光纖、水泥、扁蟲、蛋白質(zhì)

　　上過(guò)太空，它們有了“超能力”

　　【科技創(chuàng)新世界潮】

　　◎本報(bào)記者 張佳欣

　　我們有幸生活在地球上，這是一個(gè)有大氣保護(hù)、中等溫度且有所謂“相對(duì)正常”的重力水平的地方。如果我們到一個(gè)條件不同的地方，日子可能不會(huì)這么好過(guò)。

　　例如在太空中。太空中幾乎沒有重力，人們的骨骼會(huì)變得脆弱，甚至不知道自己是否餓了，因?yàn)槿藗冊(cè)跊]有重力的情況下無(wú)法感覺到自己的身體正在發(fā)生什么變化。因此，零重力對(duì)人類來(lái)說(shuō)并不友好。然而，這并不意味著一切都會(huì)在失重狀態(tài)下“宕機(jī)”。事實(shí)上，有些東西反而變得更強(qiáng)大了。

　　缺陷更少的光纖材料

　　“超純氟化物”(ZBLAN)是一種特殊光纖材料，主要用于醫(yī)療產(chǎn)品、光纖激光器和近紅外等領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是太空制造業(yè)的杰出產(chǎn)品。

　　根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的研究，在微重力環(huán)境下制造的ZBLAN，比在地球重力作用下制造的更加光滑、清晰，還可能防止缺陷的出現(xiàn)。

　　據(jù)太空新聞網(wǎng)2月23日最新消息，美國(guó)硅谷初創(chuàng)公司“缺陷光子學(xué)”兩周內(nèi)在國(guó)際空間站(ISS)上生產(chǎn)了超過(guò)5公里的ZBLAN，其目標(biāo)是利用ZBLAN制造海底電纜。ZBLAN比二氧化硅(海底通信電纜中的光纖玻璃)透明得多，透明度的提高意味著信號(hào)衰減更少。未來(lái)，該公司計(jì)劃在太空中利用微重力繼續(xù)制造更多的預(yù)成型件。

　　更加堅(jiān)固的微重力水泥

　　水泥是人們建房子所需的最基本材料。據(jù)2019年發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上的論文，ISS的宇航員首次在微重力環(huán)境中成功地混合了水泥。結(jié)果出人意料：與地球上加工的水泥相比，空間站上加工的水泥樣品的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。

　　研究人員將水泥的基本成分送到ISS，然后將水和水泥的主要礦物成分硅酸三鈣在袋中混合，通過(guò)水化過(guò)程使其硬化42天。結(jié)果表明，微重力混合的水泥確實(shí)能像在地球上一樣固化。

　　地球上的水泥由于重力作用具有分層結(jié)構(gòu)，而ISS缺乏重力，因此混合水泥的密度非常均勻，這意味著太空水泥更加堅(jiān)固。同時(shí)，太空水泥存在著更多的空隙，孔隙度也會(huì)明顯影響水泥材料的性能。這一結(jié)果標(biāo)志著人類向“在月球上就地建房”這一目標(biāo)邁出的重要一步。

　　“異形”再生的雙頭扁蟲

　　第一批被送上太空的動(dòng)物并不是名叫“萊卡”的流浪狗，而是一群果蠅。1947年2月20日，果蠅搭乘V-2火箭登上了臨界太空，然后返回并存活下來(lái)?？茖W(xué)家試圖探索太空的輻射環(huán)境對(duì)有機(jī)體的影響，因此選擇了在基因上與人類相似的果蠅。今天，人們?nèi)匀挥没鸺\(yùn)送簡(jiǎn)單的無(wú)脊椎動(dòng)物，只是為了看看會(huì)發(fā)生什么。

　　據(jù)ISS美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室官方網(wǎng)站介紹，2015年1月10日，15條扁蟲通過(guò)SpaceX-5商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)發(fā)射升空。這些扁蟲被切掉頭部和尾部，安置在一個(gè)一半充滿空氣、一半充滿水的管子里，然后在ISS待了5周。扁蟲是種具有很強(qiáng)斷肢再生能力的動(dòng)物，將一只扁蟲腰斬，斷肢能分別發(fā)育成兩個(gè)完整的個(gè)體。然而返回地球后，它們發(fā)生了神奇的變化，直接從一個(gè)軀干長(zhǎng)出了兩個(gè)頭。

　　惶恐的科學(xué)家把扁蟲的兩個(gè)頭都切掉后，結(jié)果兩個(gè)頭又長(zhǎng)了出來(lái)。太空永久地改變了這些扁蟲。科學(xué)家希望通過(guò)研究扁蟲上天前后的變化，了解太空環(huán)境對(duì)人體的影響。

　　性能更強(qiáng)的“太空蛋白質(zhì)”

　　當(dāng)人們?cè)谔罩兄圃焖幬飼r(shí)，藥物性能也會(huì)變得更強(qiáng)大。

　　蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)是太空飛行活動(dòng)中的重要項(xiàng)目。在地面上，受重力影響，單一純凈的蛋白質(zhì)晶體很難制成，而太空中獨(dú)特的微重力環(huán)境能讓蛋白質(zhì)更加舒展、充分地結(jié)合，更好地過(guò)濾雜質(zhì)，最終形成納米級(jí)、高純度、高均勻度的蛋白質(zhì)晶體。

　　NASA一直致力于ISS的蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。截至2021年，制藥公司和學(xué)術(shù)研究人員已在ISS進(jìn)行了500多項(xiàng)蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，這是迄今為止在空間站進(jìn)行的最大的單一類別實(shí)驗(yàn)。他們對(duì)蛋白質(zhì)晶體進(jìn)行了修改，促進(jìn)了一種治療結(jié)核病的新藥的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)還找到了新的抗癌藥物輸送機(jī)制。

　　日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)也是活躍于微重力蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)研究的機(jī)構(gòu)之一。其中一項(xiàng)研究檢查了與杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥相關(guān)的蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。微重力結(jié)晶研究產(chǎn)生了幾種有前途的化合物，包括一種名為TAS-205的分子。

　　此外，大型制藥公司也越來(lái)越重視微重力環(huán)境下晶體生長(zhǎng)為藥物研發(fā)帶來(lái)的益處。例如，默沙東公司的PD-1藥物就源于ISS的蛋白質(zhì)純化與結(jié)晶試驗(yàn)。早在2019年，默沙東就發(fā)表研究報(bào)告稱，微重力條件下的蛋白質(zhì)結(jié)晶提高了其腫瘤藥物Keytruda的效力。據(jù)今年2月最新消息，該藥物2023年銷售額已超過(guò)修美樂，成為全球新晉“藥王”。