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  • 太空中也能“望聞問切”!中國空間站收獲多項航天醫學階段性應用成果

    來源:揚子晚報 | 時間:2023-08-18 20:50:13

    在今天下午舉行的載人航天工程空間應用與發展情況介紹會上,中國載人航天工程新聞發言人林西強介紹,目前,國家太空實驗室已正式運行,空間應用有序展開、成果頻現。


    【資料圖】

    太空醫學診療設備 為航天員健康保駕護航

    空間站進入應用發展階段,航天員的“太空出差”一般要持續半年左右,在軌期間,他們非常重要的一項工作就是時常關注自己的身體狀況,空間站太空醫學診療設備就是為此研制的。

    從進入載人飛船起,航天員中心醫監醫保團隊就開始關注航天員的身體狀況。通過與飛船連接的穿戴式監測裝備,地面科技人員可以及時掌握航天員任務期間的心率、體溫、血壓、呼吸等重要身體指標。

    進駐空間站后,需要掌握的航天員身體數據從4項增加到了17項之多,如果按照地面標準,這些設備會占用大量空間。因此,在空間站使用的醫學診療設備必須能夠滿足小型化、集成化的要求,才能節省寶貴的在軌空間,并有效為航天員提供服務。

    中國航天員科研訓練中心助理研究員 軒永:我們做了一個高度集成化的設計,12導心電儀集成了常規的12導心電、運動心電、心電holter(動態心電圖)、急救心電4種設備,通過集成化設計之后,集成到一個小型化的設備上來。

    中國傳統醫學的在軌應用是航天醫學科學體系的重要組成部分,通過太空中醫診療設備終端,中醫經典的“望、聞、問、切”診療手段,在中國人的“太空家園”得到實現。

    中國航天員科研訓練中心助理研究員 軒永:通過面窗,可以采集到他的面相、舌相,通過脈象采集單元,可以采集到脈搏,另外通過軟件設置了一個問診量表,就可以實現我們的“問”。

    目前空間站上使用的太空醫學診療設備,都是依照空間站運行壽命來設計的,隨著空間站應用發展不斷推進,技術團隊也將不斷對在軌太空醫學診療設備進行升級和迭代。

    中國航天員科研訓練中心航天員健康保障室主任 張炎:隨著技術的發展,有些設備的相關指標,包括測量精度會大大提升。在這種情況下,我們也適時對設備進行技術狀態的升級換代,確保不僅要有,而且還要好用,航天員愛用。

    探索生命奧秘 助力人類探索更遠星空

    在探索太空的過程中,人類更加需要了解自己,中國空間站從建造階段開始,就有序開展空間生命科學實驗研究,為人類掌握生命奧秘做出貢獻。

    人系統研究機柜,是空間站“出鏡率”最高的一臺實驗機柜,神舟十三號航天員乘組曾在“天宮課堂”上,利用該機柜展示了心肌細胞在太空中發出鈣閃爍的瑰麗影像,這是人類首次在太空當中觀測這一現象,為人類探索細胞生物學提供了重要數據。

    中國航天員科研訓練中心副研究員 姚宇華:航天員進入空間站之后,做的第一個實驗就是細胞研究實驗。因為細胞是有時效性的,在地面準備好細胞樣本之后,航天員首先就會把細胞裝進醫學樣本制備裝置中進行培養操作。

    人系統研究以人本身作為研究對象,航天員在軌期間也會依托自身來進行一系列實驗和試驗,這些實驗和試驗細化到航天員太空生活的方方面面。

    中國航天員科研訓練中心副研究員 姚宇華:空間生命科學需要的很多的平臺設備,現在都集中在人系統研究機柜里面,平時就儲存收納在這,用完后就把采集到的數據進行數據下傳傳至地面,然后科學家根據在軌航天員采集到的這些數據,進行一個數據分析。

    空間站航天醫學實驗平臺還集合了腦電采集設備、視功能監測設備、運動生物力學實驗設備等等,對人類的太空生活進行全方位的數據采集和分析。

    中國航天員科研訓練中心副研究員 姚宇華:航天員既是空間科學的重要的參與者,他們也是一個重要的受益者。未來航天員還會進行探月,甚至進行更遠的深空探測。將來還會開展更多的實驗,獲得的成果也希望為航天員甚至全人類做出貢獻。

    多項航天醫學細胞學實驗項目在軌實施

    目前,我國已在軌實施了多個航天醫學細胞學實驗項目,不僅為航天員的身體健康防護提供了重要的研究平臺,也可為大眾健康做出貢獻。

    在軌細胞學實驗為從器官、組織、細胞和分子水平研究空間失重等因素對機體的影響機制、開展針對性的防護等提供了理論和實驗依據。在神舟十三號、十四號、十五號、十六號和天舟五號5次飛行任務中,將8種細胞和人工血管芯片送上太空,在軌共開展了10項細胞學實驗研究,從在軌實驗技術、實驗模型和科學研究等多方面取得了系列創新性成果。

    中國航天員中心研究員 航天員系統副總設計師 李瑩輝:經過建設期這幾次飛行任務的考驗,建成了一個具備多功能長時程開展各類細胞研究的能力。最長的現在可以養到40天,這對細胞來說也是一個比較長的突破。我們建立一套非常適用空間條件下開展研究的實驗體系,具備了在軌開展多種細胞培養、多種器官模型的實驗和多種微環境體系下實驗的能力。從建設期來說,具備了在軌開展細胞生理學研究的基本能力,骨骼、肌肉、心血管都有相應的系統和設備來開展研究,這對于更好認識在軌細胞發生的變化,提供了一個特別好的平臺。

    那么航天員是如何在空間站里進行細胞實驗的呢?

    中國航天員科研訓練中心研究員 譚映軍:細胞培養單元,它包括我們細胞培養樣本,能夠自動取樣、固定這一套完整的試劑,都在集成在一個小小的方盒里面。細胞培養單元,所以航天員上天以后需要安裝在核心艙的培養裝置里開展實驗,一次能夠安裝13個這樣的實驗單元。培養裝置是一個自動化的培養裝置,能夠自主建立滿足航天一些實驗需求的培養環境,包括溫度和二氧化碳的濃度,設備中集成了一個重力對照的系統,能夠在天上的實驗期間形成建立一個0到2G的人工重力環境,滿足空間重力對照的實驗需求,同時還集成了一套在線的樣本,顯微觀察記錄裝置,能夠在實驗期間記錄自動記錄樣本的實驗情況。

    目前我國將人多能干細胞來源心肌細胞、皮膚干細胞、成骨細胞、人骨骼肌衛星細胞等細胞和人工血管芯片送上太空,在軌開展了微重力誘導心血管紊亂的細胞學機制及其防護藥物篩選、空間微重力環境下皮膚干細胞的生物學效應與分子機制等細胞學實驗研究。

    中國航天員科研訓練中心副研究員 王春艷:航天員張陸,在神舟十五號任務中在軌進行血管器官芯片的操作,這個芯片是咱們國家獨立自主研制的,神舟十五號任務中是國家第一次在軌實施了器官芯片項目,也是國際首次在軌開展的人工血管芯片的研究。它也標志著咱們國家成為世界上第2個具備在軌開展器官芯片研究能力的國家。

    人工血管芯片研究主要針對航天員長期空間飛行后導致的身體反應,對通過藥物防護等方法幫助航天員保持身體機能,重新適應地球重力環境具有重要意義。同時器官芯片在地面也可以應用于建立疾病模型,進行藥物的篩選,評估藥物效果等研究,服務于大眾健康。

    中國航天員科研訓練中心航天醫學基礎與應用室主任 曲麗娜:空間的細胞實驗,這個平臺不僅為我們揭示航天醫學問題的發生機制,提供一個很好的平臺,同時也為揭示大眾健康,也就是說包括一些慢病、退行性疾病的發生發展,來提供一個很好的平臺。比方說大眾健康中的骨質疏松的問題、肌萎縮的問題、心血管功能下降的問題包括神經退行性疾病認知改善認知的變化,認知功能下降等等背后的機制,這些問題都能提供一個很好的平臺。

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