模拟微重力对K562细胞增殖和分化的影响

目的在航天飞行条件下航天员会出现"航天飞行性贫血",其分子机制尚不明确,实验观察了美国国家航空航天局(NASA)旋转式细胞培养系统模拟的微重力环境对重组人红细胞生成素(Epo)诱导K562细胞增殖分化的影响。方法利用NASA旋转式细胞培养系统模拟的微重力环境,细胞计数分析细胞增殖情况,联苯胺染色法检测血红蛋白合成情况,应用免疫荧光和流式细胞术检测血型糖蛋白A(GPA)和转铁蛋白受体CD71在细胞表面的表达情况,应用荧光染料标记的鬼笔环肽和紫杉醇分别显示纤维型肌动蛋白和微管。结果旋转培养的K562细胞的细胞增殖速度显著低于地面对照组;旋转培养还显著抑制Epo诱导的血红蛋白合成,联苯胺阳性细胞从Epo处理常规培养组的(15.0±1.2)%降为旋转培养组的(9.0±0.9)%;旋转培养还抑制GPA和CD71在细胞表面的表达。此外,旋转培养还促进微管解聚。结论结果表明,旋转培养模拟微重力环境能抑制Epo诱导的K562细胞的增殖和分化;而模拟微重力环境使细胞骨架解聚可能使定位于细胞表面的蛋白(如GPA、CD71以及Epo受体等)在运输到细胞表面的过程发生障碍,从而降低对Epo的反应能力。     

空间微藻光生物反应器地面试验样机研制

目的 针对空间环境条件特点,研制空间微藻光生物反应器地面试验样机,为未来长期空间飞行、深空探测等飞行任务的乘员提供藻蛋白和O2,并清除密闭环境中的CO2等废气.方法 根据未来空间条件下使用要求,进行系统设计、加工,研制成空间微藻光生物反应器,然后进行微藻培养验证实验.结果 该装置共包括生物反应器主体、光源、CO2供应组件、溶氧脱除组件等9个部分.在该装置中,采用了一种新型的光生物反应器主体为微藻的生长提供场所;研制成供气膜功能组件,为微藻提供生长所需的CO2气体,提高了CO2的吸收利用率;采用膜技术,研制成脱气膜功能组件,及时脱除了藻液中的溶解氧,不仅为乘员提供了呼吸用氧,提高了藻体的生长速率,而且大大地降低了空间微重力条件下的气/液分离负荷.验证试验结果表明:该装置系统运行良好,其能耗、体积、藻蛋白生产能力等均满足设计要求.经7 d培养后,培养液的藻体密度从0.174 g(DW)/L增加到4.064 g(DW)/L,平均每天的藻蛋白生产能力高达11.1 g(DW).结论 研制的微藻光生物反应器试验样机运行稳定,藻体生长良好,O2的脱除和CO2的供应原理适合空间微重力环境下使用要求.     

低温微重力培养对大鼠胰岛细胞质量影响的实验

目的:研究低温微重力对大鼠胰岛移植质量的影响，以期减少体外培养对胰岛活性和数量的影响，提高胰岛移植质量。方法:将分离纯化的大鼠胰岛分为3组：大鼠新鲜胰岛移植组（于移植前在普通培养基中培养21 d,对照组）；实验1组（大鼠新鲜胰岛在37 ℃ RCCS中培养21 d）；实验2组（新鲜大鼠胰岛在26 ℃ RCCS中培养14 d后复温至37 ℃继续在37 ℃ RCCS中培养7 d）。　观察各种培养液中的胰岛素含量。并将上述3个实验组不同条件培养的胰岛分别以2000IEQ胰岛移植量植入糖尿病大鼠体内，并观察10周。结果:实验2组的胰岛存活率、胰岛素分泌水平及胰岛素刺激指数均高于对照组和实验1组，差异有统计学意义(P＜0.05)。21 d时实验2组胰岛存活率高达(67.4±4.6)%，而对照组和实验1组胰岛存活率分别降至(28.1±3.3)%和(50.3±3.5)%，3组间差异有统计学意义(P＜0.05)。给糖尿病大鼠移植实验1，2组的胰岛后均能控制血糖至正常水平，但实验2组胰岛移植对糖尿病大鼠7 d内血糖控制优于实验1组；对照组血糖控制差，3组间两两比较均有统计学差异（均P＞0.05）。结论:大鼠胰岛经低温微重力培养后移植，可以明显提高1型糖尿病大鼠的治疗效果。     

模拟微重力对人牙髓干细胞-PLGA复合物矿化的影响

目的:研究模拟微重力(SMG)对人牙髓干细胞(hDPSCs)在聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)支架上矿化的影响。方法:采用酶消化法分离、培养人牙髓干细胞,并进行鉴定。hDPSCs常规接种于PLGA支架,24h后,模拟微重力环境和普通环境下分别矿化诱导。矿化诱导第3、5、7、10、14天时进行碱性磷酸酶活性检测,第21天时进行茜素红染色以观察人牙髓干细胞在PLGA支架上矿化结节形成情况。结果:模拟微重力环境下的碱性磷酸酶活性明显低于普通环境(P<0.01),茜素红染色显示模拟微重力环境下形成的矿化结节较普通环境下的小且数量少。结论:模拟微重力环境抑制hDPSCs在PLGA支架上的矿化。     

微重力旋转培养系统对骨髓间充质干细胞分化增殖的影响

目的：观察模拟微重力旋转培养系统(RCCS)对骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)体外培养的影响。方法：将兔MSCs与三维载体PGA相复合后，置于RCCS系统中进行培养，观察MSCs增殖能力和超微结构的变化。结果：经过RCCS系统培养，MSCs增殖能力明显增强，细胞形态较静置培养组更接近生理情况。结论：采用RCCS系统进行细胞／载体结合物的体外培养，增殖能力有明显增强，细胞的形态更接近生理状态，有助于培养出接近正常软骨生物学特性的工程化软骨。     

不同强度周期性动态力学载荷对微重力下骨质疏松的影响

目的探讨生理性周期动态力学载荷与过载对微重力致骨质疏松的作用及影响,为宇航员长时间外太空活动发生的相关骨科疾病寻找一种简便的预防或治疗方案。方法利用尾吊的方法模拟太空微重力环境,建立小鼠骨质疏松模型。32只C57BL/6J正常小鼠随机分为正常组、尾吊组、生理性载荷组和过载组;尾吊的同时对两施加力学载荷组小鼠左侧胫骨进行周期性动态力学加载。实验4周后对比分析各组小鼠后肢胫骨力学性能、骨小梁微观参数、生化指标以及成骨相关基因表达结果。结果与正常组相比,尾吊组小鼠胫骨松质骨大量流失,胫骨生物力学性能明显降低,骨微观结构严重破坏、成骨活性显著减弱。生理性载荷可使骨力学性能及骨小梁微观结构有明显的改善,成骨活性增强、相关基因表达显著上调(P0.05)。过载也能改善微重力下骨质疏松的状况,但改善效果不明显(P0.05)。结论尾吊可成功模拟微重力环境,复制骨质疏松模型;生理性载荷可有效对抗微重力致骨质疏松的发生与发展;过载也能使得微重力所致骨质疏松有所改善,但是结果与尾吊组相比没有显著性差异。     

空间微生物制药研究进展

空间微生物制药是将代谢物可用于制药工艺的微生物送到太空,利用太空特殊的环境诱变作用,使微生物产生变异,并在其返回地面后进行培育、筛选,最终获得生产性能优良的微生物菌种的育种新技术。目前在空间制药研究方面国外以美国居多,我国的空间生命科学研究在制药领域特别是生物制药领域刚刚起步。由于空间环境的诱变作用使细菌产生的有益变异多、变异幅度大、变异稳定性好,在未来生物制药领域具有广阔的应用前景。但目前尚无法控制变异的方向,只能是任其发展,并且只有在样品返回地面后通过大规模筛选才能得到有益突变菌株,筛选效率不够高,如何利用太空资源进行定向甚至定点突变,以及如何高效率筛选有益突变株,仍需要不断的探索。     

模拟微重力环境下层状修复体与软骨细胞复合培养的实验研究

[目的]探讨模拟微重力作为软骨组织工程培养方法的作用和胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙(trical ciumphosphate,TCP)层状梯度修复体作为关节软骨组织工程支架的可行性.[方法]体外培养新西兰大白兔关节软骨细胞并扩增,吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上,模拟微重力和普通环境下三维立体分别培养3周,通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测微重力对软骨细胞培养的影响和支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响.[结果]软骨细胞/修复体体外培养3周,软骨细胞模拟微重力培养组明显比普通培养组在层状修复体上分布均匀,修复体中心软骨细胞数量明显较多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性.[结论]模拟微重力环境有利于软骨细胞在三维支架上的均匀增殖,有望成为软骨组织工程中的一种重要培养方法;胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体,细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料.     

模拟微重力条件下的膜式水气分离器的实验研究

目的 研究中、长期载人航天任务中微重力条件下的水气分离问题.方法 利用自行研制的水气分离组件和不同材质、规格的亲水微孔滤膜,对不同压力和配比的水/气混合物进行分离实验,并研究了重力对分离的影响.结果 将4～6 L/h水、2 500 mL/min O2组成的混合流体分离成不含水的气流和含气量<1%的液流,对液流中含有的微量气体的来源和含量进行分析,证明重力对分离过程无影响.结论 水气分离组件设计合理,亲水微孔滤膜具有在微重力条件下进行水气分离的能力,需进一步研究并有广阔的应用前景.     

人脐静脉内皮细胞的体外培养及微重力对其增殖的影响

目的探讨微重力环境对人脐静脉血管内皮细胞增殖的作用。方法取健康产妇剖宫产术后脐带，用胶原酶Ⅰ消化血管内皮细胞，进行原代培养，在碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)作用下细胞长期传代；将内皮细胞置于回转器内模拟太空微重力培养，同时设地面静止培养对照，测定72h内血管内皮细胞增殖水平。结果模拟微重力下细胞增殖高于对照组。结论培养的脐静脉血管内皮细胞对微重力环境敏感。