衛(wèi)星攜微流控入太空 開展空間輻射研究

由NASA Ames（美國宇航局艾姆斯研究中心）設(shè)計的微流控檢測卡由衛(wèi)星“BioSentinel”攜帶進入深太空，將用于研究太空輻射對酵母的影響。

一旦進入軌道，通過三色LED檢測系統(tǒng)和代謝指示染料系統(tǒng)對酵母的生長和代謝活動進行測量。其中，粉紅色孔中有活躍生長的酵母細胞，它們將代謝染料從藍色變?yōu)榉奂t色。據(jù)麥姆斯咨詢報道，地球磁場可保護國際空間站工作人員免受大部分輻射的傷害，這些輻射會破壞我們細胞中的DNA并導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。未來，當(dāng)宇航員開始深入太空時，他們將處于更加危險的輻射環(huán)境中，需要大量的保護。在位于加州硅谷NASA Ames的科學(xué)家們的幫助下，在一顆名為“BioSentinel”的小衛(wèi)星內(nèi)進行了生物學(xué)實驗，有望向獲得解決方案的路上邁出重要的一大步。為了研究太空的基礎(chǔ)知識，研究人員經(jīng)常使用“模式生物”進行比對和理解。這有助于更清楚地顯示太空和地球的差異。在BioSentinel上，NASA使用的正是發(fā)酵面包和釀造啤酒的酵母。

人體細胞和酵母細胞在深太空中遇到高能輻射，可能導(dǎo)致兩條攜帶遺傳信息的DNA鏈斷裂。通常，酵母和人類的DNA損傷在細胞中的修復(fù)過程非常相似。BioSentinel將是美國宇航局自阿波羅時代以來，在繞地球運行的太空站之外開展生物學(xué)研究的第一顆衛(wèi)星。麥片盒大小的衛(wèi)星將通過美國宇航局強大的新型火箭發(fā)射至深太空，然后飛越月球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向。一旦衛(wèi)星離開地球的保護磁場，BioSentinel的地面團隊將遠程觸發(fā)一系列實驗，激活兩種釀酒酵母菌株，觀察其在空間輻射下的生長情況。酵母樣本將在六至十二個月任務(wù)中的不同時間點被激活。一種菌株是通常在自然界中發(fā)現(xiàn)的酵母，而另一種菌株因為難以修復(fù)DNA而被選中。通過比較兩種菌株在深太空輻射環(huán)境下的反應(yīng)，研究人員將更多地了解長時間深太空活動對人類造成的健康風(fēng)險，并能夠制定減少潛在損害的明智措施。

載入小衛(wèi)星生物學(xué)研究史冊

NASA Ames使用立方星（CubeSat）進行太空生物學(xué)研究，BioSentinel則將被載入這段歷史的史冊。CubeSat是由各個單元組成的小型衛(wèi)星，每個單元大約4英寸。BioSentinel重達30磅，由六個單元組成。在BioSentinel上，酵母細胞放置在微流控檢測卡內(nèi)的微小隔室。這款微流控檢測卡是允許控制極少量液體流動的定制器件，用來激活和維持酵母。有關(guān)輻射水平、酵母生長和新陳代謝等數(shù)據(jù)將被收集并存儲在衛(wèi)星中，然后傳輸給地球上的科學(xué)團隊。來自太陽的輻射風(fēng)暴對未來的深太空探測者來說健康威脅非常高。如果衛(wèi)星遇到太陽粒子事件，那么將會激活一組含有酵母樣本的微流控檢測卡。

BioSentinel擔(dān)負(fù)對重力和輻射環(huán)境研究的重任

BioSentinel除了擔(dān)任穿越深太空環(huán)境的開創(chuàng)性任務(wù)之外，還將在不同的輻射和重力條件下進行兩組相同的實驗。一組將在國際空間站進行，微重力類似于深太空，但輻射相對較少。另一組實驗將在地球上進行，以與地球的重力和輻射水平進行比較。這些附加實驗將向科學(xué)家展示如何比較地球和空間站的科學(xué)實驗，而且這些實驗容易進行，以探測未來宇航員在太空中遇到的強烈輻射情況?？傊?，BioSentinel的數(shù)據(jù)對于解釋空間輻射暴露的影響，降低人類長期探索深太空的風(fēng)險以及確認(rèn)空間輻射對生物影響的現(xiàn)有模型至關(guān)重要。

相關(guān)合作伙伴位于加州硅谷的NASA Ames（美國宇航局艾姆斯研究中心）負(fù)責(zé)BioSentinel任務(wù)的科學(xué)學(xué)科、硬件設(shè)計和開發(fā)工作。合作伙伴組織包括位于德克薩斯州休斯頓的美國宇航局約翰遜航天中心和位于加州洛馬林達的洛馬林達大學(xué)醫(yī)療中心。BioSentinel由美國宇航局Human Exploration and Operations Mission Directorate的先進勘探系統(tǒng)部門資助。