华媒：中国科学实验项目首次登上国际空间站用作基因突变研究的是两个小“魔盒”

这两个小盒子，能自动变温、自动加料、自动开始和停止实验……阀、泵、反应器一个也不少，堪称“魔盒”。

北京理工大学生命学院副教授李晓琼介绍，科学载荷的盒子中有两组12块芯片，60个通道，可以模拟人体发育过程，在空间环境下对20个基因开展聚合酶链式（PCR）反应中DNA错配规律研究。该实验项目将在国际空间站驻留一个月，这是中国空间科学项目首次进入国际空间站，实现了中美近二三十年空间领域合作“零”的突破。

去空间站做实验，却不带任何仪器？小小“魔盒”内“乾坤”几何？如何完成实验？

邓玉林介绍，“芯片实验室”的实现源自一个奇妙的发现，1999年的《科学》杂志上登载了它的原理文章——一位科学家发现，当装有红蓝墨水的管子细到微纳米级别时，二者的界面非常清晰，不会混合。

“不混合”意味着控制流体非常简单，一个拐弯就能起到“阀”的作用，泵、反应器、实验室的仪器等都可在小区域内实现。“电子芯片是将电阻、二极管等元件集成到晶圆上。‘芯片实验室’则是把微阀、微泵、微反应器都集成在芯片上。”邓玉林说。

此外，芯片设计要考虑与地面完全不同的环境，例如，太空变温剧烈，会给芯片带来巨大的压力，容易产生破裂等。面对空间辐射、复杂机制等难题，项目团队勇于创新，完成了整体实验设计、核心芯片研制等研究工作。

此次实验将在空间飞行开始后，启动“魔盒”中的微流控芯片PCR仪，让抗体基因片段在空间环境下扩增。“它们会承受γ射线、微重力等影响。”李晓琼说，“同时，地面将完成相同反应条件的对照实验。”项目组会获得在轨飞行的“DNA扩增产物”和“对照组DNA扩增产物”，测序分析后，比较两者的不同，期望能总结出空间飞行导致基因突变发生的频率、位点等规律，进而探讨空间辐射及微重力环境下的基因诱变机理。

事实上，利用“芯片实验室”，团队一个多月前已在“天舟一号”上进行过更复杂的全自动实验。那次的载荷是在芯片里模仿人体器官的环境，进行多种细胞自动共培养，是世界首例。

“芯片里还镶嵌了影像设备，”邓玉林说，“我们采用了多焦融合技术，实现自动调焦，清晰地拍下免疫细胞的迁移数量、途径和方向。”项目组最终获得的十几个G容量的照片中，甚至可以讲出一个“救死扶伤”的故事——神经细胞受伤后，发出信号募集免疫细胞，免疫细胞纷纷迁移前来“救援”。

“我们的目标是未来让我国的空间站成为国家太空实验室，希望各行业各领域都能去做实验。”邓玉林说。