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776.5公斤科学实验物资“飞向”中国空间站!这些任务安排上了 |
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文|《中国科学报》记者 甘晓
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2025年7月15日5时34分,搭载天舟九号货运飞船的长征七号遥十运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,天舟九号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,之后飞船太阳能帆板顺利展开,发射取得圆满成功。
《中国科学报》从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉,由中国科学院牵头负责的空间应用系统天舟九号任务上行应用物资主要为在空间站三舱开展科学实验相关的实验载荷、实验单元、实验样品及关键备品备件、应用消耗物资等,上行总重量776.5千克,包括空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等领域的科学实验共23项,研究研制单位包括10个研究所和11所大学。
其中3项生命科学实验项目在文昌发射场开展样品制备和临射安装,包含骨骼肌前体细胞、肝细胞、脑类器官芯片等实验样品,实验将在中国空间站问天实验舱的生物技术试验柜中展开。
太空失重环境下,航天员容易出现肌肉萎缩。前期研究揭示,骨骼肌干细胞(即前体细胞)在维持肌肉量和修复损伤中起着关键作用,其迁移能力受力学环境调控。
“空间微重力环境对骨骼肌前体细胞迁移的影响及其机制研究”项目负责人、中国科学院上海营养与健康研究所研究员应浩介绍,本次实验旨在明确空间微重力环境对骨骼肌前体细胞迁移的作用,揭示该效应如何影响骨骼肌萎缩,并发现对抗空间微重力诱导骨骼肌萎缩的新方法。
一个月前,科研团队来到发射基地进入冲刺阶段。继2022年参与天舟五号任务以来,这是他们第二次参与空间科学任务。应浩透露,上一次关于骨骼肌细胞的空间科学实验取得了新发现,科研人员据此提出了新的科学假说,而本次实验则计划验证这些假说。
“依托我国自主建设的空间站,我国科学家提出了原创性科学假说,我们非常期待能够通过实验获得新的科学结论。”应浩说。
在科研团队看来,从实验条件建设、理论提出到实验验证和成果产出,中国科学家独立完成一整套原创性成果,将具有里程碑式的意义。
相比第一次执行任务时的“摸着石头过河”,尽管这次有了经验,但由于实验规模扩大,他们的工作量也大幅增加。
“仅安装环节,我们6个人从下午一直干到深夜,连续工作了15个小时,反复演练、不断调整。”应浩表示,“大家心里都很清楚,这样的实验机会来之不易,要保证每一个细节都不出错。”
古人说“天上一天,地上一年”,脂代谢紊乱等慢性病的发展也是如此。科学家在多项在轨与地面模拟研究中观察到,太空中的微重力环境就像给疾病按下“快进键”,原本要历经数月甚至数年才呈现的病理症状,在太空中往往几天至几周内就显现了。
由中国科学院上海药物研究所研究员甘勇负责的“微重力环境下核酸脂质纳米载体生物学功能的研究”项目将核酸药物作为研究对象,关注脂代谢相关的机制研究,旨在揭示微重力条件下核酸药物发挥作用的规律及药物功效。
如果将核酸药物比作一粒种子,那么科学家将通过这项实验,观察它在太空中能否正常生根发芽,开出更绚丽的花朵。
甘勇介绍,科研团队尝试在太空中采用核酸药物精准、高效地沉默致病基因,以期发挥良好的治疗效果。“本次实验有望成为全球率先在太空进行核酸药物功能评价的案例,推动我国在空间医学和核酸药物研究领域的发展。”他表示。
为确保实验顺利进行,科研团队设计了高度自动化的实验流程,从加药到观测均由设备自动完成,尽量减少对航天员操作的依赖。同时,他们还特别优化了细胞培养条件,使其在失重环境中依然能够稳定生长。硬件开发由科研团队与中国科学院上海技术物理研究所工程一室团队密切合作完成。
首次参加空间科学任务,科研团队真切地感到,重大科学目标的实现离不开多方协作开展建制化的基础研究。科学方案的设计、硬件条件的提供、总体管理的支持等,只有通过精心策划和严密组织才能环环相扣,保证整个项目顺利推进。
“占天时、取地利、聚人和!”甘勇强调。
人在太空环境中长期驻留,容易出现头晕、睡眠障碍甚至认知功能改变等神经系统症状。然而,微重力和辐射等特殊环境如何影响脑功能的机制尚不明确。为此,脑类器官芯片被“安排”上了!这是首次利用脑类器官芯片在空间站开展生命科学研究的实验。
“基于器官芯片技术的空间环境对人体血脑屏障的影响研究”项目负责人、中国科学院大连化学物理研究所研究员秦建华介绍:“有别于传统硅基芯片,这种脑类器官芯片以人多能干细胞为来源,可在信用卡大小的芯片上构建一个高仿真微型脑模型。它具有丰富的脑微血管网络、神经细胞、免疫细胞,以及血脑屏障样结构与功能特征,可用来模拟人脑的复杂微环境和对外界刺激的响应。”
秦建华指出,这种仿生模型可用来探究空间环境在细胞、组织、器官等多层次对人血脑屏障及脑功能的影响及其潜在机理,为航天员长期在轨驻留提供健康风险预测与干预手段。这种新型模型系统可提供更接近人体的生理微环境,具有三维、动态和可视化特点,为生命科学、疾病研究和药物研发等提供崭新的技术手段与研究范式。
面对时间紧、任务重、要求高的挑战,第一次承担空间科技攻关任务的项目团队6位骨干成员持续高强度工作,集智攻关、团结协作。从科学实验设计到工程方案实施,各环节紧密衔接、协同推进,团队用一丝不苟的态度对待每一个技术细节,确保整个项目按时高质量完成。
“我们非常珍惜这次极其宝贵的实验机会——将类器官芯片这样的前沿研究成果送入太空,服务国家重大需求。”秦建华说。
他们期待,这项研究的意义不止于太空,还要面向太空、服务地面。“希望研究成果能实现‘空-地转移’,为脑疾病的早期预警、治疗评估和药物研发提供新思路。”秦建华强调。
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