【科學(xué)網(wǎng)】北理工生命科學(xué)載荷完成全部實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/5/375667.shtm
在“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船搭載的多項(xiàng)科學(xué)載荷中，有這樣一個(gè)生命“小立方”，在軌期間它自動(dòng)化實(shí)施了多種細(xì)胞在軌共培養(yǎng)和分析，進(jìn)行了一次對(duì)中國(guó)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(gè)由北京理工大學(xué)生命學(xué)院鄧玉林教授團(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(mǎn)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(guó)空間站計(jì)劃的逐步實(shí)施，中國(guó)航天員長(zhǎng)期在軌飛行將成為常態(tài)。研究表明，長(zhǎng)期的太空飛行，會(huì)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(wèn)題。
“面對(duì)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(guó)載人航天領(lǐng)域中十分迫切研究的問(wèn)題?！编囉窳纸邮堋吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)。
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(guò)反復(fù)論證，在本次飛行搭載任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)將科學(xué)問(wèn)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(duì)復(fù)雜空間環(huán)境影響，研究人員通過(guò)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(dòng)在線分析。通過(guò)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(cè)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(guò)單次搭載不可能一下子把這些問(wèn)題都解決，還需要開(kāi)展更加全面的地面研究，并與地面研究進(jìn)行對(duì)照?！编囉窳终f(shuō)，“空間搭載在整個(gè)研究環(huán)節(jié)中是最重要也是最關(guān)鍵的，這項(xiàng)研究對(duì)今后長(zhǎng)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)生命“小立方”是一個(gè)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(dòng)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(tái)。
“對(duì)神經(jīng)細(xì)胞和免疫細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，并自動(dòng)在線開(kāi)展相應(yīng)的檢測(cè)分析，即使是在地面實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)現(xiàn)起來(lái)都很困難，目前也沒(méi)有集成化的儀器。”北理工生命學(xué)院副教授李曉瓊向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹說(shuō)，“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(zhǎng)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)?！?/p>
而在培養(yǎng)之后實(shí)施的在線檢測(cè)與分析，不僅要檢測(cè)兩種細(xì)胞各自變化的“不同”，還要檢測(cè)其共同生長(zhǎng)環(huán)境中的“相同”，這就是所謂的神秘物質(zhì)。“所獲得的第一手?jǐn)?shù)據(jù)將是研究空間環(huán)境對(duì)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(zhǎng)期載人飛行健康保障以及深空生命信息探測(cè)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)?！编囉窳终f(shuō)。
在空間完全自動(dòng)化地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并且還要滿(mǎn)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(shuō)，載荷中的兩個(gè)用于觀測(cè)的小鏡頭，就是因?yàn)椤疤熘垡惶?hào)”提供的有限功耗，使得鏡頭一再減少并修改，類(lèi)似這樣因搭載條件而帶來(lái)的技術(shù)困難和挑戰(zhàn)可謂屢見(jiàn)不鮮。
面向中國(guó)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”，在今年年初召開(kāi)的“天舟一號(hào)”搭載項(xiàng)目研制總結(jié)評(píng)審會(huì)上，專(zhuān)家組給予北理工的生命“小立方”高度評(píng)價(jià)。
李曉瓊告訴記者，這種巧妙的細(xì)胞共培養(yǎng)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，也可以用于開(kāi)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(gè)新的、先進(jìn)的研究工具和平臺(tái)。
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(zhǎng)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(wú)論是載荷的集成與自動(dòng)控制技術(shù)、細(xì)胞在線監(jiān)測(cè)在線分析還是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀黜?xiàng)技術(shù)，都是由團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)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(shuō)。
據(jù)了解，本次載荷項(xiàng)目來(lái)源于他們所承擔(dān)的2012年科技部國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)“空間多指標(biāo)生物分析儀器開(kāi)發(fā)及應(yīng)用”的研究成果。
鄧玉林表示，這個(gè)專(zhuān)項(xiàng)一定意義上是為中國(guó)載人空間站進(jìn)行超前部署?！澳壳拔覀?cè)凇熘垡惶?hào)’上的工作已經(jīng)告一段落，面向中國(guó)空間站我們還將開(kāi)展大量工作。”
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