具有抗輻射能力：新技術(shù)為太空飛行中的生物制藥，開辟了新道路！

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目前國際空間站上的一臺儀器可以在太空中培養(yǎng)大腸桿菌，為長期太空飛行期間生物制造藥物開辟了一條新道路，發(fā)表在《npj Microgravity》期刊上的一項研究，使用了空間站儀器的地面模擬器來培養(yǎng)大腸桿菌，證明了可以通過比現(xiàn)有替代品更適合太空旅行的方法來培育大腸桿菌。如果能讓微生物在太空中生長良好，宇航員就可以用它們按需制造藥物。

資深作者、倫斯勒理工學(xué)院生物科學(xué)系教員理查德·博諾科拉說：這對于長期任務(wù)的生存來說可能是至關(guān)重要的，因為補(bǔ)給是不可能的，在這里，我們在問：有沒有更好的方式來培養(yǎng)太空微生物？發(fā)現(xiàn)在剪切力作用下，是很可能有的。有了令人振奮的結(jié)果，該團(tuán)隊希望在空間站上進(jìn)行類似實驗。雖然從分子生物學(xué)的主力大腸桿菌開始，但研究小組希望最終能使用該儀器培養(yǎng)具有抗輻射能力的微生物。

這可以保護(hù)正在開發(fā)的藥物，在生產(chǎn)過程中免受太空無時無刻不存在的輻射。像大腸桿菌這樣的細(xì)菌需要氧氣才能生長，而讓細(xì)菌在液體生長介質(zhì)中通氣的黃金標(biāo)準(zhǔn)方法是使用軌道振蕩器，這是一種水平搖晃平臺的機(jī)器，可以在平臺上存放裝有液體的容器。振蕩器依靠重力來旋轉(zhuǎn)液體內(nèi)容物，液體內(nèi)容物在燒瓶內(nèi)起伏，將氧氣與液體混合，例如2019年7月送往空間站的儀器就做得更好。

受倫斯勒教授阿米爾·赫薩(Amir Hirsa)研究的啟發(fā)，NASA建造的儀器使用剪切力，剪切力是在兩個相互推向相反方向物體邊界上產(chǎn)生的力，類似于發(fā)生在構(gòu)造板塊之間斷層線上的力。該儀器使用注射器來分配一滴形成氣泡的液體。氣泡的一側(cè)附著在固定環(huán)上，而另一側(cè)附著在可以旋轉(zhuǎn)的薄環(huán)上。旋轉(zhuǎn)環(huán)在氣泡表面產(chǎn)生剪切力，使其內(nèi)容物旋轉(zhuǎn)。這臺剪切儀目前正被用來進(jìn)行Hirsa的實驗，研究切應(yīng)力對淀粉樣纖維的影響。

淀粉樣纖維是與糖尿病、阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥等神經(jīng)退行性疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)簇。在地球上，Bonocora使用了刀口粘度計，這是Hirsa團(tuán)隊設(shè)計的一種儀器，其中金屬管尖端在碟子中的液體表面旋轉(zhuǎn)，類似于天基儀器中的旋轉(zhuǎn)環(huán)，以模擬剪切力。這項實驗測試了在這兩種儀器以不同的速度使用時，用刀口粘度計和軌道振蕩器充氣時細(xì)菌生長的情況。在更高速度下，通過刀口粘度計通氣的細(xì)菌，顯示出接近軌道振蕩器的生長速度。

即使在較低速度下，剪切力也比沒有機(jī)械通氣的細(xì)菌樣本產(chǎn)生更多生長。這是一種可行的微生物生長方式，新研究正在開啟一條新的道路，現(xiàn)在需要考慮一個更真實的環(huán)境，比如在空間站上?？茖W(xué)學(xué)院院長柯特·布雷曼表示：太空制藥是我們將人類安全送入太陽系深處努力的關(guān)鍵組成部分，這項研究是實現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)。里克和阿米爾團(tuán)隊之間的成功合作，表明了我們在太空探索方面的長期聯(lián)系，也是我們自豪地在倫斯勒培育跨學(xué)科研究的‘低墻’文化許多例子之一。

博科園｜研究/來自：倫斯勒理工學(xué)院

參考期刊《npj Microgravity》

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