DIY生物合成“比特”转换器!看3D打印在太空中爆发的洪荒之力
2019/08/05
想要探秘太空首先需要解决的是生存问题。美国国家航空航天局的研究人员认为合成生物学和3D打印可以为在深空执行探索任务的人类提供生命支持的方法。

浩瀚的宇宙一直是人们想要解读的秘境,然而长期在太空生存是首先需要解决的问题。虽然俄罗斯宇航员阿夫杰耶夫创造了太空飞行累计时间达748天的世界纪录,但人们进入太空仍然面临着巨大的风险。载人航空事业需要一个可靠的生命支持系统。

麻省理工学院林肯实验室和美国国家航空航天局的研究人员将目光转向了合成生物学和3D打印技术上,他们认为合成生物学和3D打印可以为在深空执行探索任务的人类提供支持生命的方法。这一观点发表在《生物技术趋势》杂志上。


DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2019.05.003

3D打印原料哪里找?

目前3D打印机在国际空间站上的实验已经证明了3D打印技术在按需生产产品(如替换硬件)方面的实用性。但是如果想要在长期的太空飞行中使用3D打印则面临一个新的问题:太空中如何才能提供足量的3D打印原料。

为了解决这一问题,大学空间研究协会(USRA)研究员Jessica Snyder设想使用合成生物学来生成定制的生物“墨水”提供给3D打印。这一过程将为科学家们提供“为未知设计的自主权”。

生物细胞可以将阳光、氮和水转化为目标化合物。宇航员可以将细胞生物细胞(例如,真菌和细菌的细胞自我复制和增殖能力)作为再生资源从地球带上太空。然后,通过重新编辑这些细胞的DNA以产生特定的材料,像是生物塑料。将这些材料送入3D打印机就可以制造宇航员在太空飞行中可能需要的东西。理论上讲,3D打印可以包揽宇航员从医疗设备到医药和食品的全部需求。

太空中的生物学DIY

生物工程师可以在地球上设计编辑这些细胞DNA的程序指令来指导目标化合物生成,并将编辑相关的DNA序列构建成数字化模块。如此一来,这些DNA序列便可以从地球发送给宇航员。程序指令也可以从地球直接发送到微流控装置,使他们能够精确地遵循数字“配方”来合成DNA分子。仅使用痕量化学物质在几秒钟内并行运行数百个生物反应以实现“芯片上的实验室”。林肯实验室的生物工程师David Walsh说:“这个想法就是我们所说的‘生物学比特’转换器。”


微流体装置可以在空间中进行三维打印,并用于构建DNA以插入细菌,重新编程以制造特定产品。图片来源:Nicole Fandel

太空中的生物DIY任重而道远

在林肯实验室生物工程系统和技术小组工作的Peter Carr呼吁让DIY生物学和创客团体参与进来。这些独立的、兼收并蓄的团体一直在独特的环境中进行生物研究,他们是用有限的资源快速构建原型和开发技术的先驱。DIY生物学能够让任何有兴趣的公众人士参与进生物工程当中,创客在传统的学术或行业环境之外运作,并通过开放资源传播知识。许多DIY生物学家也可以经营创客,为成员们自己做实验提供设备和用品。


然而,无论是在合成生物学的实验上,还是在计算出所有能让生物材料在太空中实现3D打印的参数上,都还有很长的路要走。例如,细菌需要水,会占据空间,需要合适的生活环境,会产生废物。我们仍然需要将这些想法与现实世界的限制进行对比。

参考资料:

[1] Scientists look to synthetic biology and 3-D printing for life support in space

[2] Feasible Life support systems in space


所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。如若转载请联系原作者。
查看更多
发表评论 我在frontend\modules\comment\widgets\views\文件夹下面 test