11月14日👩👩👧👧👨🏻🦼,中央電視臺《新聞聯播》《東方時空》《朝聞天下》《新聞30分》等多檔節目🚣🏼,播出了中國空間站生物學艙外暴露實驗樣品完成初步測試的專題,摩登6平台設計的實驗裝置獲得關註,多位專家學者接受采訪🕖🚡,介紹相關科研進展⏺🕵🏿♀️。
空間生物學暴露裝置由摩登6平台孫野青教授團隊與中科院空間科學中心張珅毅團隊共同設計和研製,隨著空間站的第五批實驗樣品的返回交付,再次被廣泛關註,是因為本次返回的樣品有該裝置在空間站夢天艙外暴露實驗的一批樣品,這些生物學樣品完成了上行-艙外安裝-實驗-回收艙內-部分樣品後再出艙及樣品返回的全流程考驗🖊,對返回實驗室的生物學實驗樣品進行了初步驗證,結果表明🔀,該裝置滿足了在軌生物學暴露實驗的功能要求👨🏼🔬。
2023年3月🦻,在發射場交付空間輻射生物學暴露裝置部分團隊成員
2023年5月🌲,部分團隊成員在發射場準備飛行樣品
2022年11月21日,項目團隊成員參加神舟十五號載人飛船和火箭組合體垂直轉運
作為該裝置的責任科學家孫野青教授提到,為滿足空間輻射損傷預警與防護、空間輻射誘變機製與應用、生命起源與進化等科學研究需要的空間環境暴露實驗,該裝置需放在空間站艙外,為分析宇宙線高能粒子等生物學效應提供實驗支持。因此,該裝置的研製需要對抗極端高、低溫,真空和強紫外等極端的空間環境🔶🔏,需要對不同生物樣品長期暴露的生命保障技術,同時需要滿足科學研究的各個功能:1)實時在線監測和下傳輻射、溫度和氣壓;2)能長期暴露抗逆樣品如動物、植物種子🐐🦨、微生物孢子和生物大分子♉️🚴🏽;3)能對模式動物線蟲全壽命的生長、發育、組織器官的損傷和輻射敏感標誌物進行實時自動監測;4)對在軌的返回樣品的空間輻射生物學數據管理分析系統;5)上行樣品生命保障子系統。
因此首先在功能需求上,既要考慮滿足各研究方向可支持的生物樣品的種類,如保障生物樣品存活的溫度、氣密的同時,又要考慮空間平臺提供的資源的約束,如體積、重量和功耗的限製,及實驗盒對上行、航天員協助安裝的功效學、機械臂抓取轉運的約束🌒🐐,和實驗結束後的返回艙內等待及下行時的約束等。因此孫野青教授說,在該裝置的設計之初, 就要全方位考量這些關鍵的問題,以能為科學家最大限度地保障不同樣品在宇宙暴露的實驗需求。因此♗,團隊首先通過對抗逆的模式動物🤞、植物種子、微生物孢子和生物大分子樣品進行了空間實驗全流程的質控分析,確定了長期暴露實驗盒的功能保障參數。特別是為實現線蟲自動培養🦻🏻、自動捕獲和收集後代,開發可用於4組共32個個體的線蟲在軌監測微流控芯片⚈,以匹配顯微觀測🤸🏻♂️、自動化控製,實現全壽命周期實時在線觀測模式動物的生長、運動🧖🏽♀️、組織器官和輻射損傷標誌物🧎➡️。
孫野青教授與微流控芯片監測子系統團隊成員一同討論功能驗證結果
孫野青教授進一步強調,在確定了科學實驗功能需求的基礎上🤽🏽♂️,在該裝置研製軟硬件設計和研製方面🏀,以強-強聯合和優勢互補的原則,分解了該裝置的功能模塊👩🏫,據此建立了不同的子系統💂♀️,在滿足航天工程質量方面♻️,組織並聯合了國內工程經驗豐富的單位,如合作單位中科院空間中心及外協單位的上海計物所。
在暴露實驗的全流程中☂️,還涉及與上下行載人飛船或者貨運飛船、空間站平臺和航天員等系統協同以確保樣品的安全,因此,都是在空間科學應用總體的質量考核和統一指揮下🤱,與空間站、飛船和航天員系統進行系統聯動才能完成。從今年3月中旬上行至10月31號隨神舟十六號成功返回第一批暴露實驗樣品返回後的測試,表明成功完成了全流程的空間暴露實驗。這是一個典型的以科學研究為牽引📸,集結了國內相關最強的研製團隊,在空間站應用總體(中科院空間科學與應用總體)的指揮下,在載人飛船、貨運飛船🏄♂️、空間站和航天員系統的全力配合下,才能得以順利完成的任務🧎♂️。
11月2日在空間科學與應用總體進行第一批暴露裝置實驗樣品接交儀式
摩登6娱乐環境系統生物學研究所介紹
該研究所由孫野青教授創建於2004年,主要圍繞著物理和化學有害因素對健康和生態環境的評估、預警和修復等問題,應用物理和信息學分析技術方法🐍,定性定量分析環境中有害因素,引起生命物質生長、發育和其系統生物學變化規律,揭示環境中有害因素的行為;分析有害因素對生命過程中的物質運輸、能量轉換、信息傳遞和基因組穩定性的影響;揭示環境毒理學效應機製🪟,認識生物學效應的遺傳學和表觀遺傳學規律👩🦳,挖掘環境毒理生物標誌物,開發實時現場監測和生物技術修復技術🧎🏻➡️。目前該研究所是一支具有生物學、醫學、環境生物學👩🔧、生物信息學、生物物理學、微生物修復和微納分析技術的多學科交叉的隊伍🤱🏿。承擔海洋資源與環境本科生🤵🏽、生物學一級碩士和環境科學與工程博士的培養工作。已於2006年和2010年分別授予遼寧省重點實驗室和科技部國際合作基地🩵。承擔並完成裝備發展部、載人航天預研🏐,載人航天科學與應用、科技部支撐計劃、國家自然科學基金委等多項科學項目📄。發表高水平論文百篇以上😯,發明專利10項以上。
在空間科學領域,自 1996年起👨🦼,開始了空間輻射誘變機理研究階段,該階段是利用不同遺傳背景的品種進行了多次空間飛行,及同一遺傳背景不同劑量和能量粒子地面模擬,研究同一背景不同個體對空間輻射生物學效應和其誘因。在1996、2002、2003、2005,先後通過返回式衛星(“尖兵1號”、“第20和第21顆返回式衛星”)和神舟飛船(“神舟3號”、“神舟4號”和“神舟6號”)搭載了50多個水稻品種,同時在日本重離子加速器進行高能低劑量的對比模擬處理🧗🏻,經過實驗室和田間標準化種植,分別從表型、細胞和組學層面進行大量實驗研究,包括表型變異、細胞學效應、基因組突變、蛋白質譜和基因組甲基化特征的改變等,揭示了空間輻射誘變的主要誘因和誘變的特點。該方向獲得了2002年中國高校科技進步二等獎🛍️。
在2011年起,開始了空間輻射與微重力協同生物學效應階段🉑。開始利用神舟8號👳🏿♀️、實踐十號返回式衛星擴大到利用模式動物線蟲、擬南芥及其突變體等進行空間輻射和微重力協同生物學效應研究🙍🏻♂️。建立了對不同個體進行定性定量測量空間高能粒子及其誘發的遺傳學和表觀遺傳學分析技術。圍繞著空間輻射生物標誌物篩選以及空間輻射風險評估,構建了更靈敏的生物標誌物獲取和風險評估生物物理模型。
2016年起👨👨👦,開啟了攻克微重力環境下自動生物樣品的培養、自動的生物標誌物分離、自動免疫熒光標記等技術⌛️。集成在軌空間輻射監測、生命保障和光學檢測技術,研製了空間站夢天艙外空間輻射生物學暴露實驗裝置和問天艙生命生態櫃內的線蟲微流控自動監測裝置。開發了空間輻射生物學數據管理分析系統🩵。