11月14日，中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》《東方時(shí)空》《朝聞天下》《新聞30分》等多檔節(jié)目，播出了中國空間站生物學(xué)艙外暴露實(shí)驗(yàn)樣品完成初步測試的專題，我校設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置獲得關(guān)注，多位專家學(xué)者接受采訪，介紹相關(guān)科研進(jìn)展。
空間生物學(xué)暴露裝置由我校孫野青教授團(tuán)隊(duì)與中科院空間科學(xué)中心張珅毅團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)和研制，隨著空間站的第五批實(shí)驗(yàn)樣品的返回交付，再次被廣泛關(guān)注，是因?yàn)楸敬畏祷氐臉悠酚性撗b置在空間站夢(mèng)天艙外暴露實(shí)驗(yàn)的一批樣品，這些生物學(xué)樣品完成了上行-艙外安裝-實(shí)驗(yàn)-回收艙內(nèi)-部分樣品后再出艙及樣品返回的全流程考驗(yàn)，對(duì)返回實(shí)驗(yàn)室的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了初步驗(yàn)證，結(jié)果表明，該裝置滿足了在軌生物學(xué)暴露實(shí)驗(yàn)的功能要求。
2023年3月，在發(fā)射場交付空間輻射生物學(xué)暴露裝置部分團(tuán)隊(duì)成員
2023年5月，部分團(tuán)隊(duì)成員在發(fā)射場準(zhǔn)備飛行樣品
2022年11月21日，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員參加神舟十五號(hào)載人飛船和火箭組合體垂直轉(zhuǎn)運(yùn)
作為該裝置的責(zé)任科學(xué)家孫野青教授提到，為滿足空間輻射損傷預(yù)警與防護(hù)、空間輻射誘變機(jī)制與應(yīng)用、生命起源與進(jìn)化等科學(xué)研究需要的空間環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)，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(xué)效應(yīng)提供實(shí)驗(yàn)支持。因此，該裝置的研制需要對(duì)抗極端高、低溫，真空和強(qiáng)紫外等極端的空間環(huán)境，需要對(duì)不同生物樣品長期暴露的生命保障技術(shù)，同時(shí)需要滿足科學(xué)研究的各個(gè)功能：1）實(shí)時(shí)在線監(jiān)測和下傳輻射、溫度和氣壓；2）能長期暴露抗逆樣品如動(dòng)物、植物種子、微生物孢子和生物大分子；3）能對(duì)模式動(dòng)物線蟲全壽命的生長、發(fā)育、組織器官的損傷和輻射敏感標(biāo)志物進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測；4）對(duì)在軌的返回樣品的空間輻射生物學(xué)數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)；5）上行樣品生命保障子系統(tǒng)。
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(shí)，又要考慮空間平臺(tái)提供的資源的約束，如體積、重量和功耗的限制，及實(shí)驗(yàn)盒對(duì)上行、航天員協(xié)助安裝的功效學(xué)、機(jī)械臂抓取轉(zhuǎn)運(yùn)的約束，和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的返回艙內(nèi)等待及下行時(shí)的約束等。因此孫野青教授說，在該裝置的設(shè)計(jì)之初， 就要全方位考量這些關(guān)鍵的問題，以能為科學(xué)家最大限度地保障不同樣品在宇宙暴露的實(shí)驗(yàn)需求。因此，團(tuán)隊(duì)首先通過對(duì)抗逆的模式動(dòng)物、植物種子、微生物孢子和生物大分子樣品進(jìn)行了空間實(shí)驗(yàn)全流程的質(zhì)控分析，確定了長期暴露實(shí)驗(yàn)盒的功能保障參數(shù)。特別是為實(shí)現(xiàn)線蟲自動(dòng)培養(yǎng)、自動(dòng)捕獲和收集后代，開發(fā)可用于4組共32個(gè)個(gè)體的線蟲在軌監(jiān)測微流控芯片，以匹配顯微觀測、自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)全壽命周期實(shí)時(shí)在線觀測模式動(dòng)物的生長、運(yùn)動(dòng)、組織器官和輻射損傷標(biāo)志物。
孫野青教授與微流控芯片監(jiān)測子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)成員一同討論功能驗(yàn)證結(jié)果
孫野青教授進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，在確定了科學(xué)實(shí)驗(yàn)功能需求的基礎(chǔ)上，在該裝置研制軟硬件設(shè)計(jì)和研制方面，以強(qiáng)-強(qiáng)聯(lián)合和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則，分解了該裝置的功能模塊，據(jù)此建立了不同的子系統(tǒng)，在滿足航天工程質(zhì)量方面，組織并聯(lián)合了國內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)豐富的單位，如合作單位中科院空間中心及外協(xié)單位的上海計(jì)物所。
在暴露實(shí)驗(yàn)的全流程中，還涉及與上下行載人飛船或者貨運(yùn)飛船、空間站平臺(tái)和航天員等系統(tǒng)協(xié)同以確保樣品的安全，因此，都是在空間科學(xué)應(yīng)用總體的質(zhì)量考核和統(tǒng)一指揮下，與空間站、飛船和航天員系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)才能完成。從今年3月中旬上行至10月31號(hào)隨神舟十六號(hào)成功返回第一批暴露實(shí)驗(yàn)樣品返回后的測試，表明成功完成了全流程的空間暴露實(shí)驗(yàn)。這是一個(gè)典型的以科學(xué)研究為牽引，集結(jié)了國內(nèi)相關(guān)最強(qiáng)的研制團(tuán)隊(duì)，在空間站應(yīng)用總體（中科院空間科學(xué)與應(yīng)用總體）的指揮下，在載人飛船、貨運(yùn)飛船、空間站和航天員系統(tǒng)的全力配合下，才能得以順利完成的任務(wù)。
11月2日在空間科學(xué)與應(yīng)用總體進(jìn)行第一批暴露裝置實(shí)驗(yàn)樣品接交儀式
大連海事大學(xué)環(huán)境系統(tǒng)生物學(xué)研究所介紹
該研究所由孫野青教授創(chuàng)建于2004年，主要圍繞著物理和化學(xué)有害因素對(duì)健康和生態(tài)環(huán)境的評(píng)估、預(yù)警和修復(fù)等問題，應(yīng)用物理和信息學(xué)分析技術(shù)方法，定性定量分析環(huán)境中有害因素，引起生命物質(zhì)生長、發(fā)育和其系統(tǒng)生物學(xué)變化規(guī)律，揭示環(huán)境中有害因素的行為；分析有害因素對(duì)生命過程中的物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞和基因組穩(wěn)定性的影響；揭示環(huán)境毒理學(xué)效應(yīng)機(jī)制，認(rèn)識(shí)生物學(xué)效應(yīng)的遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)規(guī)律，挖掘環(huán)境毒理生物標(biāo)志物，開發(fā)實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)測和生物技術(shù)修復(fù)技術(shù)。目前該研究所是一支具有生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、生物信息學(xué)、生物物理學(xué)、微生物修復(fù)和微納分析技術(shù)的多學(xué)科交叉的隊(duì)伍。承擔(dān)海洋資源與環(huán)境本科生、生物學(xué)一級(jí)碩士和環(huán)境科學(xué)與工程博士的培養(yǎng)工作。已于2006年和2010年分別授予遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和科技部國際合作基地。承擔(dān)并完成裝備發(fā)展部、載人航天預(yù)研，載人航天科學(xué)與應(yīng)用、科技部支撐計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委等多項(xiàng)科學(xué)項(xiàng)目。發(fā)表高水平論文百篇以上，發(fā)明專利10項(xiàng)以上。
在空間科學(xué)領(lǐng)域，自 1996年起，開始了空間輻射誘變機(jī)理研究階段，該階段是利用不同遺傳背景的品種進(jìn)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(gè)體對(duì)空間輻射生物學(xué)效應(yīng)和其誘因。在1996、2002、2003、2005，先后通過返回式衛(wèi)星（“尖兵1號(hào)”、“第20和第21顆返回式衛(wèi)星”）和神舟飛船（“神舟3號(hào)”、“神舟4號(hào)”和“神舟6號(hào)”）搭載了50多個(gè)水稻品種，同時(shí)在日本重離子加速器進(jìn)行高能低劑量的對(duì)比模擬處理，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和田間標(biāo)準(zhǔn)化種植，分別從表型、細(xì)胞和組學(xué)層面進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究，包括表型變異、細(xì)胞學(xué)效應(yīng)、基因組突變、蛋白質(zhì)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(diǎn)。該方向獲得了2002年中國高校科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
在2011年起，開始了空間輻射與微重力協(xié)同生物學(xué)效應(yīng)階段。開始利用神舟8號(hào)、實(shí)踐十號(hào)返回式衛(wèi)星擴(kuò)大到利用模式動(dòng)物線蟲、擬南芥及其突變體等進(jìn)行空間輻射和微重力協(xié)同生物學(xué)效應(yīng)研究。建立了對(duì)不同個(gè)體進(jìn)行定性定量測量空間高能粒子及其誘發(fā)的遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)分析技術(shù)。圍繞著空間輻射生物標(biāo)志物篩選以及空間輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，構(gòu)建了更靈敏的生物標(biāo)志物獲取和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估生物物理模型。
2016年起，開啟了攻克微重力環(huán)境下自動(dòng)生物樣品的培養(yǎng)、自動(dòng)的生物標(biāo)志物分離、自動(dòng)免疫熒光標(biāo)記等技術(shù)。集成在軌空間輻射監(jiān)測、生命保障和光學(xué)檢測技術(shù)，研制了空間站夢(mèng)天艙外空間輻射生物學(xué)暴露實(shí)驗(yàn)裝置和問天艙生命生態(tài)柜內(nèi)的線蟲微流控自動(dòng)監(jiān)測裝置。開發(fā)了空間輻射生物學(xué)數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)。
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