로카드

LOCAD
LOCAD-PTS 팀 식별자

LOCAD(Lab-on-a-chip Applications Development) 요소는 NASA의 관련 Lab-on-a-chip 프로젝트 모음입니다.이 프로젝트는 우주 탐사와 관련된 세 가지 영역에서 통합 랩 온 칩 제품을 개발한다.환경 제어 및 생명 시스템 지원(ECLSS), 의료 시스템 및 원격 탐색.NASA는 NASA 마셜 우주비행센터와 국제우주정거장(ISS)에서 이 프로젝트와 관련된 활동을 수행한다.

휴대용 테스트 시스템

LOCAD-PTS는 현재 ISS에 탑승하고 있다.

Lab-On-a-Chip 애플리케이션 개발 – 휴대용 테스트 시스템(LOCAD-PTS)은 ISS에 탑재된 미생물 모니터링을 위한 휴대용 장치다.[1]찰스 리버 연구소(Charles River Laboratory)가 제약 및 의료 산업에서 사용하기 위해 개발한 Endosafe-Portable Test System(Endosafe-PTS)에서 발전했다.[2]2004-2005년 찰스 리버 연구소는 카네기 과학연구소, BAE 시스템즈, 제이콥스 테크놀로지 등 NASA 마셜 우주비행센터와 협력하여 우주 비행을 위한 Endosafe-PTS 장치(및 샘플 처리 시스템)를 개조했다.LOCAD-PTS 프로젝트는 NASA의 탐사 시스템 임무 책임자(ESMD), 탐사 기술 개발 프로그램(ETDP), 특히 첨단 환경 모니터링 및 제어(ADMC)의 산하에 상당 부분 자금을 지원받아 왔다.[3]

LOCAD-PTS 카트리지.

기기 자체(또는 판독기)는 무게가 2.2파운드이며, 분광도계, 히터 및 펌프를 결합한 것으로, 서로 다른 미생물 분자를 검출하기 위해 여러 개의 교환 가능한 카트리지로 작동된다.ISS에는 엔도톡신, 글루칸, 리포티초산 등 세 가지 미생물 분자를 검출하기 위한 세 가지 LOCAD-PTS 카트리지가 있다.이 세 가지 분자는 주로 그램 음성 박테리아, 곰팡이, 그램 양성 박테리아에서 발견된다.편자 게 리물러스 폴리페모스에서 유래한 리물루스 아메보시테 리세이트(LAL) 효소 캐스케이드(cascade)에서 내독소와 글루칸이 검출된다.요나크게에서 추출한 프로페놀산화효소(PPO) 효소 캐스케이드(Cancade)로 지질초산이 검출된다.작은 신호의 증폭에 의해, 이 효소 캐스케이드는 매우 적은 양의 시작 미생물 물질을 검출할 수 있다.우주비행사는 우주선 표면에서 표본을 채취해 내독소 없는 물에 녹여 미세중력 LOCAD-PTS로 정량적으로 분석할 수 있다.ISS에 탑승한 전통적인 문화 기반 방법은 며칠이 걸리고 지상의 과학자들에 의한 보다 심층적인 분석을 위해 종종 샘플을 지구로 반환해야 한다.

수니 윌리엄스는 ISS에 탑승한 LOCAD-PTS와 함께 표면 샘플을 분석한다(2007년 3월 31일).

LOCAD-PTS는 2006년 12월 9일 우주왕복선 Discovery STS-116을 타고 ISS로 발사되었다.ISS에 탑승한 지 4개월의 보관 기간을 거쳐 2007년 3월 31일 탐험대 14/15 비행 엔지니어 수니 윌리엄스가 유니티 내 표면을 분석하기 위해 처음 사용하였다.[4]그 이후로, LOCAD-PTS는 국제우주정거장 전역의 미생물 물질을 감시하기 위해 원정대 16–Expedition 18의 승무원들에 의해 광범위하게 사용되어 왔다.LOCAD 팀은 NASA 마셜 우주 비행 센터에 있는 NASA 페이로드 운영 및 통합 센터(POIC)의 콘솔에서 ISS에 탑재된 LOCAD-PTS의 각 운영을 지원했다.LOCAD-PTS는 국제우주정거장에서 2009년 10월까지 20명의 우주비행사 마이크 배럿과 팀 코프라에 의해 계속 사용될 것이다.

ISS 운영의 1단계는 2007년 3월부터 2008년 2월(Expedition 14–16) 사이에 이루어졌는데, 이때 LAL 카트리지는 ISS 내 표면의 내독소 검출에 사용되었다.[5][6][7]이전에 ISS 표면에 있는 대부분의 박테리아가 그램 양성이었다는 징후에도 불구하고, 엔도톡신은 ISS 전체에 분포하는 것으로 밝혀졌다.[8]엔도톡신은 전체 표면 부위의 50%에서 검출됐으며 운동, 위생, 수면 및 식사 장소 내 표면에서 흔히 발견된다.배양 접점 슬라이드 방식으로 콜로니얼 성형 장치(Colony Forming Unit, CFUs)가 관찰된 모든 지표면에서 엔도톡신이 검출되었다.베타-1,3-글루칸 검출용 LAL-글루칸 카트리지는 2008년 3월 우주왕복선 STS-123을 타고 ISS에 발사됐다.이러한 카트리지를 사용한 예비 결과는 엔도톡신에서 관찰된 것과 유사한 패턴을 보였지만 글루칸은 더 높은 수준에서 발견되었고 ISS 전체에 훨씬 더 널리 퍼져 있는 것으로 밝혀졌다.[9]2008년 11월 14일 STS-126에 탑승한 ISS에 리포티초산 검출용 Gram+ 카트리지가 발사되었다.이러한 카트리지로 테스트는 Expedition 18~20 동안 수행되었다.

현장 테스트 및 과학적 탐험

NASA 사막 RATS의 유성 크레이터에서 모의 표면 외부 차량 활동(EVA) 중 LOCAD-PTS 면봉 시스템 시험(2005년 9월)

LOCAD-PTS가 우주로 발사되기 전에 포물선 비행을 사용하여 시뮬레이션된 미세중력에서 광범위하게 시험하여 계측기의 공칭 기능 및 샘플 취급 절차를 검증했다.[10][11]그것은 또한 지구의 극한 환경에서의 미생물 생물을 연구하기 위한 과학적 탐험에 몇 년 동안 사용되었다.이러한 극심한 환경은 높은 북극(80N 위도)에 캄차카, 최단 동쪽 러시아에서 Russian-NASA 우주 생물학 연구소 중 NASA-sponsored 북극 화성 아날로그 스발바르 원정(AMASE)[12][13][14][15]화산(주요 관심 지역)2004년 Expeditions과 2006,[16][17]애리조나의 나사는 사막 연구 동안 사막 중에 스발바르를 포함했다.기술 연구2005년과 2006년의 (Desert RATS)[18][19][20]와 NASA 익스트림 환경 미션 오퍼레이션(NEEMO) 중 플로리다 키스의 수중 서식지 아쿠아리우스([21][22]Aquarius)가 우주비행사 페기 위튼과 에베레스트 산을 지휘하고 있다.[23]

LOCAD-PTS is a technology supported within NASA's Advanced Environmental Monitoring and Control (AEMC) Program, which is in turn, supported by the Exploration Technology Development Program (ETDP) of NASA's Exploration Systems Mission Directorate (ESMD). All technologies within AEMC have been reviewed by the National Research Council and LOCAD-PTS현재 궤도에서 2년 이상 활동한 경험이 있다.[24]

LOCAD-PTS 탐색

Jake Maule은 발사 전(2008년 12월 9일) S6 트러스 기지에 난간을 박살낸다.
Jake Maule은 LOCAD-PTS를 사용하여 39A 패드의 미생물 조사(2009년 8월 7일)를 수행한다.

LOCAD-PTS 탐험은 NASA의 과학선교국(Science Mission Directorate)의 달과 화성 아날로그선교활동(MMAMA) 프로그램이 후원하는 ISS 실험이다.[25]BAE 시스템즈, 찰스 리버 연구소(CRL), NASA 존슨 우주 센터(Astronaut Office, Crew and Thermal Systems Division, Astronaut Office, Crew and Thermal Systems Branch), NASA 케네디 우주 센터, NASA 마셜 우주 비행 센터 등이 협업한 것이다.이 실험의 목적은 달과 화성의 인간 탐사에 대비해 발사 전후에 인간 우주 비행과 관련된 생물학적 물질의 확산을 감시하고 문서화하는 절차를 설계하고 실험하는 것이다.LOCAD-PTS 탐사 실험은 달과 화성 아날로그 탐사 활동(MMAMA) 프로그램에 따라 NASA의 과학 임무 책임자(Science Mission Directorate, SMD)가 자금을 지원했으며 ISS에 탑재된 최초의 SMD 지원 실험이다.

ISS 우현 S6 트러스 섹션은 2008년 10월과 2008년 12월에 LOCAD-PTS와 함께 분석되었으며, NASA 케네디 우주 센터의 우주정거장 처리 시설(SSPF)에 위치했으며, 우주왕복선 디스커버리 STS-119의 발사 이후 우주에서 다시 분석되었다.

S6 트루스는 2009년 3월 19일 스티브 스완슨(EV1)과 리처드 R에 의해 첫 번째 우주 유영을 하는 동안 우주에서 촬영되었다. 아놀드(EV2)이 '스왑'은 우주복 장갑으로 간접적으로 행해졌다.장갑 자체는 탐사대 18 비행 엔지니어 샌디 매그너스(Sandy Magnus)에 의해, LOCAD-PTS와 함께, EVA 전후에 모두 ISS 내부에서 면봉되었다.이후 2009년 3월 21일 비행일에 마그누스에 의해 ISS에 탑재된 면봉 샘플이 분석되었다.이 실험은 인간 우주 비행에서 EVA 승무원들이 EVA보다 먼저 미생물을 직접 확인한 최초의 실험으로, STS-119 승무원들이 STS-119 당시 우주에서 온 화상 회의에서 오바마 대통령에게 언급한 바 있다.[26]이러한 유형의 절차는 다른 행성의[27] 생명체를 찾고자 하는 NASA의 목표를 지지하기 위해 생물 물질의 확산을 감시하고 문서화하는데 필요할 것이다.

추가 LOCAD-PTS 탐색 테스트는 2009년 8월 5~8월 동안 39A번 패드의 페이로드 체인지아웃 룸에 있는 17A편 다목적물류 모듈(MPLM) "레오나르도"에서 수행되었다.또한 17A MPLM은 2009년 8월 25일 발사 예정인 우주왕복선 디스커버리 STS-128의 탑재 베이에 삽입한 후 시험되었다.MPLM 자체 외에도 RSS(Rotating Service Structure) 전체와 MLP(Mobile Launch Platform)에 대한 미생물 조사도 실시되었다.17A MPLM의 외부 표면도 STS-128 착륙 후 시험한다.각각의 MPLM은 화물 운송업자로 우주왕복선 페이로드 만에서 지구로 귀환한다.

갤러리

  • 세 가지 유형의 LOCAD-PTS 카트리지 모두에 대한 효소 캐스케이드.

  • LOCAD-PTS 팀은 NASA 임무 통제에서 ISS와 대화한다(2007년 3월 31일).

  • Greg Chamitoff는 Expedition 17 (2008년 6월) 동안 LOCAD-PTS를 사용한다.

  • Sandy Magnus는 Expedition 18 (2009년 1월) 동안 LOCAD-PTS를 사용한다.

  • Norm Wainwright (오른쪽)와 Jake Maule는 포물선 비행(2007) 동안 LOCAD-PTS를 시험한다.

  • LOCAD-PTS는 AMASE(2004) 기간 동안 북극 온천에서 미생물 생물을 분석한다.

  • 캄차카주 무트노브스키 화산 분화구에 있는 제이크 모울(왼쪽)과 얀 토포르스키(오른쪽).

  • 애리조나주 NASA 사막-RATS의 마이크 데이먼(전경)과 제이크 모울(Jake Maule)은 2006년 9월이다.

  • Jake Maule은 Pad 39A (2009년 8월 4일)에 대한 미생물 조사를 수행한다.

  • Jake Maule은 셔틀 페이로드 베이(2009년 8월 7일)에서 17A MPLM을 시험한다.

  • 캐리사 웨스트가 39A패드의 미생물 조사(2009년 8월 7일)를 실시한다.

참조

  1. ^ LOCAD-PTS 국제우주정거장(ISS) 페이지 "Archived copy". Archived from the original on 2009-03-27. Retrieved 2009-03-26.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  2. ^ 찰스 리버 연구소(CRL) Endosafe-PTS. http://www.criver.com/en-US/ProdServ/ByType/Endotoxin/rapidtestingmethods/Pages/Endosafe-PTS.aspx
  3. ^ NASA의 AEMC(Advanced Environmental Monitoring and Control) 프로그램 : CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
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  5. ^ J. Maule, N. Wainwright, A.스틸, 엘 모나코, H. 모리스, D.건터, M. 데이먼, M.웰스(2009년)."국제우주정거장(ISS)에 탑재된 빠른 문화 독립 미생물 분석"우주 생물학, 보도 중
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외부 링크