Микрофлюидика в космосе для поиска признаков внеземной жизни и контроля здоровья астронавтов

В новом отчёте, опубликованном в npj Microgravity, Закари Эстлак и команда исследователей в области машиностроения и космических наук из Университета Юты и Калифорнийского университета в Беркли разработали микрофлюидный органический анализатор для обнаружения признаков жизни за пределами Земли и клинического мониторинга здоровья астронавтов. Команда провела обширные испытания в различных гравитационных условиях, чтобы подтвердить функциональность анализатора и его уровень технологической готовности.

Планетологи смоделировали условия лунной, марсианской, нулевой и гипергравитации, типичные для параболического полёта, чтобы подтвердить работоспособность микрофлюидного анализатора. Результаты исследования прокладывают путь для интеграции микрофлюидных инструментов в различные космические миссии.

Устройство и испытания

Эстлак и коллеги создали систему микрофлюидного органического анализатора (MOA) с интегрированной программируемой микроволновой решёткой (PMA), стеклянными микроканалами и системой детектирования лазерно-индуцированной флуоресценции (LIF). Инструмент автоматически подготавливает, метит, инкубирует и доставляет образцы к чипу для капиллярного электрофореза с последующим детектированием.

Исследователи протестировали работу прибора во время симуляции параболических полётов, создающих условия микрогравитации, лунной (0.16 g), марсианской (0.38 g) и гипергравитации (1.8 g). Были проведены анализы скорости потока и автоматические разведения флуорофора.

Результаты и перспективы

Результаты показали, что гравитационная среда оказывала минимальное влияние на производительность прибора. Его насосная производительность оставалась стабильной при снижении гравитации, хотя гипергравитация незначительно влияла на работу микроклапанного массива. Органический анализатор в целом оставался работоспособным при всех условиях.

Успешная работа в условиях микрогравитации оправдывает включение подобных приборов в космические миссии. Они перспективны для обнаружения внеземных химических и биохимических аналитов, а также для мониторинга здоровья экипажа через выявление клинически значимых биомаркеров.

Уроки, извлечённые из этих первых испытаний, повлияют на будущие запланированные анализы, включая исследования капиллярного электрофореза в условиях изменённой гравитации. Последующие полёты и исследования раскроют полный потенциал этих инструментов для космических миссий.