Przebywająca obecnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Czwarta Załoga bierze udział w badaniach funkcjonowania płuc. Doskonałą okazją do badania wpływu braku grawitacji na funkcjonowanie tego organu był zakończony niedawno spacer kosmiczny.

Powracający z przestrzeni kosmicznej astronauci, podobnie jak wynurzający się zbyt szybko na powierzchnię wody nurkowie, są narażeni na chorobę dekompresyjną. Jej objawy to ból głowy, zanik pamięci, zaburzenia wzroku. Przyczyna jest w obu przypadkach taka sama. Pod wpływem niskiego ciśnienia gazy takie jak azot, zamiast stopniowo dyfundować w płynach ciała, formują pęcherzyki, których obecność może mieć niebezpieczne skutki.

W ramach programu Pulmonary Function in Flight (PuFF) astronauci są poddawani różnorodnym testom, które badają równomierność oddechu i zmiany w funkcjonowaniu mięśni oddechowych. Ponieważ w warunkach mikrograwitacji symptomy pewnych chorób płucnych ulegają zaostrzeniu, eksperyment ten jest ważny nie tylko z punktu widzenia poprawy zdrowia astronautów, ale też medycyny klinicznej.

Dobre rezultaty opisywanych przez nas tutaj badań nad koloidami zachęciły naukowców do rozszerzenia eksperymentu.

Naukowcy będą badać struktury fraktalne wytwarzane przez koloidy w formie żelu. Obserwacjom zostanie poddana próbka składająca się w 99,992 procentach z wody, a tylko 0,008 procentach z koloidu. Postawowym pytaniem jest, czy tak rozcienczona substancja może w ogóle uformować żel.

W dalszej kolejności naukowcy będą obserwować proces starzenia się żelu. Wyniki eksperymentu będą mogły zostać wykorzystane przez specjalistów od materiałoznawstwa. Struktury fraktalne zaobserwowano podczas procesu degradacji oleju napędowego (struktury tworzone przez sadzę), czy w psującym się jedzeniu. Również najlepszy izolator termiczny, aerogel, jest koloidem fraktalnym.

Zakończone już dużo wcześniej eksperymenty też mogą mieć swoje kontynuacje. Pierwsze udane hodowle żywych komórek w warunkach mikrograwitacji zostały ukończone we wrześniu 2001 roku (pisaliśmy o tym tutajtutaj). Zaś niedawno NASA podpisała porozumienie z firmą StelSys LLC o przeprowadzeniu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej hodowli komórek wątroby ludzkiej. Eksperyment ten może pomóc wynaleźć nowe leki dla ludzi czekających na przeszczep wątroby.

Głównym celem orbitalnych badań jest uzyskanie w pełni trójwymiarowych struktur komórkowych, które lepiej odzwierciedlają układ komórek w ludzkim ciele niż płaskie (ze względu na wpływ grawitacji) struktury hodowane na Ziemi. Dlatego też już od dłuższego czasu firma StelSys LLC hoduje na Ziemi komórki w bioreaktorze. W obracającym się bioreaktorze płyn zawierający komórki zostaje wprowadzony w rotację, co niweluje większość efektu grawitacyjnego. W tych warunkach komórki, które zwykle na Ziemi tworzą płaską strukturę o grubości jednej komórki, rosną tworząc strukurę trójwymiarową. System jednak nie jest idealny i orbitalna hodowla komórek umożliwi nie tylko ich bezpośrednie badanie, ale też pomoże opracować skuteczniejsze bioreaktory.

Już aktualnie stosowany bioreaktor pozwala w warunkach ziemskich wyhodować tkanki funkcjonujące w sposób prawidłowy przez co najmniej tydzień, w porównaniu z 1 dniem w zwykłych laboratoriach. Dłuższy czas funkcjonowania komórek oczywiście ułatwia wszelkie badania, a dzięki swemu orbitalnemu eksperymentowi StelSys LLC chce hodować komórki jeszcze dłużej spełniające swoją rolę.

Misja ISS dostarcza nam też przez cały czas nowych zdjęć powierzchni Ziemi.

Autor

Anna Marszałek