Биопленка

Биопленка

Шифр эксперимента: Биопленка
Информационная справка: is_bioplenka.doc
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Исследование закономерностей формирования бактериальных биопленок в условиях микрогравитации
Цель эксперимента:

Целью КЭ является исследование влияния факторов космического полета на формирование бактериальных биоплёнок.

 


Описание эксперимента:

Основной целью эксперимента является исследование влияния факторов космического полета на формирование бактериальных биоплёнок.

Порядок проведения КЭ.

Для проведения эксперимента на борт МКС доставляется и используется на первом этапе укладка «Константа». Для проведения КЭ на втором этапе реализации КЭ на станцию доставляется укладка «Биопленка»

В ходе сеанса член экипажа обеспечивает размещение укладки с образцами в термостате при температуре +(25 – 37)°С. По истечении заданного времени укладка извлекается из термостата и проводится химическая фиксация биоматериала, путём передавливания жидкостей из рабочих ёмкостей в камеру смешения. После химической фиксации биоматериала укладки на борту МКС необходимо хранить при температуре +4± 20 С.

Длительность интервала времени от момента доставки экспериментального материала на борт РС МКС до начала активной части эксперимента – не более 3-х суток.

Технические особенности НА

Конструкция аппаратуры «Биопленка» должна предусматривать возможность дезинфекционной обработки всех внешних поверхностей и отвечать требованиям по герметичности . Объем камеры смешения должен соответствовать суммарному объему емкостей и оставаться герметичным при передавливании.

 

Новизна эксперимента:

 Эксперименты, аналогичные предлагаемому КЭ в условиях пилотируемого космического полета ранее не проводились.

Российскими и зарубежными учеными проводятся наземные исследования по изучению закономерностей формирования биопленок. Большинство микробиологических исследований проводится   с микробами в форме планктона   и поэтому часто имеет место большая разница результатов исследований in vitroи конечного эффекта in vivo. Характерным примером являются данные о возможной разнице резистентности микробов к амоксициллину в форме планктона и биопленки в 1000 раз .

В связи с этим исследование ультраструктуры бактериальных биоплёнок, полученных как в условиях микрогравитации, так и в наземных условиях, методами электронной микроскопии могли бы выявить ряд недостаточно исследованных этапов и закономерностей в формировании бактериальных биоплёнок.

 

Научная аппаратура:

 Эксперимент «Биопленка» должен быть реализован на борту РС МКС в два этапа.

 При проведении эксперимента на первом этапе должна использоваться ранее разработанная аппаратура «Константа», имеющая следующий состав:

- укладка «Константа» № 1;

- укладка «Константа» № 2;

- укладка «Константа» № 3;

- укладка «Константа» № 4;

- укладка «Константа» № 5;

Габаритные размеры укладки «Константа» - 165х95х105 мм, масса 1,2 кг.

Все пять укладок идентичны по своему составу, габаритам и массе.

Укладка «Константа» состоит из шести кассет «Константа», каждая из которых представляет собой четыре экспериментальные ячейки, соединенные между собой в единую сборку. Экспериментальная ячейка представляет собой конструкцию, состоящую из двух капсул с рабочими растворами № 1 и № 2 емкостью до 0,5 мл, приспособлений для передавливания рабочих растворов в камеру смешения. В материале экспериментальной ячейки должны быть сформированы каналы для передавливания жидкости от капсул к камере смешения. Кассета позволяет проводить одновременно во всех составляющих ее экспериментальных ячеек передавливание рабочих растворов в камеру смешения.

 При проведении эксперимента на втором этапе должна использоваться аппаратура «Биопленка», имеющая следующий состав:

- укладка «Биопленка» № 1;

- укладка «Биопленка» № 2;

- укладка «Биопленка» № 3;

- укладка «Биопленка» № 4;

- укладка «Биопленка» №5;

- укладка «Биопленка» №6.

Габаритные размеры укладки «Биопленка» - 180х135х110 мм, масса 1,5 кг.

Все шесть укладок идентичны по своему составу, габаритам и массе.

Укладка «Биопленка» состоит из пяти кассет «Биопленка», каждая из которых представляет собой две экспериментальные ячейки, соединенные между собой в единую сборку. Экспериментальная ячейка представляет собой конструкцию, состоящую из четырех емкостей объемом 1 мл с рабочими растворами, приспособлений для передавливания рабочих растворов в камеру смешения. Объем камеры смешения должен быть 5 мл. В материале экспериментальной ячейки должны быть сформированы каналы для передавливания жидкости из емкостей с рабочими растворами в камеру смешения. Кассета должна позволять передавливание рабочих растворов в камеру смешения раздельно для каждой экспериментальной ячейки. Каждая емкость с рабочим раствором должна иметь персональный независимый шток.

При выполнении КЭ как на первом, так и на втором этапе используются:

 - термостат ТБУ-В для хранения аппаратуры до начала КЭ и после завершения активной части КЭ при температуре плюс 4 ± 20С;

- термостат ТБУ-В для размещения аппаратуры при проведении активной части КЭ при температуре от 250С до 370С в соответствии с циклограммой эксперимента.

 

Сроки проведения: после 2013 года
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: ОАО "Биохиммаш"
Организации участники: ОАО «Биопрепарат»; ГосНИИ ОЧБ ФМБА; НПП «БиоТехСис»; РКК «Энергия»; НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина
Последнее обновление: 29.05.2019
Задачи эксперимента:

Задачи, решаемые в процессе проведения КЭ на первом этапе:

- изучение влияния ФКП  на устойчивость бактериальных биопленок 
и структурные  особенности биополимернго  матрикса (БПМ)  после адаптации 
бактерий к условиям космического полета.

Задачи, решаемые в процессе проведения КЭ на втором этапе:

- выявление закономерностей воздействие факторов  космического
полета на этапы развития биопленок  и особенности  формирования бактериальных
 биоплёнок;

- определение методов  управления  процессом пленкообразования микроорганизмами в условиях невесомости с целью разрушения вредных биообразований и стимуляции развития биопленок пробиотическими  симбионтами.

 Объекты исследования:

Объектами исследования являются бактериальные штаммы, применяемые в научных исследованиях (непатогенные).