Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Криоконсервация
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Криогенная консервация биологических препаратов
Цель эксперимента:

Изучение свойств биологических объектов на основе культур клеток и микроорганизмов при длительном низкотемпературном хранении в условиях космического полета.

Описание эксперимента:

Для осуществления биотехнологических работ в космических условиях необходимы оборудование и методы для консервации, хранения и воспроизводства в условиях длительного космического полета различных биологических систем (бактерий; грибов; культур животных и растительных клеток; клеток крови и костного мозга).

Сохранение свойств биологических препаратов может требоваться для транспортировки и хранения биологических материалов в законсервированном виде в условиях космического полета, в том числе: ­

- доставке на борт орбитальных станций и на поверхность исследуемых небесных тел в целях изучения поведения известных биологических объектов в соответствующих условиях; ­

- доставке на Землю проб после проведения эксперимента; ­

- доставке на Землю проб с небесных тел для биологических исследований; ­

- воспроизводство на борту орбитальной станции продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и культур клеток (антибиотики, ферменты, растительная биомасса, витамины, гормоны и т.д.), необходимых в процессе длительного космического полета; ­

- создание запасов клеток крови и костного мозга в целях оказания экстренной медицинской помощи членам экипажа при возникновении экстремальных ситуаций.

Способ хранения биоматериалов методом криогенной консервации является одним из основных, т.к. позволяет при низких температурах хранить биоматериалы без ущерба генетическому аппарату клетки. Кроме того, длительное хранение многих живых организмов возможно только в условиях криогенной консервации. В настоящее время универсальных способов хранения микроорганизмов и культур клеток не существует. Поэтому, актуальной является задача создания в условиях космической станции гарантированной системы хранения и транспортировки широкого круга биообъектов различного целевого назначения.

В ходе эксперимента «Криоконсервация» планируется отработка нового этапа в космической биотехнологии по воспроизведению общепринятой на Земле аппаратурно-технологической линии, включающей унифицированные стадии биотехнологического процесса: транспортировка – хранение – культивирование – хранение - транспортировка.

Схема проведения эксперимента включает в себя 2 этапа:

• На первом этапе планируется провести работы по изучению влияния факторов космического полета (ФКП) на свойства микроорганизмов (МО) и культур клеток (КК) в условиях низкотемпературного хранения.

• Второй этап будет включать:

- изучение возможности создания в условиях PC МКС системы криогенного хранения, размораживания и культивирования микроорганизмов целевого назначения в интересах жизнеобеспечения длительных космических полетов и промышленной биотехнологии;

- изучение возможности создания криобанка важнейших культур клеток целевого назначения в интересах жизнеобеспечения длительных космических полетов и промышленной биотехнологии.

Новизна эксперимента:

На Американском сегменте МКС используются средства доставки и стационарные рефрижераторы, работающие при температурах (4-6)°С, минус 20°С, минус 80°С, минус 180°С. Эти рефрижераторы, в основном, используют для клеточных культур.

На Российском сегменте оборудование такого класса отсутствует.

Научная аппаратура:

Разработку комплекса НА для КЭ «Криоконсервация» проводит Закрытое акционерное общество «Специальное конструкторское бюро экспериментального оборудования при ИМБП РАН». Изготовление отдельных узлов, агрегатов и устройств осуществляет НПП «БиоТехСис» и ООО «Криотек».

При проведении первого этапа эксперимента на борту PC МКС должна использоваться следующая аппаратура:

- МХК «Биофризер» мобильное криогенное хранилище (МХК) для низкотемпературного хранения при температуре от –60° С до –196°С - для размещения укладки «Криоконсервация» с биоматериалом. Габаритные размеры мобильного криогенного хранилища - не более O150x230 мм, габаритные размеры рабочей камеры - не более O 60x75 мм, масса - не более 5,0 кг.

- укладка «Криоконсервация» - для размещения биообразцов. Габаритные размеры укладки «Криоконсервация» - O60x75 мм, масса не более 1 кг (рис.1).

Заправка биоконтейнера питательной средой МПБ при помощи шприца Биоконтейнер
Укладка «Криоконсервация» - криобоксы и биоконтейнеры в разобранном виде Общий вид разобранного криобокса и собранных биоконтейнеров
Рис. 1. Укладка «Криоконсервация» с биоконтейнерами.

Привлекаемое оборудование:

- «Криогем-03М» - термостат биотехнологический универсальный для размораживания биопроб при температуре плюс 37±1°С или термостат «ТБУ-В» для размораживания биопроб при температуре плюс 37±1°С и хранении укладки «Криоконсервация» при температуре плюс 4 °С (привлекаемое оборудование, стационарно размещенное на PC МКС);

- аппаратура «Анабиоз», предназначенная для непрерывного обеспечения температурных условий хранения укладки «Криоконсервация» в диапазоне температур от плюс 2 °С до плюс 8 °С;

- «Биоконт-Т» - термоизолирующий контейнер (используется на этапах хранения и возвращения укладки «Криоконсервация» при температуре плюс 4-6°С). Габаритные размеры термоизолирующего контейнера -O157x305 мм, масса - 2,7 кг.

При проведении второго этапа эксперимента на борту PC МКС дополнительно будет использоваться следующая аппаратура:

- «Главбокс - С» (перчаточный бокс) - предназначен для обеспечения проведения биотехнологических экспериментов в стерильных условиях, изолированных от пространства ГО и предотвращающий при проведении эксперимента попадания любого жидкого, твердого, газообразного материала в ГО МКС (для работы с микроорганизмами и культурами клеток в асептических условиях). Габаритные размеры перчаточного бокса «Глазбокс-С» - в рабочем состоянии с установленным портом (шлюзовой камерой) - 900x550x500 мм, без порта (шлюзовой камеры) -650x550x500 мм, масса - не более 15 кг.

- аппаратура «Биоэмульсия» (привлекаемое оборудование, используется для проведения экспериментов по культивированию).

Габаритные размеры биореактора - O78x96 мм, масса - не более 0,9 кг, корпуса-термостата с БУП - 200х 116x93, масса - не более 2.1 кг.

В 2012 г. проведена корректировка рабочей документации по результатам конструкторско-доводочных испытаний и изготовлены летные образцы НА.

Начало космического эксперимента запланировано на 2013 г.

Ожидаемые результаты:

В результате работы должны быть решены следующие задачи:

- создана аппаратура для низкотемпературной транспортировки и хранения биообъектов;

- исследовано влияние низкотемпературного хранения на свойства биообъектов;

- исследовано влияние низкотемпературного хранения биообъектов на их свойства в процессе культивирования в условиях МКС;

- исследована возможность создания на борту МКС «банка» микроорганизмов и культур растительных и животных клеток;

- исследована возможность создания автономной технологической линии биотехнологического производства для стадий: транспортировка – хранение – культивирование - хранение-транспортировка.

Полученные результаты:

Эксперимент находится на стадии наземной подготовки в части автономных испытаний и изготовления макетов и опытных образцов НА «Анабиоз» и «Криоконсервация». Также изготовлен опытный образец НА «Биофризер», разрабатываемой ООО «Криотек».

Сроки проведения: Начало бортовой реализации КЭ запланировано на 2013 год.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ОАО «Биохиммаш»
Организации участники: ЗАО «СКБ ЭО при ИМБП РАН», НПП «БиоТехСис», ООО «Криотек», РКК «Энергия», ФГБУ НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Научный руководитель: Украинцев А.Д., ОАО "Биохиммаш", к.х.н.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 12.12.2018

Информационная справка

Программы

Изображения