華媒：中國科學實驗項目首次登上國際空間站用作基因突變研究的是兩個小“魔盒”

這兩個小盒子，能自動變溫、自動加料、自動開始和停止實驗……閥、泵、反應器一個也不少，堪稱“魔盒”。

北京理工大學生命學院副教授李曉瓊介紹，科學載荷的盒子中有兩組12塊芯片，60個通道，可以模擬人體發育過程，在空間環境下對20個基因開展聚合酶鏈式（PCR）反應中DNA錯配規律研究。該實驗項目將在國際空間站駐留一個月，這是中國空間科學項目首次進入國際空間站，實現了中美近二三十年空間領域合作“零”的突破。

去空間站做實驗，卻不帶任何儀器？小小“魔盒”內“乾坤”幾何？如何完成實驗？

鄧玉林介紹，“芯片實驗室”的實現源自一個奇妙的發現，1999年的《科學》雜誌上登載了它的原理文章——一位科學家發現，當裝有紅藍墨水的管子細到微納米級別時，二者的界面非常清晰，不會混合。

“不混合”意味著控制流體非常簡單，一個拐彎就能起到“閥”的作用，泵、反應器、實驗室的儀器等都可在小區域內實現。“電子芯片是將電阻、二極管等元件集成到晶圓上。‘芯片實驗室’則是把微閥、微泵、微反應器都集成在芯片上。”鄧玉林說。

此外，芯片設計要考慮與地面完全不同的環境，例如，太空變溫劇烈，會給芯片帶來巨大的壓力，容易產生破裂等。面對空間輻射、複雜機制等難題，項目團隊勇於創新，完成了整體實驗設計、核心芯片研制等研究工作。

此次實驗將在空間飛行開始後，啓動“魔盒”中的微流控芯片PCR儀，讓抗體基因片段在空間環境下擴增。“它們會承受γ射線、微重力等影響。”李曉瓊說，“同時，地面將完成相同反應條件的對照實驗。”項目組會獲得在軌飛行的“DNA擴增產物”和“對照組DNA擴增產物”，測序分析後，比較兩者的不同，期望能總結出空間飛行導致基因突變發生的頻率、位點等規律，進而探討空間輻射及微重力環境下的基因誘變機理。

事實上，利用“芯片實驗室”，團隊一個多月前已在“天舟一號”上進行過更複雜的全自動實驗。那次的載荷是在芯片里模仿人體器官的環境，進行多種細胞自動共培養，是世界首例。

“芯片里還鑲嵌了影像設備，”鄧玉林說，“我們採用了多焦融合技術，實現自動調焦，清晰地拍下免疫細胞的遷移數量、途徑和方向。”項目組最終獲得的十幾個G容量的照片中，甚至可以講出一個“救死扶傷”的故事——神經細胞受傷後，發出信號募集免疫細胞，免疫細胞紛紛遷移前來“救援”。

“我們的目標是未來讓我國的空間站成為國家太空實驗室，希望各行業各領域都能去做實驗。”鄧玉林說。