Tina Baznik
Tina Baznik
05. septembra 2024

Doseganje zvezd: Biotehnološki patenti, izzivi in priložnosti v vesolju

Človeško raziskovanje vesolja ni zgolj znanstveni podvig na področju fizike, temveč tudi področje, ki je polno biotehnoloških inovacij. Biotehnologija igra ključno vlogo pri raziskovanju vesolja, saj lahko omogoči trajnost človeškega življenja na drugih planetih. Od kmetovanja do zdravstvene oskrbe – vsi ti procesi bodo potrebovali prilagoditve za izzive, ki jih prinaša vesolje.

Čeprav je minilo več kot 50 let, odkar je ameriški astronavt Neil Armstrong prvič stopil na Luno, se NASA pripravlja na vrnitev astronavtov na Luno s projektom Artemis III. Raziskave s predhodnih vesoljskih misij, kot je bila Inspiration4 v letu 2021, že odkrivajo biološke vplive vesoljskih potovanj na človeka, vključno z genetskimi spremembami in vplivi na kognitivne sposobnosti.

NASA načrtuje tudi misijo Artemis IV, ki bo omogočila, da astronavti bivajo v lunarni vesoljski postaji Gateway. S pogledom naprej, proti Marsu, bodo biotehnološki napredki ključni za premagovanje edinstvenih izzivov, ki jih prinaša okolje zunaj Zemlje.

Kmetijstvo v vesolju

Gojenje rastlin v ekstremnih pogojih vesolja bo ključnega pomena za ohranjanje življenja. Brez kisika, gravitacije, svetlobe, hranil in ob številnih temperaturnih nihanjih je kmetijstvo v vesolju povsem drugačno od kmetovanja na Zemlji. Primeri patentov s tega področja vključujejo:

  • Sistem za pasivno dostavo hranil (PONDS) (U.S. 10,945,389): Ta tehnologija uporablja material, ki vpija vlago in hranila ter jih prenaša do rastlin v mikrogravitacijskem okolju. PONDS rešuje težave pri oskrbi rastlin z vodo in kisikom na Mednarodni vesoljski postaji, kar bi lahko omogočilo pridelavo sveže hrane za dolgotrajne vesoljske misije.
  • Sistemi in metode za urejanje rastlinskih genov (U.S. 11,634,722): Ta patent se osredotoča na gojenje rastlin v nizkokisikovih (hipoksičnih) pogojih z uporabo genskih tehnik, kot je CRISPR. Na primer, omogoča gojenje krompirja v pogojih z nizko vsebnostjo kisika, kar je podobno razmeram v vesolju.

Priložnost: Razvoj metod za pridelavo hrane v vesolju je ključen za ustvarjanje samozadostnih prehranskih virov med daljšimi misijami. Poleg tega to prinaša možnost vzpostavitve trajnostnih habitatov zunaj Zemlje.

Farmacevtske raziskave v vesolju

Biološke spremembe v telesu med vesoljskimi potovanji zahtevajo prilagoditve pri razvoju zdravil. Nekateri primeri vključujejo:

  • Mikro-organska naprava (MOC) (U.S. 8,343,740 in U.S. 8,580,546): NASA-jevi patenti opisujejo napravo za testiranje zdravil v mikrogravitacijskih pogojih, kar pospešuje razvoj zdravil in omogoča raziskave stresorjev v vesolju.
  • 3D mineralizirani kostni modeli (U.S. 8,076,136 in U.S. 8,557,576): Ta tehnologija omogoča rast 3D tkivnih modelov v laboratoriju, kar omogoča študij kostne fiziologije v ekstremnih pogojih vesolja, kot sta mikrogravitacija in sevanje.

Priložnost: Razvoj zdravil in medicinskih postopkov za vesoljske razmere je ključen za zdravje astronavtov. Vpogledi, pridobljeni s tovrstnimi raziskavami, lahko prinesejo tudi preboje v zdravstveni oskrbi na Zemlji.

Ohranjanje hrane in fermentacija

Prilagojene metode za ohranjanje hrane in zagotavljanje hranil so bistvenega pomena v vesolju.

  • Površinsko pritrjen bioreaktor za gojenje mikrobnih celic (SABR) (U.S. 10,072,239): Ta patent omogoča izboljšanje kakovosti hrane in hranilne vrednosti v vesoljskih razmerah. Vključuje fermentacijo in odstranjevanje CO2, kar bi lahko omogočilo pridelavo hrane v vesolju in zmanjšalo potrebo po njenem prevažanju s Zemlje.

Priložnost: Napredne metode za ohranjanje hrane bodo pomembne za dolgotrajna potovanja v vesolje. Prav tako bi lahko te tehnologije prinesle revolucijo v predelovalni industriji hrane na Zemlji.

Biotehnologija celičnih kultur

Napredki v gojenju celičnih kultur lahko pomagajo pri premagovanju izzivov v vesoljskih habitatih.

  • Miniaturni bioreaktorski sistem za gojenje celic (US 9,023,642 B2): Znanstveniki na Univerzi v Houstonu so razvili mobilni bioreaktor za preučevanje odzivov celičnih kultur na stresorje, kot so zdravila, hipoksija in patogeni.

Priložnost: Raziskave mikrobnih tehnologij v vesolju lahko prispevajo k učinkovitemu upravljanju virov in obnovljivih virov energije, tako v vesolju kot na Zemlji.

Biomedicinski senzorji in diagnostika

Zanesljivi biomedicinski senzorji so ključnega pomena za nadzor zdravja astronavtov. Na primer:

  • Nanosenzorska mreža za medicinsko diagnostiko (US 10,566,089): NASA je razvila senzorsko mrežo za zaznavanje biomarkerjev bolezni, ki omogoča hitro in natančno diagnostiko v vesoljskih razmerah.

Priložnost: Takšni senzorji zagotavljajo zanesljivo spremljanje zdravja astronavtov in omogočajo pravočasne medicinske intervencije, kar bi lahko izboljšalo tudi zdravstveno varstvo na Zemlji.

Povezava med biotehnologijo in raziskovanjem vesolja ponuja številne priložnosti za inovacije. Premagovanje izzivov, ki jih prinaša vesolje, lahko spodbuja inovacije v državnem, neprofitnem in zasebnem sektorju, ter prispeva k nadaljnjemu raziskovanju zadnje meje – vesolja.

Globalna vesoljska ekonomija naj bi do leta 2035 dosegla vrednost 1,8 bilijona dolarjev, kar pomeni, da je raziskovanje vesolja šele začetek priložnosti za inovacije in gospodarski razvoj.