استفاده از بیوراکتور در پزشکی فضایی(3)

در ادامه قسمت قبل که به بررسی سیستم های زیرسامانه هاى تشكیل دهنده بیوراكتور پرداختیم و اکنون در ادامه داریم:

در ماژول فراهم كننده گاز كه شامل چهار شیشه محتوى مخلوطى از  هوا و دىا كسید كربن است رشد بهینه سلول ها انجام خواهد شد. در این ماژول قابلیت شارژ مجدد پس از اتمام مخلوط هوا و دى اكسیدكربن وجود دارد. در فرایندهاى هوازى انتقال اكسیژن در حد مطلوب شاید سختت رین كار باشد. اكسیژن به طور ناچیز در آب حل شده و حتى كمتر از مقدار تخمیر سبزیجات حاصل مى شود. در هوا نیز مقدار كمى از آن در حدود 8/20 درصد، موجود است. انتقال اكسیژن با هم زدن مقدور است كه منجر به صرف انرژى زیادی خواهد شد. به طور معمول در صنایع ساخت بیوراكتور از باكترى و یا ارگانیزم هاى ساده اى استفاده مى شود كه در مقابل نیروى حاصل از تلاطم و بهم زدن مقاوم است. سلول هاى نگه دارى شده در این محیط كه مواد مغذى نیز به آن ها تزریق مى شود با آهنگ متحیركنندها ى رشد مى كنند.

جرم گرفتگى منجر به از بین رفتن حالت استریل دستگاه و در نهایت كاهش بازده به خصوص در مبدل هاى حرارتى مى شود. براى جلوگیرى از مشكل جرم گرفتگی، این سامانه باید به سادگى تمیز شود و به سطحى هموار همانند حالت اولیه خود برگردد. شكل(1) نمایى از ماژول كنترل كننده دما در بیوراكتور را نشان مى دهد.

در مأموریت هاى فضایى طولانى مدت، سلول ها از لحاظ طولى نیز بزرگتر مى شوند. تا مدت شصت روز مى توان سلول هاى رشد نموده را نگه داشت. سلول ها در بیوراكتور همانند قرارگیرى در محیط فضا رشد نموده و برخى تا طول یك سانتى متر نیز رشد مى كنند، اما این مقدار باز هم كوچكت ر از مقدار رشد واقعى در فضا است. بنابراین با مطالعه سلول ها مى توان رشد آنان را به خوبى بررسى و سلول ها را از لحاظ نوع بافت پیچیده و رشد كم از هم تفكیك كرد. شكل( 2 ) اِى و سى، سرعت تكثیر سلول ها در حالت طبیعى در روى زمین، در بى و دى سرعت تكثیر سلول ها در بیوراكتور را نشان مى دهد.

در سال 1992 این وسیله علمى ساخته شد و در آزمایشگاه هاى زمین با هدف انجام تحقیقات علمى و مطالعات بالینى در حوزه وسیعى از علوم پزشكى و بیمارى ها مورد بهرهب ردارى قرارگرفت. در سال 1994 همكارى در زمینه پزشكى فضایى و استفاده از فناورى بیوراكتور بین با استفاده از این NIH . آغاز شد ،NIH ناسا و موسسه ملى سلامت 5 وسیله مى بایست كشت سه بعدى بافت ها را انجام مى داد.

ناسا بیش از بیست و پنج واحد آزمایشگاه به این موسسه تخصیص داد. در واقع این وسیله آزمایشگاهى خود نوعى نمایش مهارت دو نهاد مختلف بود كه مى توانستند با همكارى یكدیگر گام مؤثری در پیشبرد دانش پزشكى در فضا بردارند.

این موسسه در كشت سه بعدى بافت ها، رشد و چگونگى حركت را در بافت لوزه بررسى كردند كه نتیجه این كار همانند HIV ویروس رشد طبیعى در انسان بود.

به طور مثال تك سلولى هاى سرطانى متعددى از سلول هاى پوست، پروستات، تخمدان، استخوان و روده بزرگ برداشته شد و هركدام از آن ها به تنهایى در بیوراكتورهاى مختلفى كشت داده شدند.

در كمتر از شصت روز این سلو ل ها به اندازها ى بزرگ شدند كه دیگر در محفظه بیوراكتور قابل نگه دارى نبودند.

بیوراكتور و نتایج حاصل از آن در فضا

STS-70 سلول هاى سرطان ساز روده بزرگ انسان در ماموریت به مدت پنج روز كشت داده شد. حجم این سلول ها 30 برابر بیشتر از رشدشان در روى زمین بود.

تحقیق روى سلول ها و بررسى تأثیر جاذبه كم روى آنان از جمله تجربیات موفقى بود كه در ایستگاه فضایى میر حاصل و باعث رشد آگاهى و در نتیجه پیشبرد این علم شد. رشد سه برابری سلول ها در ناحیه غضروف استخوان ها از جمله عوامل شگفتى محققین بود. آخرین فعالیت دانشمندان ناسا در ایستگاه فضایى میر تلاش برای كشت بافتى از بدن انسان در فضا با استفاده از بیوراكتورها بود كه بعدها این فعالیت خود برای تكثیر سلول ها را در ایستگاه فضایى بین المللى ادامه دادند.

نتایج مهم حاصل از این تحقیقات، منجر به ارائه آموزش هاى ویژه به خدمه براى استفاده از ابزارهاى جدید بكارگرفته شده در فضا شد.

در ژوئیه 1998 زمانى كه فضانوردان ناسا مأموریت تحقیقاتی شان در ایستگاه فضایى میر به اتمام رسید، یا به عبارتى این ایستگاه دیگر قابل بهره بردارى نبود، تیم بیوراكتور ناسا با جمعآ ورى اطلاعات پزشكى كه حاصل تلاش آنان در روى زمین و در ایستگاه فضایى میر بود، كمك شایانى به رشد دانش پزشكى در فضا كردند.

نتیجه گیرى

با استفاده از بیوراكتورها، آزمایش های سه بعدى روى سلول ها امكان پذیر شدكه نتایج حاصل از آن متفاوت با كشت سنتى و دو بعدى سلو ل ها بود. سلول ها در این محیط تعبیه شده با هم ادغام شدند كه محیط و شكل پیچیدها ى از كلاژن ها، پروتئین ها و فیبرها حاصل شد. تغییرات در یك چنین محیط كوچك بیان گر چگونگى رشد و تغییر شكل سریع سلول ها است به گونها ى كه در مقابل محرک هایى چون میكروب ها و باكترى ها عكسا لعمل خوبى نشان دادند. بنابراین در این محیط كوچك تغییر شكل یافته، فرصت و امكان مطالعات بسیارى با هدف تنظیم رشد سلولى با انواع داروها، هورمون ها و با مهندسى ژنتیك پدید آمد. در این وسیله و در یك شرایط بهینه میكروارگانیزم ها و سلول ها قادر به عملكرد مطلوب صد درصد خواهند بود. سلول ها و بافت ها داراى سطوح و ساختمان ویژها ى هستند كه شرایط غیر معمول باعث آشفتگى در حیات و شكل آنان مى شود. در واقع این سامانه با ایجاد زمینها ى مناسب براى رشد سلول ها و بافت ها در محیطى مشابه با فضا، به منظوركاهش رشد سلولى در حالت غیرطبیعى راه كارهایى ارائه مى دهد.

تهیه کننده: محسن مرادی

منبع:ISA.ir