我科學實驗項目首次登上國際空間站

　　北京時間6月4日凌晨，隨著美國肯尼迪航天中心“3—2—1—點火”的指令，北京理工大學的兩個墨綠色盒子，跟隨“龍”飛船奔向國際空間站。

　　這兩個小盒子，能自動變溫、自動加料、自動開始和停止實驗……閥、泵、反應器一個也不少，堪稱“魔盒”。

　　北京理工大學生命學院副教授李曉瓊介紹，科學載荷的盒子中有兩組12塊芯片，60個通道，可以模擬人體發育過程，在空間環境下對20個基因開展聚合酶鏈式（PCR）反應中DNA錯配規律研究。該實驗項目將在國際空間站駐留一個月，這是中國空間科學項目首次進入國際空間站，實現了中美近二三十年空間領域合作“零”的突破。

　　去空間站做實驗，卻不帶任何儀器？小小“魔盒”內“乾坤”幾何？如何完成實驗？

　　“完成一個生物學實驗需要很多儀器，一臺一臺搬上天是不可能的。”項目團隊帶頭人、北京理工大學教授鄧玉林說，“為了滿足太空實驗的要求，我們的設計把實驗室嵌進芯片，用‘微流控芯片技術’造‘芯片實驗室’，再把芯片裝進‘魔盒’。”

　　鄧玉林介紹，“芯片實驗室”的實現源自一個奇妙的發現，1999年的《科學》雜志上登載了它的原理文章——一位科學家發現，當裝有紅藍墨水的管子細到微納米級別時，二者的界面非常清晰，不會混合。

　　“不混合”意味著控制流體非常簡單，一個拐彎就能起到“閥”的作用，泵、反應器、實驗室的儀器等都可在小區域內實現。“電子芯片是將電阻、二極管等元件集成到晶圓上。‘芯片實驗室’則是把微閥、微泵、微反應器都集成在芯片上。”鄧玉林說。

　　此外，芯片設計要考慮與地面完全不同的環境，例如，太空變溫劇烈，會給芯片帶來巨大的壓力，容易產生破裂等。面對空間輻射、復雜機制等難題，項目團隊勇于創新，完成了整體實驗設計、核心芯片研制等研究工作。

　　此次實驗將在空間飛行開始后，啟動“魔盒”中的微流控芯片PCR儀，讓抗體基因片段在空間環境下擴增。“它們會承受γ射線、微重力等影響。”李曉瓊說，“同時，地面將完成相同反應條件的對照實驗。”項目組會獲得在軌飛行的“DNA擴增產物”和“對照組DNA擴增產物”，測序分析后，比較兩者的不同，期望能總結出空間飛行導致基因突變發生的頻率、位點等規律，進而探討空間輻射及微重力環境下的基因誘變機理。

　　這是一次生物學理論的研究實驗，“‘神舟八號’載荷實驗的研究中，我們發現了在空間環境中DNA變異的一些新現象，推斷空間環境造成的基因突變可能與生物分子進化有著重要的聯系。”鄧玉林說，“我們想通過這次機會，更進一步了解這個現象背后的規律。”

　　事實上，利用“芯片實驗室”，團隊一個多月前已在“天舟一號”上進行過更復雜的全自動實驗。那次的載荷是在芯片里模仿人體器官的環境，進行多種細胞自動共培養，是世界首例。

　　“芯片里還鑲嵌了影像設備，”鄧玉林說，“我們采用了多焦融合技術，實現自動調焦，清晰地拍下免疫細胞的遷移數量、途徑和方向。”項目組最終獲得的十幾個G容量的照片中，甚至可以講出一個“救死扶傷”的故事——神經細胞受傷后，發出信號募集免疫細胞，免疫細胞紛紛遷移前來“救援”。

　　“我們的目標是未來讓我國的空間站成為國家太空實驗室，希望各行業各領域都能去做實驗。”鄧玉林說。