سیستم Bioculture شکافی را برای یک سیستم اینکوبتور اختصاصی ناسا برای انجام تحقیقات سلولی و میکروبیولوژی در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) پر می کند. این ابزار با فراهم کردن قابلیت انجام تحقیقات زیست‌شناسی سلولی و میکروبیولوژی در هر مدت زمان برای محققان اصلی (PI) ، بهره مندی ایستگاه فضایی بین المللی(  ISS ) را گسترش می‌دهد. در آزمایشگاه‌های زمینی، دانشمندان برای نمونه‌برداری موقت برای تجزیه و تحلیل و تغییر محیط رشد در ظرف نمونه، کشت‌های طولانی و کوتاه مدت را با با "زیرکشت " سلول‌ها حفظ می‌کنند. سیستم Bioculture قابلیت‌های خودکار و دستی مشابهی را فراهم می‌کند تا به دانشمندان امکان انعطاف‌پذیری مشابه را برای انجام تحقیقات در ایستگاه فضایی بین المللی بدهد. سیستم Bioculture یک محقق را قادر می‌سازد تا تقریباً از هر سیستم کشت سلولی و میکروبیولوژی مورد علاقه استفاده کند، که این امکان اجازه می‌دهد تنوع گسترده‌ای از زیست‌شناسی سلولی، میکروبیولوژی، زیست‌شناسی اکتشاف، و مطالعات آزمایش دارو در ایستگاه بین المللی فضایی انجام شود. اجزای فرعی سیستم Bioculture با دستگاه های پردازش و تحلیل نمونه موجود درایستگاه فضایی بین المللی ارتباط برقرار می کند.

این سیستم از مطالعات زیست شناسی سلولی مانند:

• فیزیولوژی سلولی پایه

• ژنتیک و بیان ژن

• چرخه سلولی

• تمایز سلولی

• کشت سلولی سه بعدی

• زیست شناسی بافت

• برهمکنش میزبان و پاتوژن (باکتری و ویروس).

• عملکرد سلول های ایمنی

• فعال سازی پنهان ویروس

• مربوط به سرطان، تشعشعات، زیست‌شناسی اکتشافات دارویی بیوتکنولوژیک/تجاری، کشف دارو، و ترکیبات دارویی و تجزیه و تحلیل و آزمایش اقدامات متقابل.

این سیستم از مطالعات میکروبیولوژیکی مانند:

• فیزیولوژی میکروب های پایه و آنالیزهای مولکولی

• حدت میکروبی

• رشد طولانی مدت برای ژنتیک

• تجزیه و تحلیل اقدامات متقابل درمانی دارویی

• تحقیقات بیوفیلم.

انعطاف‌پذیری سیستم اتاق‌های زیستی و توانایی بالقوه برای استفاده از اتاق‌های زیستی موجود یا طراحی‌شده توسط PI، آزادی زیادی را برای انواع تحقیقات سلولی و میکروبیولوژیکی که می‌توان انجام داد، اجازه می‌دهد. استفاده اضافی بالقوه از سیستم Bioculture در ارتباط با تحقیقات حیوانی در ISS خواهد بود. چنین جفتی از دو سیستم تحقیقاتی به دانشمندان این امکان را می دهد که از حیوانات پرنده در ایستگاه فضایی بین المللی نمونه برداری کنند و بلافاصله نمونه را به سیستم کشت بیولوژیک منتقل کنند. کل مطالعه را می توان در ریزگرانش انجام داد. این نوع تحلیل اولین نوع خود خواهد بود. این عوارض احتمالی را از اثرات 1 گرمی به حیوانات زنده برگشتی قبل از نمونه برداری حذف می کند

.

سیستم Bioculture  ، تعداد 10 کاست انکوباسیون مستقل را فراهم می کند که فقط گاز را به اشتراک می گذارند. هر مجموعه کاست شامل پایه کاست ، کاور کاست و مجموعه مسیر جریان یکبار مصرف است. هر کاست تنظیمات دمای قابل انتخاب و کنترل نرخ جریان را که مستقل از کاست های دیگر است، فراهم می کند. گاز زیست محیطی بین همه کاست ها ، به اشتراک گذاشته می شود.

پایه کاست - محفظه سرد، محفظه انکوباتور و برد کنترلر کامپیوتر را حمل می کند. دو حلقه اورینگ مستقل برای دو سطح محتوی سیال و ذرات در هنگامی که درپوش متصل می شود.

کاور کاست  Gorefilter که بلوک های تبادل هوا را برای سیالات و ذرات فراهم می کند.

مجموعه مسیر جریان یکبار مصرف – کیسه محیط کشت، حداکثر 16 کیسه محلول جانبی برای افزودنی ها، تثبیت کننده ها، نگهدارنده ها و نمونه ها، لوله های مایعات، سیستم اکسیژن رسانی، سیستم گرمایش محیط کشت، محفظه زیستی (سازگار با فناوری بیوراکتور فیبر منفذه دار)، پمپ محیط کشت ، حداکثر 16 عدد شیرهای برقی برای نمونه گیری خودکار و تزریق مایع، یک سطح از مهار اضافی را فراهم می کند.

اتاق سرد - انتخاب نقطه تنظیم دما از محیط تا +5 درجه سانتیگراد.

محفظه انکوباتور - انتخاب نقطه تنظیم دما از محیط تا +42 درجه سانتیگراد.

پمپ - نرخ قابل انتخاب

 هر کاست همچنین دارای یک محفظه سرد برای محلول های حساس به حرارت است. کشت سلولی در یک مسیر جریان سیال نگهداری می شود که گردش محیط، گازگیری، معرفی محیط جدید و حذف محیط استفاده شده و نمونه برداری خودکار و تزریق محلول را فراهم می کند.

طرح‌های نمونه‌برداری و تزریق مسیر جریان سیال برای برآوردن الزامات تحقیقات علمی قابل تنظیم هستند. علاوه بر این، برنامه‌ریزی نرخ جریان سیال، حالت عملکرد پمپ، حجم نمونه جمع‌آوری‌شده، حجم محلول تزریق‌شده و جدول‌های زمانی خودکار رویداد را می‌توان بر اساس نیازهای تحقیق سفارشی کرد. سیستم Bioculture با متداول ترین مواد تثبیت کننده و نگهدارنده برای تحقیقات پروازهای فضایی سازگار است. علاوه بر این، مسیر جریان سیال توسط خدمه قابل دسترسی است تا امکان بررسی بیشتر انعطاف پذیری و تامین مجدد فراهم شود.

دو قابلیت مهم تحقیقات  شامل شروع کشت در مدار (خودکار یا دستی) و subculturing  دستی است. سیستم Bioculture از هر تعداد از انواع بیو محفظه پشتیبانی می کند و با اتاق های زیستی که از فناوری فیبر توخالی متخلخل به عنوان مجرای پرفیوژن متوسط ​​استفاده می کنند، سازگار است. محیط کشت از فیبر توخالی عبور می کند و سپس از طریق منافذ پخش می شود. سرعت انتشار برای تغذیه کشت ها کافی است، اما نیروهای جریان سیال کشت را در معرض دید قرار نمی دهد، که می تواند تأثیر منفی بر اثرات میکروگرانش داشته باشد.

از نظر عملیاتی، سیستم Bioculture که تحقیقات فعال را در ISS انجام می دهد، به ISS منتقل می شود و سپس باز می گردد.

سیستم Bioculture دارای یک ایستگاه Docking با ویژگی های زیر است:

• مجموعه تامین گاز قابل جابجایی - مخلوط گاز انتخاب شده با PI.
• ماژول برق
• کانکتورهای منبع تغذیه و گاز برای 10 کاست.
• پشتیبانی از عملیات همزمان اما مستقل از 10 کاست.
• ISS Express Locker معادل اندازه.
• وزن: 74 پوند (در صورت بسته شدن در قفسه ISS Express).
• توان عملیاتی (پیک): 150 وات.

از طرف دیگر، ایستگاه اتصال سیستم Bioculture ممکن است در ISS باقی بماند، با کاست‌های بدون برق، که مسیرهای جریان سیال را برای تحویل به ISS حمل می‌کنند. نمونه ها و کیسه های پر از محلول در یک کانتینر ذخیره سازی غیرفعال یا فعال مناسب به ISS منتقل می شوند. برای این سناریو، خدمه کیسه‌های پر از محلول را به لوله‌های مسیر جریان متصل می‌کنند و نمونه‌ها به محفظه زیستی در مدار تزریق می‌شوند.

منبع : https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Facility.html?#id=1049