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    Técnica oferece caminho para a biofabricação de medicamentos durante voos espaciais

    Crédito CC0:domínio público

    Um instrumento atualmente a bordo da Estação Espacial Internacional pode fazer crescer a bactéria E. coli no espaço, abrindo um novo caminho para a bio-fabricação de drogas durante voos espaciais de longo prazo. Pesquisa publicada hoje em Nature Microgravity usou um simulador terrestre do instrumento da estação espacial para cultivar E.coli, demonstrando que pode ser alimentado com métodos que prometem ser mais adequados para viagens espaciais do que as alternativas existentes.

    "Se conseguirmos que os microorganismos cresçam bem no espaço, os astronautas podem usá-los para fazer produtos farmacêuticos sob demanda. Isso pode ser vital para a sobrevivência em missões longas onde o reabastecimento não é uma opção ", disse Richard Bonocora, autor sênior e membro do corpo docente do Departamento de Ciências Biológicas do Rensselaer Polytechnic Institute. “Aqui estávamos nós perguntando:'Existe uma maneira melhor de cultivar microorganismos que o que está sendo usado atualmente é o espaço?' E o que descobrimos é que - com força de cisalhamento - sim, provavelmente existe. "

    Com resultados promissores, a equipe espera conduzir um experimento semelhante a bordo da estação espacial. E enquanto eles estão começando com E.coli, o burro de carga da biologia molecular, a equipe espera, eventualmente, usar o instrumento para cultivar microorganismos com resistência à radiação, que poderia proteger os produtos farmacêuticos em desenvolvimento da radiação sempre presente do espaço à medida que são produzidos.

    Bactérias como a E.coli precisam de oxigênio para crescer, e o método padrão ouro para aeração de bactérias em um meio de crescimento líquido usa um agitador orbital, uma máquina que sacode horizontalmente uma plataforma na qual os recipientes que contêm o líquido podem ser armazenados. O agitador conta com a força da gravidade para girar o conteúdo líquido, que sobem e descem dentro de um frasco, misturar oxigênio com o líquido.

    Mas Bonocora e sua equipe de pesquisa acreditam que um instrumento enviado para a estação espacial em julho, 2019 poderia fazer um trabalho melhor. Inspirado na pesquisa do professor Rensselaer Amir Hirsa, o instrumento construído pela NASA usa força de cisalhamento, a força criada na fronteira de dois corpos empurrando em direções opostas um do outro, semelhante ao que ocorre nas linhas de falha entre as placas tectônicas. O instrumento usa uma seringa para dispensar uma gota de líquido que forma uma bolha. Um lado da bolha adere a um anel estacionário, enquanto o outro lado adere a um anel fino que pode girar. O anel giratório cria força de cisalhamento na superfície da bolha, girando seu conteúdo.

    Crédito:Rensselaer Polytechnic Institute

    O instrumento de cisalhamento está sendo usado para realizar os experimentos de Hirsa estudando os efeitos da tensão de cisalhamento nas fibrilas amiloides, aglomerados de proteínas que estão ligadas a doenças neurodegenerativas como diabetes, Alzheimer, e Parkinson.

    Na terra, Bonocora usava um viscosímetro de ponta de faca, um instrumento desenhado pelo grupo de Hirsa, em que a ponta de um tubo de metal gira - semelhante ao anel giratório no instrumento baseado no espaço - na superfície do líquido em um prato para simular a força de cisalhamento. O experimento testou o quão bem as bactérias cresceram quando aeradas pelo viscosímetro de ponta de faca e um agitador orbital, com ambos os instrumentos usados ​​em várias velocidades.

    Em velocidades mais altas, bactérias aeradas pelo viscosímetro de ponta de faca mostraram taxas de crescimento próximas às do agitador orbital. Mesmo em velocidades mais baixas, a força de cisalhamento produziu um crescimento significativamente maior do que as amostras de bactérias que não foram aeradas mecanicamente.

    “Esta é uma forma viável de cultivar microorganismos. Estamos começando um novo caminho, e agora precisamos pensar em um ambiente mais real, como na estação espacial, "disse Bonocora.

    "A fabricação de produtos farmacêuticos com base no espaço é um componente crítico de nossos esforços para enviar humanos com segurança para as profundezas do sistema solar. Esta pesquisa é fundamental para esse objetivo, "disse Curt Breneman, reitor da Escola de Ciências. "A colaboração bem-sucedida entre as equipes de Rick e Amir mostra nossos laços de longa data com a exploração espacial, e é um dos muitos exemplos da cultura de 'paredes baixas' para a pesquisa interdisciplinar que temos o orgulho de cultivar na Rensselaer. "


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