I ricercatori dell'Indian Institute of Science (IISc) e dell'Indian Space Research Organization (ISRO) hanno sviluppato un sistema modulare, dispositivo autonomo per coltivare microrganismi, che potrebbe consentire agli scienziati di condurre esperimenti biologici nello spazio.

In uno studio pubblicato su Acta Astronautica , il team ha mostrato come il dispositivo può essere utilizzato per attivare e monitorare la crescita di un batterio chiamato Sporosarcina pasteurii per diversi giorni, con il minimo coinvolgimento umano.

Capire come si comportano tali microbi in ambienti estremi potrebbe fornire preziose informazioni per missioni spaziali umane come "Gganyaan, " La prima navicella spaziale con equipaggio dell'India, previsto per il lancio nel 2022. Negli ultimi anni, gli scienziati stanno esplorando sempre più l'uso della piattaforma lab-on-chip che combina molte analisi in un singolo chip integrato per tali esperimenti. Ma ci sono ulteriori sfide nella progettazione di tali piattaforme per lo spazio esterno, rispetto al laboratorio.

"Deve essere completamente autonomo, " sottolinea Koushik Viswanathan, Assistant Professor presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e autore senior dello studio. "Oltretutto, non puoi semplicemente aspettarti le stesse condizioni operative di un normale ambiente di laboratorio ... e non puoi avere qualcosa che tracanna 500 W, Per esempio."

Il dispositivo sviluppato dal team dell'IISc e dell'ISRO utilizza una combinazione di sensori LED e fotodiodo per tracciare la crescita batterica misurando la densità ottica o la dispersione della luce, simile agli spettrofotometri utilizzati in laboratorio. Ha anche scomparti separati per diversi esperimenti. Ogni compartimento o "cassetta" è costituito da una camera in cui i batteri ‒ sospesi come spore in una soluzione di saccarosio e un mezzo nutritivo possono essere miscelati per avviare la crescita premendo un interruttore a distanza. I dati di ciascuna cassetta vengono raccolti e archiviati in modo indipendente. Tre cassette sono bastonate in un'unica cartuccia, che consuma poco meno di 1W di potenza. I ricercatori prevedono che un carico utile completo che potrebbe andare in un veicolo spaziale conterrà quattro di queste cartucce in grado di eseguire 12 esperimenti indipendenti.

Il team doveva anche garantire che il dispositivo fosse a prova di perdite e non fosse interessato da alcun cambiamento di orientamento. "Questo è un ambiente non tradizionale per la crescita dei batteri. È completamente sigillato e ha un volume molto piccolo. Abbiamo dovuto vedere se avremmo ottenuto risultati [di crescita] coerenti in questo volume più piccolo, "dice Alloke Kumar, Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, e un altro autore anziano. "Dovevamo anche assicurarci che l'accensione e lo spegnimento del LED non generasse molto calore, che possono modificare le caratteristiche di crescita batterica." Utilizzando un microscopio elettronico, i ricercatori sono stati in grado di confermare che le spore sono cresciute e si sono moltiplicate in batteri a forma di bastoncino all'interno del dispositivo, come avrebbero fatto in condizioni normali in laboratorio.

"Ora che sappiamo che questo proof-of-concept funziona, abbiamo già intrapreso il passaggio successivo:preparare un modello di volo [del dispositivo], ", afferma Viswanathan. Ciò includerebbe l'ottimizzazione dello spazio fisico che il dispositivo può occupare e le sue prestazioni in condizioni di stress come vibrazioni e accelerazione dovute alla gravità.

Il dispositivo può anche essere adattato per studiare altri organismi come vermi, e per esperimenti non biologici, dicono i ricercatori. "L'idea era di sviluppare una piattaforma modello per i ricercatori indiani, " spiega Kumar. "Ora che ISRO si sta imbarcando in un'ambiziosa missione spaziale umana, deve trovare le sue soluzioni, fatto in casa."