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在地球做太空實驗，Firefly Biotech打造模擬微重力實驗工具與環境【Space Medicine系列案例】( 二 )

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FireflyBiotech創始人兼首席科學官GilesKirby
長期致力于研究細胞療法等再生醫學的Kirby在研究過程中發現 ， 再生醫學等生命科學的未來需要在微重力環境中取得進展性突破 ， 但實驗硬件缺少和門檻過高成了生物學家進一步研究的難點問題 。 為了解決這一問題 ， 促進再生醫學等生命科學領域的進步 ， Kirby創辦了FireflyBiotech 。
澳大利亞第一個雙軸回轉器
在地球上打造一個供給實驗的微重力實驗環境是一件困難的事 。 一般將10-3g到1g（即0.001g到1g）之間的重力狀態稱之為微重力 。 為了提供生物學家理想的實驗環境 ， 大部分實驗室都需要配備回轉器產生微重力效應 ， 模擬10-2或10-3（即0.01g或0.001g）g的微重力環境 。 但目前市面上大部分的回轉器都是單軸回轉器 ， 只能達到10-2（0.01g）的重力 。
FireflyBiotech在澳大利亞率先推出雙軸回轉器 ， 雙軸回轉器能夠達到10-3（0.001g）的重力環境 ， 比起之前的單軸回轉器 ， 能夠模擬更接近空間站的微重力環境 。
在地球做太空實驗，Firefly Biotech打造模擬微重力實驗工具與環境【Space Medicine系列案例】
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雙軸回轉器來源：FireflyBiotech官網
微重力模擬裝置能夠應用在廣泛的生物學研究領域 ， 包括細胞培養、癌癥研究、細胞療法、干細胞研究、藥物發現、組織工程、天體生物學、蛋白質結構分析、胚胎等領域 。
除了打造雙軸回轉器外 ， FireflyBiotech還開發了一個驅動雙軸回轉器的微重力開源算法 ， 將實驗的各個部分整合 ， 能夠檢測微生物的細微變化 。 在組織工程培養方面 ， Firefly將材料化學與PC2工作流程相結合 ， 開發定制的微重力組織培養解決方案 ， 并確認使用工業4.0技術為醫療實驗提供高質、前沿的醫療原型樣本 。
除了FireflyBiotech這樣的創業公司致力于開發雙軸回轉器外 ， NASA也在2022年3月宣布打造雙軸回轉器以模仿空間站微重力環境供給生物學研究 。
寫在最后
微重力環境的模擬對于生物學和醫學來說意味著重大突破 。 地面微重力模擬是隨著航天技術的發展而出現的一種新領域 ， 這也很快成為美國、日本、加拿大等空間大國相繼關注的重要技術之一 。 相比于數字仿真和理論評估 ， 通過微重力模擬得到的實驗數據真實性、可靠性更強 ， 具有不可替代的優勢 。
微重力的模擬主要原理有兩種 ， 一是運動法 ， 二是力平衡法 。 目前地面模擬微重力實驗環境主要依靠運動法 。 運動法通過使物體按照特定的規律運動 ， 讓物體所受的重力幾乎全部用來抵消慣性力或離心力 ， 以此消除重力影響 。 回轉器利用的就是這種方法 。
另外 ， 還有一種利用拋物線法打造實驗環境的方式 。 瑞士NovaSpaceBiotechnology脫胎于蘇黎世大學 ， 使用大型和小型噴氣式飛機和亞軌道系統設計、建造和測試微重力實驗硬件的經驗和技術 ， 幫助生命科學領域實驗創建實驗方案、提供技術支持和實驗材料的確定 。
目前國內也有不少企業提供單軸回轉器打造微重力模擬環境 ， 雙軸回轉器在全球范圍內都較為稀少 ， 國內此資源依賴進口 。 大部分科學家都認為 ， 要攻克疑難雜癥特別是癌癥 ， 希望或許在太空 。 在我國的空間站上 ， 有兩個專為生物醫學的的研究內容 ， 一是“太空腫瘤” ， 二是“微重力對致病菌生長和生物膜產生的影響” 。 未來的生物醫學領域 ， 微重力實驗環境或是突破的關鍵所在 。
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