光纖、水泥、扁蟲、蛋白質

　　上過太空，它們(men) 有了“超能力”

　　【科技創新世界潮】

　　◎本報記者 張佳欣

　　我們(men) 有幸生活在地球上，這是一個(ge) 有大氣保護、中等溫度且有所謂“相對正常”的重力水平的地方。如果我們(men) 到一個(ge) 條件不同的地方，日子可能不會(hui) 這麽(me) 好過。

　　例如在太空中。太空中幾乎沒有重力，人們(men) 的骨骼會(hui) 變得脆弱，甚至不知道自己是否餓了，因為(wei) 人們(men) 在沒有重力的情況下無法感覺到自己的身體(ti) 正在發生什麽(me) 變化。因此，零重力對人類來說並不友好。然而，這並不意味著一切都會(hui) 在失重狀態下“宕機”。事實上，有些東(dong) 西反而變得更強大了。

　　缺陷更少的光纖材料

　　“超純氟化物”(ZBLAN)是一種特殊光纖材料，主要用於(yu) 醫療產(chan) 品、光纖激光器和近紅外等領域，長期以來一直被認為(wei) 是太空製造業(ye) 的傑出產(chan) 品。

　　根據美國國家航空航天局(NASA)的研究，在微重力環境下製造的ZBLAN，比在地球重力作用下製造的更加光滑、清晰，還可能防止缺陷的出現。

　　據太空新聞網2月23日最新消息，美國矽穀初創公司“缺陷光子學”兩(liang) 周內(nei) 在國際空間站(ISS)上生產(chan) 了超過5公裏的ZBLAN，其目標是利用ZBLAN製造海底電纜。ZBLAN比二氧化矽(海底通信電纜中的光纖玻璃)透明得多，透明度的提高意味著信號衰減更少。未來，該公司計劃在太空中利用微重力繼續製造更多的預成型件。

　　更加堅固的微重力水泥

　　水泥是人們(men) 建房子所需的最基本材料。據2019年發表在《天文學雜誌》上的論文，ISS的宇航員首次在微重力環境中成功地混合了水泥。結果出人意料：與(yu) 地球上加工的水泥相比，空間站上加工的水泥樣品的微觀結構發生了很大變化。

　　研究人員將水泥的基本成分送到ISS，然後將水和水泥的主要礦物成分矽酸三鈣在袋中混合，通過水化過程使其硬化42天。結果表明，微重力混合的水泥確實能像在地球上一樣固化。

　　地球上的水泥由於(yu) 重力作用具有分層結構，而ISS缺乏重力，因此混合水泥的密度非常均勻，這意味著太空水泥更加堅固。同時，太空水泥存在著更多的空隙，孔隙度也會(hui) 明顯影響水泥材料的性能。這一結果標誌著人類向“在月球上就地建房”這一目標邁出的重要一步。

　　“異形”再生的雙頭扁蟲

　　第一批被送上太空的動物並不是名叫“萊卡”的流浪狗，而是一群果蠅。1947年2月20日，果蠅搭乘V-2火箭登上了臨(lin) 界太空，然後返回並存活下來。科學家試圖探索太空的輻射環境對有機體(ti) 的影響，因此選擇了在基因上與(yu) 人類相似的果蠅。今天，人們(men) 仍然用火箭運送簡單的無脊椎動物，隻是為(wei) 了看看會(hui) 發生什麽(me) 。

　　據ISS美國國家實驗室官方網站介紹，2015年1月10日，15條扁蟲通過SpaceX-5商業(ye) 補給任務發射升空。這些扁蟲被切掉頭部和尾部，安置在一個(ge) 一半充滿空氣、一半充滿水的管子裏，然後在ISS待了5周。扁蟲是種具有很強斷肢再生能力的動物，將一隻扁蟲腰斬，斷肢能分別發育成兩(liang) 個(ge) 完整的個(ge) 體(ti) 。然而返回地球後，它們(men) 發生了神奇的變化，直接從(cong) 一個(ge) 軀幹長出了兩(liang) 個(ge) 頭。

　　惶恐的科學家把扁蟲的兩(liang) 個(ge) 頭都切掉後，結果兩(liang) 個(ge) 頭又長了出來。太空永久地改變了這些扁蟲。科學家希望通過研究扁蟲上天前後的變化，了解太空環境對人體(ti) 的影響。

　　性能更強的“太空蛋白質”

　　當人們(men) 在太空中製造藥物時，藥物性能也會(hui) 變得更強大。

　　蛋白質晶體(ti) 生長實驗是太空飛行活動中的重要項目。在地麵上，受重力影響，單一純淨的蛋白質晶體(ti) 很難製成，而太空中獨特的微重力環境能讓蛋白質更加舒展、充分地結合，更好地過濾雜質，最終形成納米級、高純度、高均勻度的蛋白質晶體(ti) 。

　　NASA一直致力於(yu) ISS的蛋白質晶體(ti) 生長實驗。截至2021年，製藥公司和學術研究人員已在ISS進行了500多項蛋白質晶體(ti) 生長實驗，這是迄今為(wei) 止在空間站進行的最大的單一類別實驗。他們(men) 對蛋白質晶體(ti) 進行了修改，促進了一種治療結核病的新藥的發現，同時還找到了新的抗癌藥物輸送機製。

　　日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)也是活躍於(yu) 微重力蛋白質晶體(ti) 生長研究的機構之一。其中一項研究檢查了與(yu) 杜氏肌營養(yang) 不良症相關(guan) 的蛋白質的晶體(ti) 結構。微重力結晶研究產(chan) 生了幾種有前途的化合物，包括一種名為(wei) TAS-205的分子。

　　此外，大型製藥公司也越來越重視微重力環境下晶體(ti) 生長為(wei) 藥物研發帶來的益處。例如，默沙東(dong) 公司的PD-1藥物就源於(yu) ISS的蛋白質純化與(yu) 結晶試驗。早在2019年，默沙東(dong) 就發表研究報告稱，微重力條件下的蛋白質結晶提高了其腫瘤藥物Keytruda的效力。據今年2月最新消息，該藥物2023年銷售額已超過修美樂(le) ，成為(wei) 全球新晉“藥王”。