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生物卫星成微重力实验又一解法,以色列
SpacePharma
打造微重力芯片实验室【Space Medicine系列案例】
2022-11-03
·
动脉网
我们的征途是星辰大海。600年前的大航海时代,我们造船扬帆跨越大洋;600年后的大航天时代,我们搭乘火箭飞船遨游太空。现如今,人类的太空活动日益频繁。大航天时代,无数航天机构向太空发射卫星,载人航天工程也变成司空见惯的太空活动。现在的我们正处于卫星密集发射前期,预计未来十年地球近地轨道将部署近6万颗卫星,商业发射需求快速增长。卫星发射、火箭回收、航空遥感,都只是太空金矿的冰山一角。当人类社会的生产活动不断向太空延伸时,生命科学、材料制造等医疗和工业产业成为太空商业具有潜力的重要部分。太空独特的微重力环境不仅为生命科学行业带来新的希望,同时也为打造太空工厂创造出不可替代的优势。2015年被认为是中国民营商业航天的元年,以翎客、
蓝箭
、零壹为代表的中国第一批民营商业火箭公司开始创立。2016年,开创国内微重力实验商业化先河的天仪研究院成立,一经成立便获得千万人民币天使投资。2017年,天仪研究院联合中科院和以色列微重力芯片实验室平台SpacePharma,在印度搭载“PSLV-C37”运载火箭,成功发射中国首颗微重力化工实验卫星“陈家镛一号”(DIDO-2)。自2016年开始,
中国科学院过程工程研究所
就与以色列
SpacePharma
公司开展合作。目前,在已发射的“陈家镛1号”上,已针对多相混合和多晶型药物结晶等项目进行了实验。
SpacePharma
是以色列生物载荷装置领域的先行者。2016年,
SpacePharma
就将以色列首个微重力实验立方星送入太空。迄今为止,已完成7次太空任务。一个人口不足的中东小国以色列,何以入局大国航空商业开发领域?SpacePharma如何在以色列航天商业布局中占据重要角色?我们又是否会有如同
SpacePharma
一样的航空企业出现?以色列首个微重力实验平台
SpacePharma
是一家2012年成立于以色列的微重力实验平台公司,是以色列首家致力于提供微重力实验平台的科技公司。目前其总部设于美国加利福利亚,在瑞士和以色列均设有办事处。
SpacePharma
致力于用芯片实验室为研究人员提供微重力实验环境。Yossi Yamin是
SpacePharma
的创始人兼首席执行官。Yossi 毕业于
特拉维夫大学
,拥有在美国、以色列和加拿大执行太空开发项目超过30年的经验。他曾在以色列卫星部队工作,7次指挥卫星发射。Shimon Amselem担任
SpacePharma
的首席科学官,是耶鲁撒冷希伯来大学药理学博士。
Shimon
在制药行业有超过25年的经验,担任
Shulov Innovative Science
、
Marval Pharma
等多家制药公司的科学顾问。2007年,Shimon创办了
Nextar ChemPharma Solutions
,这是一家药品开发外包公司。在微重力环境下,细胞形态和生长状况都会有所改变。
SpacePharma
利用其独有的芯片技术,帮助研究者在医药学、生物科技、材料化学以及营养工业等领域开展研究,加速催化更多科技突破。 微型、无人化、远程控制的芯片实验室微重力实验的进行通常有几种方案。一是将实验室送入国际空间站,二是地球上进行模拟微重力实验。除此之外,SpacePharma为微重力实验另辟道路——将实验室搭载在绕地小型卫星上。这样做的理由主要有两个。首先是生物化学实验往往存在腐蚀、爆炸的风险,大卫星、飞船或国际空间站以安全为首要目标,不能轻易进行这样的实验,而商用的小型卫星,则可以独立承担风险。其次是国际空间站资源有限。就拿我国空间站实验举例,尽管“天宫”空间站把生命科学和生物医药实验列为重点研究方向,但进入“天宫”进行实验仍然十分困难。截至2021年8月,“天宫”空间站已经有来自16个国家的1000多个实验项目正在排队。另外,“天宫”空间站尚未公布其商业化的计划,进行实验只能依靠排队。SpacePharma为生物化学和药物开发开发了技术驱动的微重力工具,可以通过自动化流程进行或由用户远程控制,适用基于web的平台实现近乎实时的操作控制。这种工具为研究者提供了一个可安装再多个微重力平台上的微型、无人化、远程控制的芯片实验室。微重力工具既有独立生物卫星,也有搭载空间站的实验室。目前,
SpacePharma
已经有两个系列发射项目。第一个是纳米卫星计划,目前包括
DIDO-1
、DIDO-2、DIDO-3。该项目旨在微重力条件下测试一个小型的端到端药物实验室——mGnify实验室,可以进行细菌生长、抗生素耐药性、自组装、酶反应、聚合、纳米颗粒合成、颗粒聚集动力学、乳液稳定性和结晶等实验。
DIDO-1
于2016年在SpaceX公司发射的猎鹰9号(Falcon 9)上进行,其余的状态和计划未公开。DIDO-2发射于2017年2月,也就是上文中提到的“陈家镛1号”,是一个自由轨道纳米卫星,规格为3U Cubesats。DIDO-2目前正在进行酶促反应、肽自组装、液滴聚结等实验。据公开资料显示,DIDO-3于2020年6月发射,由以色列和意大利科学院合作。DIDO-3将进行微重力对人血清白蛋白结合特性的影响、微重力对人血清白蛋白结合特性的影响、在无重力条件下重新配置DNA结构及其功能和微重力条件下细菌偶联、抗生素抗性基因的传播及其表达控制四项实验。第二个项目为Nexus 1和Nexus 2,这两个实验室被送入空间站,主要进行药物结晶、巨噬细胞的研究和包括七个人类肌肉细胞群的研究。在这些实验进行之前,SpacePharma在地面进行了多次预先准备,包括3次抛物线飞行和有机晶体的实验调整等。此外,未来
SpacePharma
还有一项由RAMON FOUNDATION提供支持的任务。实验包括微重力对人类骨骼肌肉、运动神经元、胰腺腺泡细胞分泌的影响等,是一项以色列学校的演示实验。2022年,
SpacePharma
完成发射
Axiom-1
,完成35项实验任务。生物卫星与创新药研发以色列是拥有本土卫星发射能力面积最小的国家。在商业航空的大国游戏中,以色列走在高精尖的赛道上。由于资源有限,以色列的国防科技发展理念一向秉承质量高于数量——只求高精尖,不求大而全。2019年,以色列成为继中美俄之后第四个涉足月球的国家。以色列的商业航空起步于1990年,主要是售卖其高分、轻型、微型卫星。2015年,以色列航天局(ISA)为以色列设定了一个经济目标——要占到世界航天市场份额的3%。除了售卖高端卫星外,生物制药也就成为了以色列打造太空工厂的一部分。目前,国际上仅有两个空间站运行。在空间站资源紧缺的情况下,生物化学实验搭载生物卫星进行实验成了新解法。生物卫星最开始被设计用来在外太空携带动植物进行太空实验,现逐渐用于各种生物化学和药物研发实验。如果未来技术成熟,生物卫星或许会成为太空制药工厂的主要厂房。目前,中国创新药研发力量正在快速扩张。从二级市场规模来看,在港交所、科创板或纳斯达克上市的中国生物科技公司总市值从2016年的10亿美元,飙升到2021年5月的1800亿美元。一级市场表现同样火热,2020年生物医药行业融资总金额超2000亿元。2021年,我国共发射36颗商业卫星,预计2022年将发射超过50颗卫星。2021年中国卫星总产值达4690亿元,较2020年增加了657亿元,同比增长16.29%。值得一提的是,国内商业航天公司天仪研究院已完成12次太空任务,发射21颗卫星,其中包括遥感卫星和生物科研卫星。2021年,中国首个航天商业中心落户浙江象山,中国商业航天的春天已经到来。2011年美国颁布的“沃尔夫条款”,反而激发了中国航天业的突破和发展。在未来,“天宫”空间站或许成为全球唯一空间站,这也将不断推动我国商业航空的前行,实现“让太空升级地球产业,让地球不断连接太空”。近期推荐声明:动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可,禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。动脉网,未来医疗服务平台
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