Tak wygląda modułowe laboratorium chipowe

Naukowcy stworzyli modułowe laboratorium chipowe do eksperymentów pozaziemskich

Prowadzenie eksperymentów naukowych poza Ziemią zawsze jest problematyczne. Teraz może być to znacznie prostsze, dzięki niezwykłemu modułowemu urządzeniu – nowemu rodzajowi laboratorium chipowego.

Uczeni z Indian Institute of Science (IISc) i Indian Space Research Organisation (ISRO) znaleźli sposób na usprawnienie przebiegu eksperymentów mikrobiologicznych w przestrzeni kosmicznej. Opracowali urządzenie, które może być używane do aktywacji i śledzenia wzrostu bakterii Sporosarcina pasteurii przez kilka dni, przy minimalnym zaangażowaniu człowieka. Zostało ono szczegółowo opisane w Acta Astronautica.

Platforma dla przyszłych badań

Naukowcy już od dawna starają się zrozumieć, jak ziemskie mikroorganizmy zachowują się poza Ziemią. Może to pomóc ocenić szanse na znalezienie ich na innych planetach, ale także wskazać miejsca, które powinniśmy badać na Ziemi (ekstremofile). W ostatnich latach uczeni coraz częściej sięgają po laboratoria chipowe (lab-on-a-chip), czyli miniaturowe urządzenie analityczne, w rozmiarze od kilku milimetrów do kilku centymetrów kwadratowych, które pozwalają na odtwarzanie eksperymentów w ściśle kontrolowanych warunkach. Projektowanie ich do zastosowań poza Ziemią wiąże się z dodatkowymi wyzwaniami.

Musi być ona całkowicie samowystarczalne. Poza tym, nie można po prostu oczekiwać takich samych warunków pracy, jak w normalnym środowisku laboratoryjnym i nie można mieć czegoś, co pochłania 500 W energii.

Koushik Viswanathan, jeden z autorów badania

Urządzenie opracowane przez zespół IISc i ISRO łączy diody LED i czujnik fotodiodowy do monitorowania wzrostu bakterii poprzez pomiar gęstości optycznej, podobnie jak spektrofotometry używane w laboratorium. Ma także oddzielne przedziały dla różnych eksperymentów. Każdy z nich składa się z komory, w której bakterie (w formie przetrwalników) są oddzielone od pożywki. Po naciśnięciu odpowiedniego przycisku łączą się ze sobą, co inicjuje przebieg eksperymentu. Trzy komory zużywają mniej niż 1 W energii.

Badacze przewidują, że na statku kosmicznym zmieszczą się cztery takie kasety łączone po trzy komory, zdolne do przeprowadzania 12 niezależnych eksperymentów. Są one całkowicie odporne na wszelkie zmiany orientacji w przestrzeni.

To nietradycyjne środowisko dla rozwoju bakterii. Jest ono całkowicie szczelne i ma bardzo małą objętość. Musieliśmy sprawdzić, czy uzyskamy spójne wyniki wzrostu w tej objętości. Musieliśmy również upewnić się, że włączająca się i wyłączająca dioda LED nie generuje dużo ciepła, co może zmienić charakterystykę wzrostu bakterii.

prof. Aloke Kumar, jeden z autorów badania

Naukowcy przekonują, że urządzenie można łatwo przystosować do badania innych organizmów, a także do eksperymentów niebiologicznych. To doskonała platforma do dalszych modyfikacji.