今年7月15日，天舟九號貨運飛船攜帶23項科學(xué)實(shí)驗物資上行中國空間站，開(kāi)展在軌實(shí)驗。1個(gè)多月來(lái)，各項實(shí)驗進(jìn)展順利，其中，空間生命科學(xué)實(shí)驗已經(jīng)完成在軌實(shí)驗任務(wù)，為開(kāi)展后續研究奠定良好基礎。
太空微重力為腦疾病 新藥研發(fā)提供新思路
把“實(shí)驗室”搬上太空，看中的就是太空的微重力環(huán)境。最新在軌實(shí)驗發(fā)現：空間環(huán)境下，腦細胞移動(dòng)速度更快，肌肉修復進(jìn)程卻變慢，而脂代謝疾病藥物的治療效果明顯提高。這些新發(fā)現，可能為阿爾茨海默病治療、新型藥物研發(fā)等打開(kāi)全新視角。
據了解，通過(guò)開(kāi)展這三項空間生命科學(xué)實(shí)驗，科研人員分別要探索空間微重力環(huán)境對人腦類(lèi)器官結構功能的影響及機制、骨骼肌前體細胞的遷移行為，以及核酸脂質(zhì)納米藥物在細胞內的轉運規律和機制，進(jìn)一步深化對生物體生理病理的認知，為人類(lèi)健康保障提供基礎支持。
中國科學(xué)院空間應用工程與技術(shù)中心生命領(lǐng)域主管設計師金雪娜：目前我們通過(guò)在軌的觀(guān)察發(fā)現器官芯片在軌的神經(jīng)元相比于地面移動(dòng)更快。這可能說(shuō)明空間特殊的環(huán)境下，會(huì )促進(jìn)腦組織里細胞的移動(dòng)，從而促進(jìn)成熟或衰老。有望對類(lèi)似于阿爾茨海默病相關(guān)的一些神經(jīng)系統疾病，提供一些治療的新思路、新方法。
據介紹，除了器官芯片的新發(fā)現以外，在中國空間站開(kāi)展的空間微重力環(huán)境對骨骼肌前體細胞遷移的影響極其機制研究項目，目的是在太空微重力環(huán)境下，尋找克服肌肉萎縮的新途徑。通過(guò)在軌實(shí)驗，科研人員發(fā)現，骨骼肌前體細胞遷移速度明顯變慢，骨骼肌再生的時(shí)間整體推遲，不利于骨骼肌修復。而微重力環(huán)境下核酸脂質(zhì)納米載體生物學(xué)功能的研究項目中，在軌實(shí)驗數據顯示，細胞對核酸藥物的攝取效率明顯提高，疾病相關(guān)蛋白表達水平呈現快速下降趨勢，核酸藥物具有良好的空間潛在應用優(yōu)勢。
中國科學(xué)院空間應用工程與技術(shù)中心生命領(lǐng)域主管設計師金雪娜：在空間環(huán)境下，脂代謝疾病藥物的治療效果明顯會(huì )提高。所以空間微重力環(huán)境這一個(gè)實(shí)驗條件有可能會(huì )作為未來(lái)藥物干預或者藥物開(kāi)發(fā)的一個(gè)新思路。
“樣品”已入冷藏柜 將隨飛船返回地球
目前，三項空間生命科學(xué)實(shí)驗已經(jīng)完成在軌的實(shí)驗任務(wù)，預計今年下半年樣品將隨載人飛船返回地面，開(kāi)展后續研究。
這批生命科學(xué)實(shí)驗物資隨天舟九號入軌后，航天員將細胞實(shí)驗單元安裝至生物技術(shù)實(shí)驗柜的細胞組織實(shí)驗模塊，在地面遠程控制下完成了自動(dòng)培養、顯微成像、樣品固定等系列操作，并由航天員實(shí)施了在軌取樣、樣品存儲等工作，實(shí)驗過(guò)程順利，達到預期目標。
中國科學(xué)院空間應用工程與技術(shù)中心生命領(lǐng)域主管設計師金雪娜：這三項實(shí)驗項目包括我們上行了器官芯片、骨骼肌前體細胞等五類(lèi)樣品，三項生命科學(xué)實(shí)驗項目已經(jīng)順利完成，現在的樣品位于低溫存儲柜，后續將隨載人飛船下行，開(kāi)展后續的研究。
據介紹，我國科研人員已經(jīng)通過(guò)中國空間站開(kāi)展了植物、細胞、果蠅、斑馬魚(yú)等相關(guān)的一批生物研究，這些研究為后續生物領(lǐng)域的基礎研究以及未來(lái)疾病的治療、藥物的研發(fā)等提供了重要的理論基礎。
創(chuàng )紀錄 3100℃高溫熔煉“最耐熱金屬”
今年以來(lái)，中國空間站空間應用系統已在軌實(shí)施58項科學(xué)與應用項目，取得一系列新進(jìn)展，近期在航天員協(xié)助下成功完成了鎢合金加熱到超過(guò)3100攝氏度的實(shí)驗，刷新了國際上空間材料科學(xué)實(shí)驗最高加熱溫度的紀錄。
這項空間材料科學(xué)實(shí)驗由西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院科研團隊負責。在地面實(shí)驗室，記者看到了科研團隊自行研制的靜電懸浮設備。這種設備可以利用靜電場(chǎng)提供的電場(chǎng)力來(lái)克服重力，從而讓實(shí)驗材料在中國空間站的無(wú)容器材料實(shí)驗柜中呈現穩定懸浮狀態(tài)?？蒲袌F隊通過(guò)在地面環(huán)境下進(jìn)行充分的預先實(shí)驗，進(jìn)而設計確定了空間站環(huán)境下的研究方案。
西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授 胡亮：我們在空間站做鎢合金的實(shí)驗，主要是兩方面的原因。第一個(gè)方面，空間站提供的微重力條件，可以使金屬鎢熔化之后達到一個(gè)非常標準的球形狀態(tài)，這對于精確地獲取物理化學(xué)性質(zhì)是非常有利的。第二個(gè)方面，因為鎢的密度非常高，如果加上其他元素之后，在地面上去制備會(huì )出現重的沉下去、輕的飄上來(lái)的分層的、不均勻的現象。如果在空間站去制備鎢合金，會(huì )得到一個(gè)組織和成分都高度均勻的狀態(tài)，這對于提升材料的性能是非常有利的。
金屬鎢是目前已知的熔點(diǎn)最高的金屬，熔點(diǎn)高達3412攝氏度，比鐵高1800多攝氏度。由于它具有超高的熔點(diǎn)，鎢及其合金能夠在核聚變反應堆等極端環(huán)境下使用。長(cháng)期以來(lái)，鎢合金在超高溫度下的物理化學(xué)性質(zhì)一直是科學(xué)界的難題。如今，得益于中國空間站的無(wú)容器材料實(shí)驗柜，鎢合金成功被加熱到超過(guò)3100攝氏度，這就刷新了國際空間材料科學(xué)實(shí)驗最高加熱溫度的紀錄。
西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授 胡亮：這項工作不僅驗證了我們國家自主設計的空間材料科學(xué)實(shí)驗柜具有非常優(yōu)異的性能，也積累了大量的超高溫材料在軌實(shí)驗的原始數據。這些研究結果將為新型的鎢合金的設計以及性能的提升提供重要的理論依據，將為超高溫材料在核工業(yè)、航空航天領(lǐng)域的應用的基礎研究發(fā)揮重要作用。
