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随着科技的发展,科学家们对外太空环境也越来越感兴趣,利用其高真空,高辐射的特点,在太空可以开展很多的在地球环境中无法进行的实验,从而为人类科技的发展贡献力量,除了之前被广泛利用的太空育种,动植物突变以外,太空实验已经向着培育新生物,甚至构建人体组织的方向发展了。
众所周知,生物在地球上的生存严重依赖于地球的重力环境,几万年的进化已经离不开重力的诱导。比如,植物根系有专门感受重力的系统,从而向下生长,但是一到太空,这种感应发生紊乱,会导致根系错综复杂。
人工智能时代的带来,3D打印无论从概念还是技术方面,都已经对人类生活产生了积极影响,在生物科技领域,科学家可以利用3D生物打印技术构造人体器官,为器官移植病人带来便利。甚至在前一段时间打造了半人造子宫,在可以预见的未来,这些技术将更加成熟更加贴近生活。
设想一下,未来太空,就像电影星际救援那样,人们自由的在太空中旅行,工作和生活,甚至就医,所有生活条件都和地球无异,如果皮肤或者肌肉等组织受到创伤了,就用实验室构建的人体组织来弥补和修复,从而长期健康地在太空旅行和居住。
但对于生物3D打印技术呢,在地球上其实也是高度依赖于重力环境的,不然生物组织无法相互粘附进而生长分化成组织。由于太空高真空的特点,这一技术暂时不能应用于太空,但是这也阻挡不了科学探索的精神。
好消息就是,近日,国际空间站内的部分科学家,克服了重力这一重要限制条件,成功地构建了人类软骨组织,为太空生物科技的发展提供了新思路。
他们的核心技术是利用磁性替代重力,具体来说,他们在国际空间站安装了一台特殊的磁悬浮生物组织设备,利用磁悬浮的性能,即使没有物理支架和重力加速度,生物组织也可以被固定到某个位置,簇拥到一起组装成所需的人体结构,同时,磁悬浮也可以抵消其他加速度对实验的影响,比如飞船的运动,太空星体的影响。
当然,该实验得克服一个长久以来的偏见问题,我们通常认为,生物组织没有金属那种特性,在磁场的作用可以运动,但是,年,有两位科学家证明,活细胞在顺磁性流体介质中,同样可以像金属一样,被操控和固定。
但条件也是极其严苛的,因为磁性运动不显著,实际情况下需要将两个强大且相对的磁体无限靠近,以产生高梯度磁场差,因为细胞是反磁性的,而流体介质是顺磁性的,两个的磁化率之差乘以磁场梯度,就是细胞所受到的磁力,让这个磁力增大到可与平衡细胞重力,细胞组织就可悬浮起来。
悬浮的细胞在诱导条件下,则会迁移到培养基中的同一位置,相互粘附进而组装成3D结构和类器官等组织。在国际空间站实验室里,有位科学家将顺磁性介质和来自于人类膝盖和臀部的软骨细胞一起注射到试管中冷却,然后放入磁性生物组装反应器中,按下开始键,就这样,成功组装了人体组织。
相信,生物科技的每一个小小成就,都将累计起来,为人类未来的美好生活做出贡献。