3-D print, biologiforskning tager turen tilbage til jorden ombord på SpaceXs Dragon

Den 9. marts 2020, et Dragon-fragtrumfartøj ankom til den internationale rumstation med dusinvis af videnskabelige eksperimenter som en del af SpaceX's 20. fragtforsyningsmission. Nu, Dragon går hjem. Den 7. april den er planlagt til at tage fra stationen, bringe prøver, hardware og data fra gennemførte undersøgelser tilbage til Jorden på sin hjemrejse.

Her er detaljer om nogle af undersøgelserne, der vender tilbage til jorden for yderligere analyse og rapportering af resultater.

Generering af et ernæringsmåltid

Planlægning af måder at levere mad til en flerårig mission på Månen eller Mars og samtidig holde astronauter sunde på den lange tur kan kræve at lave frisk mad og næringsstoffer i rummet. BioNutrients demonstrerer en teknologi, der muliggør on-demand produktion af næringsstoffer, der er nødvendige til under langvarige rummissioner.

Processen bruger mikrober, såsom bagegær, udtrykkeligt konstrueret til at fremstille friske næringsstoffer til menneskeligt forbrug ud fra tørt pulveriseret medium - mad til gæren - og vand. De friske næringsstoffer kan supplere potentielle vitamintab fra mad, der opbevares i meget lange perioder. I løbet af den femårige demonstrationsperiode, astronauter aktiverer intermitterende specialdesignede pakker, der indeholder gæren - eller andre mikroorganismer, i fremtiden - og deres mad. De opvarmer pakkerne i to dage for at lade gæren gøre sit arbejde, at dyrke og producere de ønskede næringsstoffer, og derefter fryse dem for at vende tilbage til Jorden til analyse. Disse test vil gøre det muligt for forskere at kontrollere, hvor længe deres specialfremstillede gær kan opbevares på hylden og stadig være i stand til at udskille friske næringsstoffer, som mennesker har brug for for at forblive sunde i rummet. Nogle prøver vender tilbage på denne SpaceX Dragon-kapsel. Selvom designet til plads, dette system kunne også hjælpe med at give ernæring til mennesker i fjerntliggende områder af vores planet.

Mod udskrivning af menneskelige organer i rummet

Biologisk udskrivning af den lille, komplekse strukturer fundet inde i menneskelige organer, såsom kapillærer, har vist sig svært i Jordens tyngdekraft. Under jordens tyngdekraft, et indledende stillads, eller støttestruktur, er nødvendigt for at danne den ønskede form af vævet. BioFabrication Facility (BFF) forsøger at tage de første skridt mod at printe menneskelige organer og væv i mikrogravitation ved hjælp af ultrafine lag af bioblæk, der kan være flere gange mindre end bredden af ​​et menneskehår. Denne forskning er en del af en langsigtet plan for at fremstille hele menneskelige organer i rummet ved hjælp af raffinerede biologiske 3-D printteknikker.

Lanceret til station i juli 2019 på den 18. SpaceX-fragtforsyningsflyvning, anlægget kommer nu tilbage til Jorden. Ifølge Techshots præsident og administrerende direktør John Vellinger, anlægget har bevist grundlæggende funktionalitet. Holdet bringer anlægget tilbage til Jorden for at lave opgraderinger, der vil muliggøre brug med høj gennemstrømning, når det vender tilbage til rumstationen.

Hjælper hjertet

Engineered Heart Tissues-undersøgelsen ser på, hvordan menneskeligt hjertevæv fungerer i rummet. Den bruger unikke 3-D væv lavet af hjerteceller afledt af menneskeinducerede pluripotente stamceller (hiPSC'er), hovedsageligt voksne stamceller. Det konstruerede hjertevæv, eller EHT'er, er komplekse 3D-strukturer, hver på størrelse med et par riskorn. Disse strukturer ligner mere væv i kroppen end flade cellekulturer i en petriskål eller dem, der flyder i en flaske med væske.

Forskere forventer betydelige forskelle i funktion, struktur og genekspression mellem EHT'er i mikrogravitation og dem på jorden. At forstå disse forskelle kan hjælpe dem med at finde måder at forhindre eller afbøde problematiske ændringer på fremtidige langvarige missioner. Hardwaren udviklet til eksperimentet har også skabt avanceret, mere effektiv og mere omkostningseffektiv teknologi til brug på Jorden. Forskere bringer nogle EHT'er tilbage til Jorden for at se, om de kommer sig efter ændringer, der menes at forekomme i mikrotyngdekraften.

Biofilm festival

Prøver fra Space Biofilms undersøgelse, som undersøger mikrobielle arter og deres dannelse af biofilm, vender tilbage til Dragon. Biofilm er samlinger af en eller flere typer mikroorganismer – inklusive bakterier, svampe og protister - der vokser på våde overflader. I rumfartøjer, biofilmdannelse kan forårsage funktionsfejl i udstyret og menneskers sygdom, og det kan udgøre et alvorligt problem på fremtidige langsigtede menneskelige rummissioner. Bedre kontrol med biofilm kan hjælpe med at opretholde bemandede rumfartøjer og beskytte besætningsmedlemmernes sundhed og sikkerhed samt hjælpe med at forhindre introduktionen af ​​jordbaserede mikrober til planetariske kroppe, som mennesker lander på.

Undersøgelse af amyloiddannelse i mikrogravitation

Ringklippede dråbe-undersøgelsen udnytter det faktum, at væsker flyder i mikrogravitation, giver forskere mulighed for at undersøge dannelsen af ​​amyloidfibriller i væsker, der holdes sammen af ​​overfladespænding i stedet for af en beholder. Amyloider er unormale fibrøse aflejringer, der findes i organer og væv og er forbundet med neurodegenerative tilstande såsom Alzheimers sygdom. Disse proteiner kan denaturere – eller miste karakteristiske egenskaber – og udfælde, eller komme ud af løsningen. Når de akkumuleres over tid, de kan forstyrre den sunde funktion af væv og organer. Resultater fra dette eksperiment kunne bidrage til en bedre forståelse af og behandlinger af disse neurodegenerative sygdomme. Data om strømmen af ​​væsker uden de komplikationer, der er forbundet med faste vægge, kan også bidrage til udviklingen af ​​avancerede materialer. Prøver fra dette eksperiment vender tilbage på Dragon.