神舟十五號(hào)帶回的骨骼肌細(xì)胞，有望助力探月探火任務(wù)

7月31日，神舟十五號(hào)航天員乘組返回地面后首次與公眾見面，在軌期間，他們開展了涵蓋科學(xué)與應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域40余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證。8月2日，記者從中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心獲悉，神舟十五號(hào)飛船將空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品帶回地面后，科研人員正在加緊研究這些珍貴的實(shí)驗(yàn)材料，期待揭開更多深邃太空的奧秘。

(資料圖)

發(fā)現(xiàn)“太空細(xì)胞”新特點(diǎn)

神舟十五號(hào)飛船返回地面后，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所研究員應(yīng)浩順利取回了一個(gè)小盒子——細(xì)胞組織培養(yǎng)模塊。其中裝載的是一批骨骼肌細(xì)胞，在太空飛行的幾個(gè)月里，它們在生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜中接受了一系列實(shí)驗(yàn)。

中國空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品交接儀式現(xiàn)場

小小的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破：成功實(shí)現(xiàn)骨骼肌細(xì)胞的在軌培養(yǎng)和分化，觀察到細(xì)胞融合、肌纖維形成等現(xiàn)象；利用我國自主研發(fā)的熒光成像系統(tǒng)，建立在軌活細(xì)胞自噬的可視化分析方法；國際上首次利用在軌熒光成像，檢測空間微重力環(huán)境下骨骼肌細(xì)胞自噬小體的誘導(dǎo)形成過程……

“人體中的骨骼肌占體重的40%，肥胖、糖尿病等代謝性疾病，以及與衰老相關(guān)的肌萎縮等，都與骨骼肌功能異常相關(guān)?！睉?yīng)浩表示，航天員在太空執(zhí)行任務(wù)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)肌萎縮。研究其背后的機(jī)理，將為空間站后續(xù)任務(wù)的開展，以及未來的探月、探火等深空探測任務(wù)提供助力，同時(shí)也能為地面環(huán)境下老年人肌少癥、長期臥床導(dǎo)致的肌萎縮等疾病的防治提供新思路。

通過天地樣品的比對實(shí)驗(yàn)，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了初步發(fā)現(xiàn)。應(yīng)浩介紹，在空間微重力環(huán)境下，骨骼肌細(xì)胞仍具有生長分化的能力，但應(yīng)激響應(yīng)出現(xiàn)異常，細(xì)胞的自噬水平發(fā)生改變，恢復(fù)能力受損。目前，相關(guān)研究工作仍在進(jìn)行?！爸挥性谡鎸?shí)條件下開展微重力環(huán)境對骨骼肌作用的研究，才能揭示空間復(fù)雜環(huán)境引起肌萎縮的機(jī)制，找到有效的對抗手段?！?/p>

揭開籠罩實(shí)驗(yàn)的重力“面紗”

與骨骼肌細(xì)胞“同船”返回的，還有一支鋁合金材料。

單晶高溫合金是制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)和熱氣輪葉片的關(guān)鍵材料，要通過定向凝固方式制備?！皢尉У哪踢^程，就像是水結(jié)冰?！敝袊茖W(xué)院金屬研究所研究員羅興宏將這個(gè)過程形象地比作冰窗花的生長，“先長出主干，再側(cè)向長出枝杈，我們把這個(gè)過程稱為枝晶生長。”不過，單晶合金的元素組成遠(yuǎn)比水復(fù)雜得多，不同元素的溶解度不同，加上溫度、重力等作用，會(huì)導(dǎo)致合金凝固過程中內(nèi)部發(fā)生對流。

“對流就像是攪拌、沖刷，合金熔體這里某種元素多一點(diǎn)，那里又是另一種元素濃度高，會(huì)導(dǎo)致單晶合金制備過程形成一些缺陷?！绷_興宏說，要祛除常見的雜晶、成分偏析等缺陷，提升合金綜合性能，首先要搞清重力的影響機(jī)理，“空間站是個(gè)理想的環(huán)境，能幫我們揭開重力這個(gè)籠罩在實(shí)驗(yàn)上的‘面紗’，看到凝固的本質(zhì)過程?！?/p>

熔點(diǎn)較低、成分較簡單的鋁合金打了頭陣。利用空間站高溫材料實(shí)驗(yàn)柜I型爐完成定向凝固實(shí)驗(yàn)的鋁合金跟隨神舟十五號(hào)飛船返回地面，羅興宏團(tuán)隊(duì)正在對樣品解剖、分析，“我們重點(diǎn)關(guān)注重力對枝晶的粗細(xì)、間距等形態(tài)，以及材料成分分布的影響，期待通過空間與地面聯(lián)合研究，有好的結(jié)果呈現(xiàn)?！苯酉聛?，他們還將利用高溫材料實(shí)驗(yàn)柜中溫度較高的Ⅱ型爐，探索更復(fù)雜的合金體系凝固研究。

期待社會(huì)各界參與空間科學(xué)研究

神舟十五號(hào)乘組在軌期間，完成了15個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的安裝測試，開展了涵蓋科學(xué)與應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域40余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證。

載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師王珂表示，在空間站建設(shè)前，要想到太空開展一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)，哪怕細(xì)胞樣品只有幾十克，伴隨的科研設(shè)備重量也要數(shù)十公斤，前期準(zhǔn)備需要3至5年的時(shí)間?！艾F(xiàn)在，我們已經(jīng)把太空的‘實(shí)驗(yàn)大樓’蓋好了，科學(xué)實(shí)驗(yàn)一次上行就可以攜帶幾十盒樣品，進(jìn)行滾動(dòng)式研究，前期設(shè)備研發(fā)的時(shí)間也省下了。從實(shí)驗(yàn)概念提出到真正在軌實(shí)施，最快只需要半年時(shí)間，這是跨越式的提升?！?/p>

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，空間站各實(shí)驗(yàn)柜后續(xù)還能再升級，如果出現(xiàn)故障，部件可以在軌維修或者更換。人機(jī)界面的友好設(shè)計(jì)，讓航天員能更深度地參與到空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)中來。目前，空間應(yīng)用系統(tǒng)正在公開征集空間站科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目，王珂期待社會(huì)各界踴躍參與空間科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)更多奇妙的現(xiàn)象。

來源 北京日報(bào)客戶端|記者 劉蘇雅

編輯 蔡文清

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