3D печать и биологические образцы возвращаются на Землю на борту Dragon SpacesX
AstroNews.ru - 08 Апреля 2020 11:56:35
9 марта 2020 года грузовой космический корабль «Dragon» прибыл на Международную космическую станцию, привезя десятки научных экспериментов в рамках 20-й миссии по доставке грузов SpaceX. Теперь Dragon направляется домой. 7 апреля его отстыковали от станции, загрузив в него научные образцы, оборудование и данные завершенных исследований.
Планирование способов доставки продовольствия для многолетней миссии на Луну или Марс при сохранении здоровья астронавтов в долгой поездке может потребовать приготовления свежих продуктов и питательных веществ в космосе. BioNutrients демонстрирует технологию, которая позволяет производить питательные вещества по требованию, необходимые для длительных космических полетов.
В процессе используются микробы, такие как в пекарских дрожжах, специально разработанные для производства свежих питательных веществ для потребления человеком, начиная с сухих порошкообразных сред - пищи для дрожжей - и воды. Свежие питательные вещества могут восполнить потенциальную потерю витаминов из пищи, которая хранится в течение очень длительного периода. В течение пятилетнего периода демонстрации астронавты периодически активируют специально разработанные пакеты, содержащие в будущем дрожжи - или другие микроорганизмы - и их пищу. Они нагревают пакеты в течение двух дней, чтобы позволить дрожжам выполнять свою работу, выращивать и производить необходимые питательные вещества, а затем замораживать их для возвращения на Землю для анализа. Эти тесты позволят ученым проверить, как долго их специально сконструированные дрожжи могут храниться на полке, и при этом иметь возможность вырабатывать свежие питательные вещества, необходимые человеку для поддержания здоровья в космосе. Некоторые образцы будут возвращены в этой капсуле SpaceX Dragon.
Биологическая печать крошечных, сложных структур, обнаруженных внутри человеческих органов, таких как капилляры, оказалась трудной задачей для гравитации Земли. Под действием силы тяжести Земли для формирования желаемой формы ткани необходимы первоначальные строительные леса или опорная конструкция. BioFabrication Facility (BFF) пытается сделать первые шаги к печати человеческих органов и тканей в условиях микрогравитации с использованием ультратонких слоев bioink, которые могут быть в несколько раз меньше ширины человеческого волоса. Это исследование является частью долгосрочного плана по производству целых человеческих органов в космосе с использованием усовершенствованных технологий биологической 3D печати.
Исследование Engineered Heart Tissues рассматривает, как ткани сердца человека функционируют в космосе. Он использует уникальные трехмерные ткани, сделанные из сердечных клеток, полученных из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (hiPSCs), по существу взрослых стволовых клеток. Спроектированные ткани сердца, представляют собой сложные трехмерные структуры, каждая размером примерно с несколько зерен риса. Эти структуры больше похожи на ткани организма, чем культуры плоских клеток в чашке Петри или плавающие в колбе с жидкостью.
Исследователи ожидают значительных различий в функции, структуре и экспрессии генов между созданными в условиях микрогравитации и на земле. Понимание этих различий может помочь им найти способы предотвращения или смягчения проблемных изменений в будущих долгосрочных миссиях. Аппаратное обеспечение, разработанное для эксперимента, также создало передовые, более эффективные и более экономичные технологии для использования на Земле. Исследователи возвращают некоторые образцы на Землю, чтобы посмотреть, оправятся ли они от изменений, которые, как считается, происходят в условиях микрогравитации.
Образцы исследования космических биопленок, в котором изучаются виды микроорганизмов и их биопленки, возвращаются на Dragon. Биопленки - это коллекции одного или нескольких типов микроорганизмов, в том числе бактерий, грибков и простейших, которые растут на влажных поверхностях. В космическом корабле формирование биопленки может вызвать сбой оборудования и болезнь человека, и это может создать серьезную проблему в будущих долгосрочных полетах человека в космос. Улучшение контроля над биопленками может помочь сохранить космический корабль с экипажем и защитить здоровье и безопасность членов экипажа, а также поможет предотвратить попадание наземных микробов на планетарные тела, на которые приземляются люди.
В исследовании используется тот факт, что жидкости плавают в условиях микрогравитации, что позволяет исследователям изучить образование амилоидных фибрилл в жидкостях, удерживаемых вместе поверхностным натяжением, а не контейнером. Амилоиды представляют собой аномальные фиброзные отложения, обнаруживаемые в органах и тканях и связанные с нейродегенеративными состояниями, такими как болезнь Альцгеймера. Эти белки могут денатурировать - или потерять характерные свойства - и выпадать в осадок, или выходить из раствора. Поскольку они накапливаются с течением времени, они могут нарушить здоровую функцию тканей и органов. Результаты этого эксперимента могут способствовать лучшему пониманию и лечению этих нейродегенеративных заболеваний. Данные о потоках жидкостей без ограничений, связанных с твердыми стенками, также могут способствовать разработке современных материалов.