常見(jiàn)微重力實(shí)現(xiàn)和模擬的方式及微重力下細(xì)胞、組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展
其次,微重力環(huán)境和模擬微重力效應(yīng)是兩個(gè)不同的概念,微重力環(huán)境是真正意義上的微重力,就是處于其中的物體,受到的重力是小于1g的,但模擬微重力卻不是真正意義上的微重力環(huán)境,處于其中的物體,仍然受到1g的重力的,但作為處于其中的生物體,比如植物或動(dòng)物的細(xì)胞或組織,處于這種模擬的微重力環(huán)境下,其生長(zhǎng)發(fā)育的結(jié)果會(huì)表現(xiàn)出一些與1g重力場(chǎng)下的生長(zhǎng)的結(jié)果不太一樣的特征,而這些特征卻幾乎與處于微重力環(huán)境下的植物、動(dòng)物細(xì)胞或組織的生長(zhǎng)結(jié)果一致,也就是說(shuō),雖然并非處于真正的微重力環(huán)境下,但卻表現(xiàn)出了微重力環(huán)境下的某些特征,這就是模擬微重力效應(yīng)。
通常,我們可以通過(guò)像空間站、在軌飛行器、亞軌道飛行器、飛機(jī)的拋物線飛行、落塔或單軸、雙軸回轉(zhuǎn)儀等建立微重力環(huán)境或微重力效應(yīng)模擬的場(chǎng)景以服務(wù)于科學(xué)研究。當(dāng)然不同的方式其產(chǎn)生的微重力的效果是不一樣的。一般,在空間站內(nèi)或在軌飛行器內(nèi)可以可以達(dá)到10-4(即0.0001g)g的真實(shí)微重力環(huán)境,當(dāng)然,這是理想的開(kāi)展微重力環(huán)境下細(xì)胞、組織培養(yǎng)研究的空間,但因其資源有限、耗資巨大,因而不是適用于每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的。在亞軌道飛行器內(nèi),可以產(chǎn)生10-2(即0.01g)的微重力環(huán)境,比如火箭,這也是真實(shí)的微重力環(huán)境,但一般維持這一微重力的時(shí)間只有5-10分鐘,因此,并不適宜科學(xué)實(shí)驗(yàn),切成本昂貴。另外,當(dāng)飛機(jī)沿拋物線飛行時(shí),也會(huì)存在一個(gè)微重力階段,這個(gè)微重力也是真實(shí)的,微重力值約10-2(即0.01g)g,但維持的時(shí)間一般20左右,還有就是采用落塔產(chǎn)生真實(shí)的微重力,它利用的就是物體在真空狀態(tài)下的自由落體,其加速度剛好等于1g,考慮的空氣阻力等等,落塔能夠產(chǎn)生10-2(0.01g)g的真實(shí)微重力環(huán)境,但持續(xù)的時(shí)間更短,一般不超過(guò)10,因?yàn)楦鶕?jù)自由落體的公式計(jì)算,每加速度接近10米,10就相當(dāng)于下落100米,還要考慮到便于實(shí)驗(yàn)樣品回收而設(shè)置的減速過(guò)程,塔的高度要超過(guò)150米以上,因此,方式獲得的微重力環(huán)境也是十分有限且昂貴的資源!
因此,為了滿足大多數(shù)科學(xué)研究的需要,既要達(dá)到一定的微重力效果,又要能夠長(zhǎng)時(shí)間的使用、可重復(fù)的使用,當(dāng)然成本也不能太高,這就產(chǎn)生了微重力效應(yīng)模擬系統(tǒng),比如回轉(zhuǎn)器,這些系統(tǒng)一般可以模擬10-2或10-3(即0.01g或0.001g)g的微重力效應(yīng)。比如我司自主設(shè)計(jì)的DARC-G通用重力環(huán)境模擬細(xì)胞(即二軸3d回轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng))可以模擬0.001-6g的重力水平,支持?jǐn)?shù)款模塊可切換,以應(yīng)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)需求,讓細(xì)胞可以在三維環(huán)境中生長(zhǎng)!
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