Vea También
 |
| Crédito: G Sai Santosh |
Investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc) y de la Organización India de Investigación Espacial (ISRO) han desarrollado un dispositivo modular y autónomo para cultivar microorganismos, que podría permitir a los científicos realizar experimentos biológicos en el espacio exterior.
En un estudio publicado en Acta Astronautica, el equipo mostró cómo el dispositivo puede utilizarse para activar y seguir el crecimiento de una bacteria llamada Sporosarcina pasteurii durante varios días, con una mínima participación humana.
Entender cómo se comportan estos microbios en entornos extremos podría aportar información valiosa para misiones espaciales humanas como "Gaganyaan", la primera nave espacial tripulada de la India, cuyo lanzamiento está previsto para 2022. En los últimos años, los científicos han explorado cada vez más el uso de plataformas lab-on-chip que combinan muchos análisis en un único chip integrado para este tipo de experimentos. Pero el diseño de este tipo de plataformas para el espacio exterior plantea retos adicionales a los del laboratorio.
"Tiene que ser completamente autónomo", señala Koushik Viswanathan, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica y autor principal del estudio. "Además, no se pueden esperar las mismas condiciones de funcionamiento que en un laboratorio normal... y no se puede tener algo que consuma 500W, por ejemplo".
El dispositivo desarrollado por el equipo del IISc y la ISRO utiliza una combinación de LED y sensor fotodiodo para seguir el crecimiento bacteriano midiendo la densidad óptica o la dispersión de la luz, de forma similar a los espectrofotómetros utilizados en el laboratorio. También dispone de compartimentos separados para diferentes experimentos. Cada compartimento o "casete" consta de una cámara en la que se pueden mezclar bacterias -suspendidas en forma de esporas en una solución de sacarosa- y un medio nutritivo para iniciar el crecimiento pulsando un interruptor a distancia. Los datos de cada casete se recogen y almacenan de forma independiente. Tres casetes se agrupan en un solo cartucho, que consume algo menos de 1W de energía. Los investigadores prevén que una carga útil completa que pueda ir en una nave espacial contendrá cuatro de estos cartuchos capaces de realizar 12 experimentos independientes.
El equipo también tuvo que asegurarse de que el dispositivo fuera a prueba de fugas y no se viera afectado por ningún cambio de orientación. "Este es un entorno no tradicional para que las bacterias crezcan. Está totalmente sellado y tiene un volumen muy pequeño. Teníamos que ver si obtendríamos resultados [de crecimiento] consistentes en este volumen más pequeño", dice Aloke Kumar, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica, y otro autor principal. "También teníamos que asegurarnos de que el LED que se enciende y se apaga no genera mucho calor, lo que puede cambiar las características del crecimiento bacteriano". Utilizando un microscopio electrónico, los investigadores pudieron confirmar que las esporas crecían y se multiplicaban en forma de vara dentro del dispositivo, como lo habrían hecho en condiciones normales en el laboratorio.
"Ahora que sabemos que esta prueba de concepto funciona, ya nos hemos embarcado en el siguiente paso: tener listo un modelo de vuelo [del dispositivo]", dice Viswanathan. Esto incluiría la optimización del espacio físico que puede ocupar el dispositivo y su rendimiento bajo tensiones como la vibración y la aceleración debida a la gravedad.
Según los investigadores, el dispositivo también puede adaptarse para estudiar otros organismos, como los gusanos, y para experimentos no biológicos. "La idea era desarrollar una plataforma modelo para los investigadores indios", explica Kumar. "Ahora que la ISRO se embarca en una ambiciosa misión espacial humana, tiene que aportar sus propias soluciones, hechas en casa".
Fuentes, créditos y referencias:
Shreyas Kallapur et al, Microbial analysis in space: Modular device for biological experiments in microgravity, Acta Astronautica (2021). DOI: 10.1016/j.actaastro.2021.08.016