【中國科學(xué)報(bào)】北理工 “空間微流控芯片生物培養(yǎng)與分析載荷”完成飛行搭載任務(wù)
發(fā)布日期：2017-05-11 供稿：中國科學(xué)報(bào) 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：“泛舟”太空的微型生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室
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在“天舟一號”貨運(yùn)飛船搭載的多項(xiàng)科學(xué) 載荷中，有這樣一個生命“小立方”,，在軌期間 它自動實(shí)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(shí)踐。 5 月 3 日,，這個由北京理工大學(xué)生命學(xué)院教授鄧玉林團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了全部實(shí)驗(yàn)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(jì)劃的逐步實(shí)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)域中迫切需要研究的問題,?！编囉窳纸?受《中國科學(xué)報(bào)》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(jì)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(jì)，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。他們期望通過觀察各種細(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),，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(xiàng)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(xiàng)技術(shù)于一體的空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室中，實(shí)現(xiàn)起來都很困難,，目前也沒有 集成化的儀器?！北崩砉ど鼘W(xué)院副教授李曉 瓊向《中國科學(xué)報(bào)》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(shí)際上是在 一定程度上模擬人體中腦與外周免疫系統(tǒng),。” 而在培養(yǎng)之后實(shí)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),。”鄧玉林說,。 在空間完全自動化地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的生命科 學(xué)實(shí)驗(yàn),，并且還要滿足一系列嚴(yán)苛的搭載要 求，這不僅要求項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(shí)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?yàn)椤疤熘垡惶枴碧峁┑墓挠邢蓿?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(shí)驗(yàn)載 荷”——這是在今年年初召開的“天舟一號” 搭載項(xiàng)目研制總結(jié)評審會上,，專家組給予北 理工的生命“小立方”的高度評價(jià),。 李曉瓊告訴記者，這種巧妙的細(xì)胞共 培養(yǎng)和檢測實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),，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(shí),，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,、細(xì)胞在線監(jiān)測在線分析還是實(shí)時數(shù)據(jù)傳 輸?shù)雀黜?xiàng)技術(shù)，都是由團(tuán)隊(duì)成員通過自主創(chuàng) 新完成的,?！北崩砉ど鼘W(xué)院副研究員馬宏深 有感觸地說。 據(jù)了解,，本次載荷項(xiàng)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(xiàng)“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(xiàng)一定意義上是為 中國載人空間站進(jìn)行超前部署,?！澳壳拔覀冊?‘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,?！?/p>
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