中國科學(xué)家利用中國空間站開展多項生命和材料科學(xué)研究

中新社北京7月21日電 (記者 孫自法)記者21日從中國科學(xué)院獲悉，科研團(tuán)隊利用中國空間站開展多項生命和材料研究，同時通過對返回地面的空間科學(xué)實驗樣品分析，取得階段性科研進(jìn)展。

中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所應(yīng)浩研究員主持“空間微重力環(huán)境對骨骼肌影響的生物學(xué)基礎(chǔ)研究”項目，他向媒體介紹說，人體有600多塊骨骼肌，約占體重的40%，對維持人體正常生理功能及代謝的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。代謝性疾病(如肥胖、糖尿病)、肌少癥(與衰老相關(guān)的肌萎縮)等，都涉及骨骼肌功能和穩(wěn)態(tài)的異常。航天員執(zhí)行任務(wù)會產(chǎn)生各方面的生理適應(yīng)，其中包括肌萎縮。這些由微重力環(huán)境造成的生理適應(yīng)與地面人群衰老、長期臥床等產(chǎn)生的生理病理改變，有很多相似之處。

發(fā)現(xiàn)骨骼肌細(xì)胞對微重力環(huán)境的感知和響應(yīng)規(guī)律，揭示空間肌萎縮發(fā)生的機(jī)制，尋找相應(yīng)的對抗措施，將為保障長期在軌航天員的運(yùn)動能力和健康水平，提高在軌人員的工作效能，為防治地面人群骨骼肌萎縮，如老年人群的肌少癥和長期臥床導(dǎo)致的肌萎縮，為防治相關(guān)代謝性疾病，提供實驗證據(jù)、理論基礎(chǔ)和新的思路。

“空間微重力環(huán)境對骨骼肌影響的生物學(xué)基礎(chǔ)研究”項目利用中國空間站提供的長期微重力條件，研究了空間微重力對骨骼肌細(xì)胞的影響，重點關(guān)注細(xì)胞的生長、分化、自噬和分泌情況。

應(yīng)浩說，目前，該項目已取得的進(jìn)展和初步成果包括：利用中國自主研發(fā)的生物技術(shù)實驗柜及細(xì)胞組織培養(yǎng)模塊，成功實現(xiàn)骨骼肌細(xì)胞的在軌培養(yǎng)和分化，觀察到細(xì)胞融合和肌管形成等現(xiàn)象；利用中國自主研發(fā)的熒光成像系統(tǒng)，借助報告基因體系，建立在軌活細(xì)胞自噬的可視化分析方法；利用在軌熒光成像，國際上首次檢測空間微重力環(huán)境下骨骼肌細(xì)胞自噬小體的誘導(dǎo)形成過程；成功回收真實空間微重力環(huán)境下的骨骼肌細(xì)胞樣品以及細(xì)胞培養(yǎng)液樣品用于后續(xù)研究和分析。

應(yīng)浩表示，后續(xù)研究將重點探索微重力導(dǎo)致肌萎縮和代謝紊亂的機(jī)制，為尋找相應(yīng)的對抗措施，積累實驗數(shù)據(jù)，奠定理論基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院金屬研究所羅興宏研究員指出，單晶高溫合金是制備航空發(fā)動機(jī)和熱氣輪葉片的關(guān)鍵材料，它們是通過定向凝固的方式制備。為提高單晶合金性能，最好先搞清重力在凝固過程中如何具體發(fā)揮作用？機(jī)理是什么？地面研究環(huán)境受無處不在的重力影響使得精準(zhǔn)解答上述問題很困難，而在空間環(huán)境下，重力的影響幾乎不存在，“這給我們提供了一個理想的場所來揭開重力的面紗，看到凝固的本質(zhì)過程”。

他說，本次中國空間站研究項目正是基于此開展，期望通過空間與地面聯(lián)合研究，揭示重力在單晶合金凝固過程中的具體作用及相關(guān)機(jī)理，探索解決合金凝固缺陷問題，提高合金綜合性能的新途徑。

該研究分兩個階段進(jìn)行。第一階段先利用空間站高溫柜溫度較低的I型爐，用熔點較低、成分較簡單的鋁合金開展定向凝固研究，重點關(guān)注重力對枝晶形態(tài)以及成分分布的影響。第二階段采用高溫柜溫度較高的II型爐，用接近真實鎳基單晶高溫合金的復(fù)雜合金體系進(jìn)行凝固研究，進(jìn)一步深化對重力對復(fù)雜合金體系凝固組織及成分分布的影響的理解。

羅興宏表示，目前第一階段已完成一個樣品的空間實驗并回收，正在對樣品進(jìn)行解剖分析工作，期待有好的結(jié)果呈現(xiàn)。

據(jù)了解，一個多月前，隨著神舟十五號返回艙的成功著陸，隨艙下行的中國空間站第四批空間科學(xué)實驗樣品順利運(yùn)抵北京交付中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，該中心與相關(guān)實驗人員對返回實驗樣品基本狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，并交接相關(guān)實驗科學(xué)家開展后續(xù)研究。(完)