Microfluídica no espaço para detectar assinaturas de vida extraterrestre e monitorar a saúde dos astronautas

Mar 07, 2024

Recurso de 15 de junho de 2023

Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

verificado

publicação revisada por pares

fonte confiável

revisar

por Thamarasee Jeewandara, Phys.org

Em um novo relatório agora publicado na npj Microgravity, Zachary Estlack e uma equipe de pesquisa em engenharia mecânica e ciências espaciais da Universidade de Utah e da Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveram um analisador orgânico microfluídico para detectar assinaturas de vida fora da Terra e monitorar clinicamente saúde dos astronautas. A equipe realizou extensos testes ambientais em diversas atmosferas gravitacionais para confirmar a funcionalidade do analisador e seu nível de prontidão tecnológica.

Os cientistas planetários simularam ambientes lunares, marcianos, condições de zero e hipergravidade normalmente encontradas durante um vôo parabólico para confirmar a funcionalidade do analisador microfluídico. Os resultados do estudo abrem caminho para a integração de instrumentos microfluídicos em uma série de oportunidades de missões espaciais.

A microfluídica apresenta uma grande inovação técnica para a pesquisa biomédica in vitro. O conceito também é adequado em astrobiologia para análises de assinaturas biológicas em voos espaciais, regulando volumes de fluidos em escala nano/micro em investigações bioquímicas altamente sensíveis, enquanto mantém uma pegada física menor. Como resultado, os instrumentos em miniatura são especificamente apelativos para analisar impressões biológicas de vida extraterrestre.

Cientistas planetários já reuniram e estudaram em profundidade amostras de gelo das luas de Saturno e de Júpiter, Encélado e Europa, com dispositivos microfluídicos. Tais instrumentos analíticos também são úteis para monitorar a saúde da tripulação de voo. Embora os sistemas de bioanálise microfluídica ainda estejam em desenvolvimento, os bioengenheiros pretendem melhorar sua sensibilidade gravitacional e eficiência energética para exploração espacial in-situ reconfigurável e compacta.

Estlack e colegas desenvolveram um sistema analisador orgânico microfluídico (MOA) com um conjunto de microondas programável (PMA) integrado ao lado de microcanais de vidro e um sistema de detecção de fluorescência induzida por laser (LIF). Durante o desenvolvimento do analisador orgânico, eles se concentraram em um sistema de instrumentos de formato de voo de nível de prontidão tecnológica para avaliar a maturidade do dispositivo para comercialização, conforme apropriado para voos espaciais, para identificar os analitos de interesse.

Este trabalho lança luz sobre os resultados dos dois primeiros voos de uma série de cinco voos de microgravidade, para avaliar o desempenho da microfluídica sob microgravidade. Os arranjos de válvulas microfluídicas auxiliaram na preparação e regulação de amostras dentro do instrumento, para rotular, incubar e entregar amostras automaticamente a um chip de eletroforese capilar integrado e detectar fluorescência induzida por laser na mesma configuração. No total, o instrumento integrou um analisador orgânico microfluídico, um conjunto de analisadores de microválvulas contendo um chip integrado para detecção de fluorescência induzida por laser e um conjunto de sensores.

A equipe de pesquisa estudou os parâmetros funcionais gerais durante o voo para garantir que todos os ambientes de teste fossem monitorados e regulamentados. À medida que a simulação do avião subia, a pressão caiu e resultou em uma queda geral na temperatura, o que influenciou o instrumento microfluídico. As alterações nos parâmetros operacionais, no entanto, tiveram impacto mínimo no desempenho geral do instrumento.

Estlack e a equipe conduziram análises de vazão durante os períodos lunar, marciano e de hipergravidade do voo. Eles notaram mudanças no refluxo inicial e na taxa de pico de fluxo com o aumento da gravidade. Os resultados das simulações mostraram que o ambiente gravitacional teve uma influência mínima no desempenho do instrumento.