Tricorder auf der Raumstation

12. Mai 2008:

Irgendwelche Trekkies dort draußen? Erinnern Sie sich an den Tricorder? Dr. McCoy und Mr. Spock hatten beide einen, und er kam immer sehr gelegen bei der "Erforschung neuer Welten ... wo niemand vorher gesehen hat." 

Auf der Internationalen Raumstation tragen die Astronauten ein experimentelles Gerät, dass sehr ähnlich aussieht: LOCAD-PTS, die Kurzform für Lab-On-a-Chip Application Development Portable Test System. Dieses mobile, biologische Laboratorium ist der erste Schritt auf dem Weg zur Entwicklung, hin zu etwas ähnlichem wie Dr. McCoy's medizinischen Tricorder.

Oben: Astronautin Suni Williams (mit wallenden "Mikrogravitations-Locken" ihrer Haare) nutzt LOCAD-PTS an Bord der Internationalen Raumstation.

"LOCAD ist wie ein Tricorder, der tragbar und schnell ist, sowie biochemische Moleküle aufspüren kann", sagt Heather Morris, LOCAD Wissenschaftlerin von NASAs Marshall Space Flight Center, und bekennender Star Trek Fan. Aber während der Tricorder so ziemlich alles konnte, vom Check der Lebenszeichen bis hin zur Entdeckung von fremden Lebensformen, ist LOCAD ein wenig spezialisierter: "LOCAD wurde speziell für die Identifizierung von Mikroben auf Oberflächen der Raumstation entwickelt."

Es ist eine Tatsache des Lebens, dass wo immer Menschen hingehen, ihnen die Mikroben folgen. Biologen schätzen, dass jeder menschliche Körper mindestens eine Trillion Mikroben beherbergt, was 2% der Masse eines Körpers ausmacht. Die meisten leben in Einklang mit den menschlichen Zellen; andere können krank machen.

LOCAD behält diese winzigen Lebensformen im Auge.

Und so funktioniert es: Ein Crewmitglied der ISS benutzt einen trockenen Tupfer und nimmt Proben von den Oberflächen, auf denen sich vielleicht Mikroben aufhalten. Danach wird steriles Wasser über den Tupfer gegossen, was die Probe verflüssigt. Der Astronaut füllt dann einige Tropfen in LOCAD. Was befindet sich in der Probe? Das System gibt innerhalb von 15 Minuten eine Antwort darauf. Die gesamte Prozedur wird vor Ort durchgeführt. Es muss nichts zurück zur Erde geschickt werden, was Zeit in Anspruch nähme, und die Gefahr birgt, dass die Probe auf dem Weg möglicherweise verschmutzt wird.

"Es ist wichtig die Bakterien auf der Raumstation zu beobachten, um so den besten Weg zu finden, sie unter Kontrolle zu halten", sagt Morris, der diese Merkwürdigkeit hinzufügt: "LOCAD kann bisher nicht zwischen lebenden und toten Bakterien unterscheiden." Niemand kann also rufen, es ist tot, Jim! "Wir arbeiten daran, diese Möglichkeit in Zukunft einzubauen."

Rechts: Heather Morris arbeitet in ihrem Laboratorium am Marshall Space Flight Center an der LOCAD Technologie.

Zusätzlich zur Fähigkeit Gram-negative1 Bakterien wie  E. coli und Salmonellen zu entdecken, warnen die neuesten Einsteckmodule, die an Bord der Shuttle Mission STS-123 zur Raumstation geschickt wurden, die Crew vor Pilzen. Da Pilze schon Elektronik auf der Russischen Raumstation MIT zersetzt hatten, wurden sie zu unwillkommenen "Gästen." LOCAD kann niedrige Konzentrationen von alltäglichen Pilzkomponenten entdecken; dies erlaubt es LOCAD Pilze auf Oberflächen zu finden, bevor sie die Chance haben sich zu teilen.  

Zum Ende des Jahres wird noch ein weiteres Modul für die Raumstation zur Verfügung stehen. Dieses kann auch Gram-positive Bakterien, wie Staphylokokken und Streptokokken, entdecken.

"Letzten Endes wollen wir ein Modul für alle Arten von Mikroorganismen und chemischen Komponenten zur Verfügung stellen", sagt Morris. "Wir wollen sogar ein System haben, dass herausfindet, welche Art von Bakterium ein Astronaut hat, wenn er krank geworden ist."

Lisa Monaco, LOCAD Projektwissenschaftlerin, erläutert ihre Vision der Zukunft: "Was wir am MSFC entwickeln kann nicht nur auf der ISS sinnvoll eingesetzt werden, sondern auch auf Missionen zum Mond und natürlich hier auf der Erde."

In den kommenden Jahren, wenn Weltraumreisen immer länger werden, wird es immer notwendiger Wege zu finden, die Gesundheit der Astronauten sowie Elektronik zu überprüfen. Als Anmerkung: Bisher wurde noch kein Astronaut auf einer Weltraummission ernsthaft krank. Die Wissenschaftler sagen jedoch, dass es im Falle einer Krankheit zu lange dauern würde, die Proben zur Erde zu schicken, sie zu testen, und eine Antwort zurück zu schicken. Mit der nächsten Generation der LOCAD Technologie wird die Diagnose schnell, einfach und vor Ort möglich sein.

Dr. McCoy, wir kommen.


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Author: Dauna Coulter | Editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA
 
 Übersetzung + Editor: Frank Erhardt (Astrolabium.Net)

Weitere Informationen

Die Gram Färbung (oder Grams Methode) ist eine empirische Methode Bakterien, aufgrund der chemischen und physikalischen Eigenschaften ihrer Zellwände, in zwei große Gruppen einzuteilen (Gram-positiv und Gram-negativ).

Die Methode ist nach ihrem Entdecker benannt, dem Dänischen Wissenschaftler Hans Christian Gram (1853 – 1938), der die Technik 1894 entwickelte, um zwischen Pneumococcen und Klebsiella pneumoniae Bakterien zu unterscheiden.

1Gram-negative Bakterien sind solche Bakterien, die einen violetten Färbestoff im Gram  Färbeprotokoll nicht  behalten. Gram-positive Bakterien behalten den violetten Färbestoff wenn sie mit einer Entfärbelösung gespült werden. Beim Gram Färbetest wird eine Gegenfärbung (normalerweise Safranin) nach dem Violett hinzugefügt, welche die Gram-negativen Bakterien rot oder pink färbt. Der Test selber ist hilfreich dabei, zwei unterschiedliche Arten von Bakterien , basierend auf dem strukturellen Unterschied ihrer Zellwände, zu klassifizieren.

Viele Arten Gram-negativer Bakterien lösen Krankheiten aus. Diese pathogene Eigenschaft wird normalerweise mit bestimmten Komponenten der Gram-negativen Zellwände in Verbindung gebracht. Speziell der Lipopolysaccharid (auch bekannt als LPS oder Endotoxin) Layer ist hier von Bedeutung. Bei Menschen löst LPS eine angeborene Immunantwort, die durch die Produktion von Cytokinen charakterisiert ist, sowie die Aktivierung des Immunsystems, aus. Entzündungen sind ein Ergebnis der Cytokin Produktion, wobei auch Gifte im Wirt entstehen können.

NASA's Future: US Space Exploration Policy

 

 
Leserkommentare
 

Kommentare

helmut
13 Mai 2008, 20:00
Die "weiteren Informationen" sind eine prima Sache, bestens geeignet das (zumindest bei mir vorhandene) Teilwissen zu aktualisieren :)
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