Шифр эксперимента: | Каскад |
Информационная справка: | is_kaskad_2014.doc |
Направление НПИ: | 4. Космическая биология и биотехнология |
Секция КНТС: | Космическая биология и физиология |
Наименование эксперимента: | Исследование процессов культивирования клеток различных видов |
Цель эксперимента: |
Исследование процессов культивирования клеток микроорганизмов, животных и человека в условиях микрогравитации для получения концентрированной биомассы с высоким содержанием клеток, обеспечивающих повышенный выход целевых БАВ. |
Описание эксперимента: |
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. |
Новизна эксперимента: |
Исследования не имеют отечественных и зарубежных аналогов. |
Научная аппаратура: |
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». |
Ожидаемые результаты: |
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. |
Полученные результаты: |
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. |
Сроки проведения: | 2009-2024 гг. |
Состояние эксперимента: | Реализуется |
Организация постановщик: | ОАО "Биохиммаш" |
Организации участники: | РКК «Энергия», ОАО "Биопрепарат", ГНЦ ВБ «Вектор», ЦПК им. Ю.А. Гагарина |
Научный руководитель: | Крашенинникова Т.К., ОАО «Биохиммаш», с.н.с., к.б.н. |
Публикации по эксперименту: |
Список публикаций в процессе редактирования. |
Последнее обновление: | 04.06.2019 |
Задачи эксперимента: |
• Проверка правильности сделанных предположений о преимуществах проведения процессов культивирования в условиях микрогравитации. • Исследование влияния факторов полета 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. |
Постановщики эксперимента: | Синицын А.Н. |