Agricoltura sulla ISS
Gli astronauti trascorrono mesi sulla ISS e la loro dieta abituale è povera di frutta, verdura e...
Nell'aprile 2014, la nave cargo Dragon SpaceXha consegnato la pianta verde Veggie alla Stazione Spaziale Internazionale, ea marzo gli astronauti hanno iniziato a testare la piantagione orbitale. L'installazione controlla l'assunzione di luce e nutrienti. Nell'agosto 2015, il menu degli astronauti includeva verdure fresche coltivate in condizioni di microgravità.
Verdi dall'ISS
Nel segmento russo dello spazio internazionalela stazione gestisce una serra "Lada" per l'esperimento "Plants-2". Alla fine del 2016 o all'inizio del 2017, la versione Lada-2 apparirà a bordo. L'Istituto di problemi medici e biologici dell'Accademia delle scienze russa sta lavorando a questi progetti.
Ma tutti questi esperimenti non sono stati privi di difficoltà che noi sulla Terra non incontriamo durante il giardinaggio:
- Microgravità. In orbita terrestre bassa e in potenzialeSui pianeti colonizzati, la gravità è inferiore a quella a cui siamo abituati. La debole gravità influisce su molte caratteristiche dello sviluppo degli organismi e le piante non fanno eccezione. Negli esperimenti in cui le stesse colture sono state piantate sulla Terra e sulla ISS, alcune specie in orbita hanno perso notevolmente gusto e valore nutrizionale.
- Violazione dello scambio di temperatura... Questo problema si verifica se lo spazio chiuso è poco ventilato. Allo stesso tempo, intorno alla pianta si accumulano sostanze organiche volatili, che possono rallentarne la crescita.
- radiazioneLe osservazioni mostrano che le radiazioni costanti possono causare danni e mutazioni al DNA e influenzano anche il livello di espressione genetica
Metodi atipici di coltivazione di ortaggi e verdure nello spazio
- Idroponica
I letti, il terreno e l'argilla pesano molto, quindi gli scienziatiStavano cercando modi per escluderlo dal processo di crescita. Pertanto, i ricercatori sono sempre più alla ricerca di metodi in cui verdure e verdure crescono in acqua: la coltura idroponica e l'aeroponica.
Puoi mantenere le radici costantemente in acqua o utilizzare la tecnica del flusso e riflusso e utilizzare anche una varietà di substrati che trattengono la giusta quantità di liquido.
- Aeroponica
Qui le radici delle piante non sono nell'acqua, ma nell'aria, gli spruzzatori sono installati nelle vicinanze, che di tanto in tanto avvolgono le radici con una leggera foschia di minuscole gocce di una soluzione nutritiva.
È così che le piante ricevono sia nutrimento che sufficientela quantità di ossigeno - il rischio di soffocare il raccolto con uno strato d'acqua è molto inferiore rispetto al caso della classica coltura idroponica. Anche il rischio di malattie delle piante è ridotto, poiché i microrganismi pericolosi si depositano spesso nell'acqua o nei substrati umidi.
- Antroponica
In questo caso, l'acqua e i fertilizzanti per gli impianti idroponici vengono prelevati dai rifiuti dell'equipaggio.
Ad esempio, l'urina degli astronauti può diventare la basefertilizzanti azotati, un esperimento del genere è già stato effettuato sulla Terra da scienziati italiani. Ma in realtà non è così facile passare a questa tecnologia. Gli escrementi degli astronauti possono contenere, ad esempio, un eccesso di alcuni metalli.
Ossa cosmiche: un frammento di scheletro è cresciuto sulla ISS
Nel novembre 2019, per la prima volta gli scienziati russihanno fatto crescere frammenti di struttura ossea in condizioni di gravità zero. Durante gli esperimenti sulla ISS, i campioni di tessuto sono stati realizzati con ceramiche di fosfato di calcio, popolate con cellule viventi.
Al momento, vengono studiati in modo completo sulla Terra. In futuro, la tecnologia consentirà di creare impianti ossei per il trapianto agli astronauti in spedizioni interplanetarie a lunga distanza.
- Perché potresti aver bisogno di frammenti scheletrici nello spazio
L'idea sembra logica, ma finorafuturistico —per fornire cure mediche specializzate. Secondo gli esperti, è necessario creare nuovi mezzi di medicina spaziale, anche per la formazione dei tessuti corporei in condizioni di assenza di gravità. In futuro, potrebbero essere trapiantati negli astronauti se si ammalano o si feriscono.
- Da quali frammenti di scheletro sono cresciuti
Nello studio sono stati utilizzati materiali biocompatibili a base di ceramica al fosfato di calcio: la sua composizione è quasi identica alla componente inorganica dell'osso reale.
Le proprietà uniche dello sviluppo sono raggiunte inil resoconto dell'auto-organizzazione del materiale a temperature fisiologiche, ha osservato il direttore dell'Istituto di metallurgia e scienza dei materiali. AA. Accademia delle scienze russa Baikov Vladimir Komlev.
- Quale tecnologia viene utilizzata per far crescere le ossa
Il dispositivo funziona utilizzando la tecnologia della levitazione magnetica a gravità zero, in cui l'oggetto non viene creato strato per strato, come nelle stampanti 3D convenzionali, ma da tutti i lati contemporaneamente, secondo il principio di modellare una palla di neve.
Con questo metodo di produzione, gli astronautiè stato possibile formare un frammento sferoidale di tessuto osseo da particelle di ceramica. Dopo di che i frammenti hanno cominciato ad interagire tra loro, formando legami chimici stabili
- A che punto sono i ricercatori?
Attualmente, gli scienziati sono riusciti a risolvere il complesso problema della lavorazione dei materiali utilizzando tecnologie di biofabbricazione, che comportano la creazione artificiale di oggetti biologici.
Tuttavia, rispetto agli analoghi in plastica e metallo, la ceramica è una base più fragile, il cui utilizzo in alcuni casi può richiedere un ulteriore rafforzamento dell'impianto.
Come andrà l'esperimento di coltivazione degli organi sulla ISS?
Ricercatori del Centro spaziale di ZurigoL'università, insieme ad Airbus, ha inviato cellule staminali umane all'ISS per far crescere organoidi, mini-copie di organi umani, come parte di un volo di rifornimento.
Il progetto è stato chiamato "Organelli 3D nello spazio".È stato sviluppato dai ricercatori dell'Università di Zurigo Oliver Ulrich e Cora Thiel, che hanno studiato come la gravità colpisce le cellule umane. Il team di Airbus Innovations, a sua volta, ha sviluppato l'attrezzatura necessaria e fornisce l'accesso alla ISS.
- Perché coltivare gli organelli?
Gli organoidi sono parti permanenti di una cellula che svolgonodeterminate funzioni. Gli studi tossicologici possono essere effettuati su organelli tridimensionali artificiali, questo eliminerà gli esperimenti sugli animali. Anche gli organelli possono sostituire i frammenti di tessuto nel trattamento degli organi danneggiati.
- Perché gli organelli hanno deciso di crescere a gravità zero?
I ricercatori osservano che è impossibile far crescere organelli tridimensionali sulla Terra a causa della forza di gravità.
Gli organoidi tridimensionali non possono essere coltivati sulla Terra senza una sorta di impalcatura di supporto. Nello spazio, dove non esiste gravità, questo problema si risolve da solo.
Cora Thiel, scienziata e biologa
- Come andrà l'esperimento di coltivazione degli organi sulla ISS?
Durante la prossima missione, verranno mandati in orbitacellule staminali tissutali di due donne e due uomini di età diverse. I ricercatori testeranno quanto sia affidabile il loro metodo quando si utilizzano cellule con diversa variabilità biologica.
- Prospettive per la crescita di organelli nello spazio
Gli scienziati prevedono inoltre che in futuro l'ISS avrà un laboratorio per la produzione di tessuti umani che potranno essere utilizzati sulla Terra per scopi scientifici e in medicina.
La riuscita implementazione di questo esperimento diventeràuna vera svolta per la medicina. Da un lato, le aziende farmaceutiche potranno condurre studi tossicologici direttamente sui tessuti umani, senza bisogno di esperimenti sugli animali. Inoltre, in futuro, gli organelli cresciuti dalle cellule staminali dei pazienti potranno essere utilizzati per il trapianto - forse questo aiuterà a soddisfare la domanda globale di donatori di organi.
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