Каскад

Исследование процессов культивирования клеток микроорганизмов, животных и человека в условиях микрогравитации для получения концентрированной биомассы с высоким содержанием клеток, обеспечивающих повышенный выход целевых БАВ.

Эксперимент выполняется в два этапа : на первом этапе проводятся сеансы эксперимента с использованием блока культивирования №3, далее сеансы эксперимента с использованием блоков №1 или №2. Этапы вклячают:

А) при использовании биоконтейнеров (БК) №1, 2:

- приготовление жидкой питательной среды;

- засев питательной среды посевным материалом исследуемых клеток;

- нагрев до заданной температуры рубашки реактора;

- заполнение засеянной питательной средой реактора;

- вывод биоконтейнера на заданный гидродинамический режим;

- контроль и корректировку режимных параметров процесса;

- отбор проб;

- остановку процесса по истечении заданного времени;

- слив культуральной жидкости (выращенной биомассы) в соответствующую емкость;

- промывку (стерилизацию) и консервацию реактора.

Б) при использовании БК № 3:

- приготовление жидкой питательной среды;

- засев питательной среды посевным материалом микроорганизмов;

- заполнение ПС расходной ёмкости диспергатора;

- дозирование, распыл и стабилизацию биосуспензии;

- выгрузку приготовленного порошкообразного материала;

- промывку и консервацию блока;

- термостатирование порошка (культивирование микроорганизмов).

Выращенная биомасса возвращается на Землю для обработки вместе с фотоинформацией о работе научной аппаратуры.

Исследования не имеют отечественных и зарубежных аналогов.

Используется научная аппаратура «Биоэмульсия» (со сменным биореактором закрытого типа с различными питательными средами и корпус-термостатом с блоком управления (КТ с БУ);

- термоизолирующий контейнер «Биоконт-Т» со сменным биореактором;

- термостат ТБУ;

- перчаточный бокс «Главбокс-С».

Проверка правильности сделанных предположений о преимуществах проведения процессов культивирования в условиях микрогравитации;

- исследование влияние факторов полёта на параметры процессов, свойства клеток и продуктов биосинтеза;

- оптимизация режимных параметров культивирования клеток различных видов;

- достижение максимально возможных выходов биомассы и целевых продуктов биосинтеза - БАВ.

Полученные результаты будут положены в основу разработки новой малостадийной технологии производства биопрепаратов и целевых биологически активных веществ.

В КЭ «Каскад» в качестве тест-объекта использовали культуру Arthrobacter sp. OC-1 – биодеструктор нефти. Первый этап программы данного космического эксперимента в 2009 г. подтвердил возможность проведения глубинного культивирования культуры штамма Arthrobacter sp.OC-1 в биореакторе закрытого типа без удаления продуктов метаболизма. С 2010 г начался второй этап эксперимента, который предусматривает в условиях МКС внесение посевного материала в биореактор НА «Биоэмульсия» на борту РС МКС непосредственно космонавтами. В период экспедиции МКС-24 космонавтам удалось впервые стерильно внести посевной материал в биореактор. Проведенный анализ макроморфологического и микроморфологического состояния лётной и наземной культур показал, что все исследуемые культуры не имели различий по микроморфологическим свойствам. Продуктивность по биомассе в наземном, контрольном и лётном вариантах находилась на уровне одного порядка – 109 кл/мл, микрофлора сохранила свою стерильность.

При анализе микроморфологического состояния наземной и лётной культур было выявлено, что все варианты представляли собой культуру, находящимися на одной стадии роста. Как лётный, так и наземный образцы культур проявили высокую нефтеокисляющую активность.

Космический эксперимент «Каскад» подтвердил возможность воспроизведения первой стадии любого биотехнологического процесса - введения посевной культуры в биореактор и последующего выращивания в биореакторе, с целью получения биомассы продуцента, обладающего комплексом ферментов, деградирующих нефть, нефтепродукты и другие органические вещества. Исследуемые культуры штаммов – продуцентов препарата биодеграданта обладают широким спектром действия. Являясь факультативными аэробами, они могут в перспективе использоваться для разработки технологий для переработки отходов жизнедеятельности и органично встроиться в процесс жизнеобеспечения человека при длительных полётах.

Выпущены экспресс-отчёты экспедиций МКС; Этапный отчёт (этап №2) за 2011 г. по КЭ; Аннотационный материал за 2011 г.

Список публикаций в процессе редактирования.