神舟十五號帶回的骨骼肌細胞，有望助力探月探火任務(wù)

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

發(fā)現“太空細胞”新特點(diǎn)

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

(資料圖片僅供參考)

中國空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗樣品交接儀式現場(chǎng)

小小的實(shí)驗模塊，實(shí)現了多項突破：成功實(shí)現骨骼肌細胞的在軌培養和分化，觀(guān)察到細胞融合、肌纖維形成等現象；利用我國自主研發(fā)的熒光成像系統，建立在軌活細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)境下骨骼肌細胞自噬小體的誘導形成過(guò)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票硎?，航天員在太空執行任務(wù)時(shí)也會(huì )出現肌萎縮。研究其背后的機理，將為空間站后續任務(wù)的開(kāi)展，以及未來(lái)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(cháng)期臥床導致的肌萎縮等疾病的防治提供新思路。

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

揭開(kāi)籠罩實(shí)驗的重力“面紗”

與骨骼肌細胞“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)機和熱氣輪葉片的關(guān)鍵材料，要通過(guò)定向凝固方式制備?！皢尉У哪踢^(guò)程，就像是水結冰?！敝袊茖W(xué)院金屬研究所研究員羅興宏將這個(gè)過(guò)程形象地比作冰窗花的生長(cháng)，“先長(cháng)出主干，再側向長(cháng)出枝杈，我們把這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為枝晶生長(cháng)?！辈贿^(guò)，單晶合金的元素組成遠比水復雜得多，不同元素的溶解度不同，加上溫度、重力等作用，會(huì )導致合金凝固過(guò)程中內部發(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 )導致單晶合金制備過(guò)程形成一些缺陷?！绷_興宏說(shuō)，要祛除常見(jiàn)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理，“空間站是個(gè)理想的環(huán)境，能幫我們揭開(kāi)重力這個(gè)籠罩在實(shí)驗上的‘面紗’，看到凝固的本質(zhì)過(guò)程?！?/p>

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

神舟十五號乘組在軌期間，完成了15個(gè)科學(xué)實(shí)驗機柜的安裝測試，開(kāi)展了涵蓋科學(xué)與應用、航天醫學(xué)等領(lǐng)域40余項科學(xué)實(shí)驗和技術(shù)驗證。

載人航天工程空間應用系統副總設計師王珂表示，在空間站建設前，要想到太空開(kāi)展一次科學(xué)實(shí)驗，哪怕細胞樣品只有幾十克，伴隨的科研設備重量也要數十公斤，前期準備需要3至5年的時(shí)間?！艾F在，我們已經(jīng)把太空的‘實(shí)驗大樓’蓋好了，科學(xué)實(shí)驗一次上行就可以攜帶幾十盒樣品，進(jìn)行滾動(dòng)式研究，前期設備研發(fā)的時(shí)間也省下了。從實(shí)驗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>

根據實(shí)驗需求，空間站各實(shí)驗柜后續還能再升級，如果出現故障，部件可以在軌維修或者更換。人機界面的友好設計，讓航天員能更深度地參與到空間科學(xué)實(shí)驗中來(lái)。目前，空間應用系統正在公開(kāi)征集空間站科學(xué)與應用項目，王珂期待社會(huì )各界踴躍參與空間科學(xué)研究，發(fā)現更多奇妙的現象。

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