Estos paquetes de BioNutrientes a bordo de la Estación Espacial Internacional demuestran una tecnología que permite la producción bajo demanda de nutrientes humanos durante misiones espaciales de larga duración. Crédito:NASA
El 9 de marzo 2020, una nave espacial de carga Dragon llegó a la Estación Espacial Internacional con decenas de experimentos científicos como parte de la vigésima misión de reabastecimiento de carga de SpaceX. Ahora, Dragón se dirige a casa. El 7 de abril está programado para desacoplarse de la estación, trayendo muestras, hardware y datos de investigaciones completadas de regreso a la Tierra en su viaje de regreso.
A continuación se detallan algunas de las investigaciones que regresan al terreno para su posterior análisis y presentación de informes de resultados.
Generando una comida nutritiva
Planear formas de suministrar alimentos para una misión de varios años en la Luna o Marte mientras se mantiene a los astronautas sanos en el largo viaje puede requerir la producción de alimentos frescos y nutrientes en el espacio. BioNutrients demuestra una tecnología que permite la producción bajo demanda de los nutrientes necesarios durante las misiones espaciales de larga duración.
El proceso utiliza microbios, como la levadura de panadería, diseñado expresamente para producir nutrientes frescos para el consumo humano a partir de medios secos en polvo (alimento para la levadura) y agua. Los nutrientes frescos pueden complementar las pérdidas potenciales de vitaminas de los alimentos que se almacenan durante períodos muy prolongados. Durante el período de cinco años de la demostración, los astronautas activan de forma intermitente paquetes especialmente diseñados que contienen la levadura u otros microorganismos, en el futuro y su comida. Calientan los paquetes durante dos días para permitir que la levadura haga su trabajo, crecer y producir los nutrientes deseados, y luego congelarlos para regresar a la Tierra para su análisis. Estas pruebas permitirán a los científicos verificar cuánto tiempo se puede almacenar su levadura especialmente diseñada en el estante y aún así poder producir los nutrientes frescos que los humanos necesitan para mantenerse saludables en el espacio. Algunas muestras regresarán en esta cápsula SpaceX Dragon. Aunque diseñado para el espacio, este sistema también podría ayudar a proporcionar nutrición a las personas en áreas remotas de nuestro planeta.
La astronauta de la NASA Christina Koch maneja bolsas de medios para la Instalación de BioFabricación (BFF), una impresora biológica 3D que podría convertirse en parte de un sistema más grande capaz de fabricar órganos humanos en pleno funcionamiento en microgravedad. Crédito:NASA
Hacia la impresión de órganos humanos en el espacio
Impresión biológica de lo diminuto, estructuras complejas que se encuentran dentro de los órganos humanos, como capilares, ha resultado difícil en la gravedad de la Tierra. Bajo la gravedad de la Tierra un andamio inicial, o estructura de soporte, es necesario para formar la forma deseada del tejido. La BioFabrication Facility (BFF) intenta dar los primeros pasos hacia la impresión de órganos y tejidos humanos en microgravedad utilizando capas ultrafinas de bioink que pueden ser varias veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano. Esta investigación es parte de un plan a largo plazo para fabricar órganos humanos completos en el espacio utilizando técnicas refinadas de impresión biológica en 3-D.
Lanzado a la estación en julio de 2019 en el decimoctavo vuelo de reabastecimiento de carga de SpaceX, la instalación ahora regresa a la Tierra. Según el presidente y director ejecutivo de Techshot, John Vellinger, la instalación tiene una funcionalidad básica probada. El equipo está devolviendo la instalación a la Tierra para realizar actualizaciones que permitirán un uso de alto rendimiento cuando regrese a la estación espacial.
La astronauta de la NASA Jessica Meir trabaja en un cambio de medios para la investigación Engineered Heart Tissues dentro de Life Sciences Glovebox. Crédito:NASA
Ayudando al corazon
El estudio Engineered Heart Tissues analiza cómo funciona el tejido cardíaco humano en el espacio. Utiliza tejidos tridimensionales únicos elaborados a partir de células cardíacas derivadas de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC), esencialmente células madre adultas. Los tejidos del corazón diseñados, o EHT, son estructuras tridimensionales complejas, cada uno del tamaño de unos pocos granos de arroz. Estas estructuras son más similares a los tejidos del cuerpo que los cultivos de células planas en una placa de Petri o los que flotan en un frasco de líquido.
Los investigadores esperan diferencias significativas en la función, estructura y expresión génica entre los EHT en microgravedad y los del suelo. Comprender estas diferencias podría ayudarlos a encontrar formas de prevenir o mitigar cambios problemáticos en futuras misiones de larga duración. El hardware desarrollado para el experimento también ha creado tecnología más eficiente y rentable para su uso en la Tierra. Los investigadores están trayendo algunos EHT a la Tierra para ver si se recuperan de los cambios que se cree que ocurren en la microgravedad.
El astronauta de la NASA Andrew Morgan trabaja con paquetes para la investigación de BioNutrientes a bordo de la estación espacial. Crédito:NASA
Festival de biopelículas
Muestras de la investigación Space Biofilms, que examina las especies microbianas y su formación de biopelículas, están regresando en Dragon. Las biopelículas son colecciones de uno o más tipos de microorganismos, incluidas bacterias, hongos y protistas, que crecen en superficies mojadas. En naves espaciales, La formación de biopelículas puede causar un mal funcionamiento del equipo y enfermedades humanas. y podría plantear un problema grave en futuras misiones espaciales tripuladas a largo plazo. Un mejor control de las biopelículas puede ayudar a mantener las naves espaciales tripuladas y proteger la salud y seguridad de los miembros de la tripulación, así como ayudar a prevenir la introducción de microbios terrestres en los cuerpos planetarios en los que aterrizan los humanos.
Examinar la formación de amiloide en microgravedad
La investigación Ring Sheared Drop aprovecha el hecho de que los fluidos flotan en microgravedad, permitiendo a los investigadores examinar la formación de fibrillas amiloides en líquidos que se mantienen unidos por tensión superficial en lugar de por un recipiente. Los amiloides son depósitos fibrosos anormales que se encuentran en órganos y tejidos y están asociados con afecciones neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. Estas proteínas pueden desnaturalizarse, o perder propiedades características, y precipitar, o salir de la solución. A medida que se acumulan con el tiempo, pueden alterar la función saludable de tejidos y órganos. Los resultados de este experimento podrían contribuir a una mejor comprensión y tratamientos para estas enfermedades neurodegenerativas. Los datos sobre el flujo de líquidos sin las complicaciones asociadas con las paredes sólidas también podrían contribuir al desarrollo de materiales avanzados. Las muestras de este experimento están regresando a Dragon.
