(shù)的集大成,，無論是載荷的集成與自動控制技術(shù)、細(xì)胞在線監(jiān)測在線分析還是實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀黜椉夹g(shù),，都是由團(tuán)隊成員通過自主創(chuàng)新完成的,。”北理工生命學(xué)院副研究員馬宏深有感觸地說,。
據(jù)了解,，本次載荷項目來源于他們所承擔(dān)的2012年科技部國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項“空間多指標(biāo)生物分析儀器開發(fā)及應(yīng)用”的研究成果。
鄧玉林表示,，這個專項一定意義上是為中國載人空間站進(jìn)行超前部署,。“目前我們在‘天舟一號’上的工作已經(jīng)告一段落,，面向中國空間站我們還將開展大量工作,。”
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