Op 9 maart 2020, een Dragon-vrachtruimtevaartuig arriveerde bij het internationale ruimtestation ISS met tientallen wetenschappelijke experimenten als onderdeel van de 20e bevoorradingsmissie van SpaceX. Nutsvoorzieningen, Draak gaat naar huis. Op 7 april, het is gepland om los te koppelen van het station, monsters brengen, hardware en gegevens van voltooide onderzoeken terug naar de aarde tijdens de terugreis.

Hier zijn details over enkele van de onderzoeken die terugkeren naar de grond voor verdere analyse en rapportage van resultaten.

Een voedzame maaltijd genereren

Bij het plannen van manieren om voedsel te leveren voor een meerjarige missie op de maan of Mars terwijl de astronauten gezond blijven tijdens de lange reis, kan het nodig zijn vers voedsel en voedingsstoffen in de ruimte te maken. BioNutrients demonstreert een technologie die on-demand productie van voedingsstoffen mogelijk maakt die nodig zijn voor langdurige ruimtemissies.

Het proces maakt gebruik van microben, zoals bakkersgist, uitdrukkelijk ontworpen om verse voedingsstoffen voor menselijke consumptie te maken, uitgaande van droge poedervormige media - voedsel voor de gist - en water. De verse voedingsstoffen kunnen het potentiële vitamineverlies aanvullen uit voedsel dat zeer lang wordt bewaard. Gedurende de vijfjarige periode van de demonstratie, astronauten activeren met tussenpozen speciaal ontworpen pakketten die de gist bevatten - of andere micro-organismen, in de toekomst - en hun voedsel. Ze verwarmen de pakjes twee dagen zodat de gist zijn werk kan doen, het kweken en produceren van de gewenste voedingsstoffen, en bevries ze dan voor terugkeer naar de aarde voor analyse. Met deze tests kunnen wetenschappers nagaan hoe lang hun speciaal ontwikkelde gist op de plank kan worden bewaard en nog steeds verse voedingsstoffen kunnen produceren die mensen nodig hebben om gezond te blijven in de ruimte. Sommige samples zullen terugkeren op deze SpaceX Dragon-capsule. Hoewel ontworpen voor ruimte, dit systeem zou ook kunnen helpen bij het verstrekken van voeding aan mensen in afgelegen gebieden van onze planeet.

Op weg naar het printen van menselijke organen in de ruimte

Biologisch printen van de kleine, complexe structuren gevonden in menselijke organen, zoals haarvaten, is moeilijk gebleken in de zwaartekracht van de aarde. Onder de zwaartekracht van de aarde, een eerste steiger, of ondersteunende structuur, nodig is om de gewenste vorm van het weefsel te vormen. De BioFabrication Facility (BFF) probeert de eerste stappen te zetten naar het printen van menselijke organen en weefsels in microzwaartekracht met behulp van ultrafijne lagen bioinkt die meerdere malen kleiner kunnen zijn dan de breedte van een mensenhaar. Dit onderzoek maakt deel uit van een langetermijnplan om volledige menselijke organen in de ruimte te vervaardigen met behulp van verfijnde biologische 3D-printtechnieken.

Gelanceerd naar station in juli 2019 op de 18e SpaceX-vrachtbevoorradingsvlucht, de faciliteit komt nu terug naar de aarde. Volgens Techshot President en CEO John Vellinger, de faciliteit heeft bewezen basisfunctionaliteit. Het team brengt de faciliteit terug naar de aarde om upgrades uit te voeren die een hoge doorvoer mogelijk maken wanneer deze terugkeert naar het ruimtestation.

Het hart helpen

De Engineered Heart Tissues-studie kijkt naar hoe menselijk hartweefsel functioneert in de ruimte. Het maakt gebruik van unieke 3D-weefsels gemaakt van hartcellen die zijn afgeleid van door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC's), in wezen volwassen stamcellen. De gemanipuleerde hartweefsels, of EHT's, zijn complexe 3D-structuren, elk ongeveer zo groot als een paar rijstkorrels. Deze structuren lijken meer op weefsels in het lichaam dan platte celculturen in een petrischaaltje of die in een kolf met vloeistof drijven.

Onderzoekers verwachten significante verschillen in functie, structuur en genexpressie tussen EHT's in microzwaartekracht en die op de grond. Als ze deze verschillen begrijpen, kunnen ze manieren vinden om problematische veranderingen bij toekomstige langdurige missies te voorkomen of te verminderen. De hardware die voor het experiment is ontwikkeld, heeft ook geavanceerde, efficiëntere en meer kosteneffectieve technologie voor gebruik op aarde. Onderzoekers brengen enkele EHT's terug naar de aarde om te zien of ze herstellen van veranderingen waarvan wordt aangenomen dat ze plaatsvinden in microzwaartekracht.

Biofilmfestival

Monsters uit het Space Biofilms-onderzoek, die microbiële soorten en hun vorming van biofilms onderzoekt, keren terug op Dragon. Biofilms zijn verzamelingen van een of meer soorten micro-organismen, waaronder bacteriën, schimmels en protisten - die groeien op natte oppervlakken. In ruimtevaartuigen, biofilmvorming kan storingen in apparatuur en menselijke ziekten veroorzaken, en het zou een serieus probleem kunnen vormen bij toekomstige langetermijnbemande ruimtemissies. Een betere beheersing van biofilms kan helpen om bemande ruimtevaartuigen in stand te houden en de gezondheid en veiligheid van bemanningsleden te beschermen, evenals de introductie van op aarde gebaseerde microben in planetaire lichamen waarop mensen landen.

Amyloïdevorming onderzoeken bij microzwaartekracht

Het Ring Sheared Drop-onderzoek maakt gebruik van het feit dat vloeistoffen drijven in microzwaartekracht, waardoor onderzoekers de vorming van amyloïde fibrillen kunnen onderzoeken in vloeistoffen die bij elkaar worden gehouden door oppervlaktespanning in plaats van door een container. Amyloïden zijn abnormale vezelachtige afzettingen die worden aangetroffen in organen en weefsels en worden geassocieerd met neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer. Deze eiwitten kunnen denatureren - of karakteristieke eigenschappen verliezen - en neerslaan, of uit de oplossing komen. Naarmate ze zich in de loop van de tijd ophopen, ze kunnen de gezonde functie van weefsels en organen verstoren. Resultaten van dit experiment kunnen bijdragen aan een beter begrip van en behandelingen voor deze neurodegeneratieve ziekten. Gegevens over de vloeistofstroom zonder de complicaties die gepaard gaan met massieve wanden kunnen ook bijdragen aan de ontwikkeling van geavanceerde materialen. Monsters van dit experiment keren terug op Dragon.