Ces paquets BioNutrients à bord de la Station spatiale internationale démontrent une technologie qui permet la production à la demande de nutriments humains lors de missions spatiales de longue durée. Crédit :NASA
Le 9 mars 2020, un vaisseau spatial cargo Dragon est arrivé à la Station spatiale internationale transportant des dizaines d'expériences scientifiques dans le cadre de la 20e mission de ravitaillement en fret de SpaceX. Maintenant, Dragon rentre chez lui. Le 7 avril il est prévu de se désamarrer de la station, apporter des échantillons, le matériel et les données des enquêtes terminées de retour sur Terre lors de son voyage de retour.
Voici des détails sur certaines des enquêtes qui retournent sur le terrain pour une analyse plus approfondie et la communication des résultats.
Créer un repas nutritif
Planifier des moyens de fournir de la nourriture pour une mission de plusieurs années sur la Lune ou sur Mars tout en gardant les astronautes en bonne santé pendant le long voyage peut nécessiter de préparer des aliments frais et des nutriments dans l'espace. BioNutrients démontre une technologie qui permet la production à la demande des nutriments nécessaires pour les missions spatiales de longue durée.
Le processus utilise des microbes, comme la levure de boulanger, expressément conçu pour fabriquer des nutriments frais pour la consommation humaine à partir de milieux secs en poudre (nourriture pour la levure) et d'eau. Les nutriments frais peuvent compléter les pertes potentielles de vitamines des aliments stockés pendant de très longues périodes. Au cours de la période de cinq ans de la manifestation, les astronautes activent par intermittence des paquets spécialement conçus contenant la levure ou d'autres micro-organismes, à l'avenir et leur nourriture. Ils réchauffent les sachets pendant deux jours pour permettre à la levure de faire son travail, cultiver et produire les nutriments désirés, puis les congeler pour les retourner sur Terre pour analyse. Ces tests permettront aux scientifiques de vérifier combien de temps leur levure spécialement conçue peut être conservée sur les étagères tout en étant capable de produire des nutriments frais dont les humains ont besoin pour rester en bonne santé dans l'espace. Certains échantillons seront de retour sur cette capsule SpaceX Dragon. Bien que conçu pour l'espace, ce système pourrait également aider à fournir une nutrition aux personnes dans les régions reculées de notre planète.
L'astronaute de la NASA Christina Koch s'occupe des sacs multimédias pour la BioFabrication Facility (BFF), une imprimante biologique 3D qui pourrait faire partie d'un système plus vaste capable de fabriquer des organes humains pleinement fonctionnels en microgravité. Crédit :NASA
Vers l'impression d'organes humains dans l'espace
Impression biologique du tout petit, structures complexes trouvées à l'intérieur des organes humains, comme les capillaires, s'est avéré difficile dans la gravité terrestre. Sous la gravité terrestre, un premier échafaudage, ou structure de soutien, est nécessaire pour former la forme désirée du tissu. La BioFabrication Facility (BFF) tente de faire les premiers pas vers l'impression d'organes et de tissus humains en microgravité en utilisant des couches ultrafines d'encre biologique qui peuvent être plusieurs fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain. Cette recherche fait partie d'un plan à long terme visant à fabriquer des organes humains entiers dans l'espace à l'aide de techniques d'impression 3D biologiques raffinées.
Lancé en station en juillet 2019 sur le 18e vol de ravitaillement de fret SpaceX, l'installation revient maintenant sur Terre. Selon le président et chef de la direction de Techshot, John Vellinger, l'installation a prouvé sa fonctionnalité de base. L'équipe ramène l'installation sur Terre pour effectuer des mises à niveau qui permettront une utilisation à haut débit à son retour dans la station spatiale.
L'astronaute de la NASA Jessica Meir travaille sur un changement de média pour l'enquête Engineered Heart Tissues à l'intérieur de la Life Sciences Glovebox. Crédit :NASA
Aider le coeur
L'étude Engineered Heart Tissues examine le fonctionnement du tissu cardiaque humain dans l'espace. Il utilise des tissus 3D uniques fabriqués à partir de cellules cardiaques dérivées de cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSC), essentiellement des cellules souches adultes. Les tissus cardiaques modifiés, ou EHT, sont des structures 3-D complexes, chacun de la taille de quelques grains de riz. Ces structures ressemblent davantage aux tissus du corps que les cultures cellulaires plates dans une boîte de Pétri ou celles flottant dans un flacon de liquide.
Les chercheurs s'attendent à des différences significatives dans la fonction, la structure et l'expression des gènes entre les EHT en microgravité et ceux au sol. Comprendre ces différences pourrait les aider à trouver des moyens de prévenir ou d'atténuer les changements problématiques lors de futures missions de longue durée. Le matériel développé pour l'expérience a également créé des une technologie plus efficace et plus rentable pour une utilisation sur Terre. Les chercheurs ramènent certains EHT sur Terre pour voir s'ils se remettent des changements qui se produiraient en microgravité.
L'astronaute de la NASA Andrew Morgan travaille avec des paquets pour l'enquête BioNutrients à bord de la station spatiale. Crédit :NASA
Festival du biofilm
Des échantillons de l'enquête Space Biofilms, qui examine les espèces microbiennes et leur formation de biofilms, reviennent sur Dragon. Les biofilms sont des collections d'un ou plusieurs types de micro-organismes, y compris des bactéries, champignons et protistes—qui poussent sur des surfaces humides. Dans les engins spatiaux, la formation de biofilm peut provoquer un dysfonctionnement de l'équipement et des maladies humaines, et cela pourrait poser un sérieux problème pour les futures missions spatiales habitées à long terme. Un meilleur contrôle des biofilms peut aider à maintenir les engins spatiaux avec équipage et à protéger la santé et la sécurité des membres d'équipage, ainsi qu'à empêcher l'introduction de microbes terrestres dans les corps planétaires sur lesquels les humains atterrissent.
Examen de la formation d'amyloïde en microgravité
L'enquête Ring Sheared Drop tire parti du fait que les fluides flottent en microgravité, permettant aux chercheurs d'examiner la formation de fibrilles amyloïdes dans des liquides maintenus ensemble par la tension de surface plutôt que par un récipient. Les amyloïdes sont des dépôts fibreux anormaux trouvés dans les organes et les tissus et sont associés à des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer. Ces protéines peuvent se dénaturer ou perdre des propriétés caractéristiques et précipiter, ou sortir de la solution. Au fur et à mesure qu'ils s'accumulent, ils peuvent perturber le bon fonctionnement des tissus et des organes. Les résultats de cette expérience pourraient contribuer à une meilleure compréhension et des traitements pour ces maladies neurodégénératives. Les données sur l'écoulement des liquides sans les complications associées aux parois solides pourraient également contribuer au développement de matériaux avancés. Des échantillons de cette expérience reviennent sur Dragon.
