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L+150: Nanopartikel gegen Knochenverlust?

Hey, ich habe nicht vergessen, dass ich versprochen hatte, euch vom NATO Experiment zu erzählen!

Am Mittwoch schloss ich das NATO Experiment ab, indem ich die Container aus den Kubik Brutkammern entfernte und sie in den MELFI Gefrierschrank verfrachtete, sodass sie gefroren bleiben, bis Forscher am Boden sie bekommen und ihre post-Flug Analysen durchführen können.

Der volle Name des Experimentes lautet Nanoparticles and Osteoporosis (Nanopartikel und Osteoporose) und, wie Osteo-4 im letzten Logbucheintrag, untersucht es die Knochen. Während Osteo-4 allerdings die Mechanismen untersucht, die bei uns in der Schwerelosigkeit zu Knochenverlust führen, betrachtet NATO, was wir dagegen tun können und insbesondere, ob ein bestimmter Typ von Nanopartikeln effektiv dem Knochenverlust entgegensteuern kann.

Nun, es ist nicht direkt offensichtlich, aber Knochen ist lebendes Gewebe, das kontinuierlich zerstört und wieder aufgebaut wird. Zellen namens Osteoklasten zerstören Knochen, andere namens Osteoblasten produzieren neuen. Solange Zerstörung und Produktion in der Waage bleiben, ist alles in Ordnung. In der Schwerelosigkeit jedoch ist diese Balance gestört und die Osteoklasten gewinnen. Das Selbe passiert bei Leuten, die unter Osteoporose leiden, leider ein häufig auftretendes Problem.

NATO untersucht unter künstlichen Bedingungen die Effekte des Hinzufügens von verschiedenen Dosen von „Strontium beinhaltenden Hydroxyapatit-Nanopartikeln“ (strontium-containing-hydroxyapatite-nanoparticles), nHAP-Sr. Einige Studien am Boden legen nahe, dass das Hinzufügen von nHAP-Sr effektiv die Osteoklaten am Zerstören der Knochen hindern könnte, was eine bevorzugtere Balance im Zerstörungs-/Produktionszyklus fördern würde. Eine vielversprechende Forschung für Astronauten im Weltraum und für die Menschen am Boden, die an Knochenschwund leiden!

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Aber es geht hier oben natürlich nicht immer nur um Wissenschaft. Wir müssen die Station am Laufen halten, was auch bedeutet, dass der Recycling-Tank in unserer Urinverarbeitungsanlage (Urine Processing Assembly – UPA) regelmäßig getauscht werden muss. Ihr seht die UPA im Bild, sie beansprucht den Deck-Raum unterhalb unserer Weltraum-Toiletten. Was von unserem Urin übrig bleibt, nachdem er in der UPA verarbeitet wurde, ist eine dichte, grüne und nicht besonders angenehm riechende Flüssigkeit namens brine, welche im Recyclingtank gesammelt wird, welcher natürlich gewechselt werden muss, sobald er voll ist.

Ich beendete den Tag jedoch mit einem weiteren coolen Experiment namens Fadenwürmer Muskeln (Netode muscle). Davon erzähle ich euch beim nächsten Mal!

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(Trad IT)  Traduzione in italiano a cura di +AstronautiNEWS  qui:
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(Trad FR) Traduction en français par +Anne Cpamoa ici:
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(Trad ES) Tradducción en español por +Carlos Lallana Borobio aqui:
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Alle Bilder © ESA/NASA

L+149: Die BRICs entspannen sich bei -98°C

Und ein weiterer Tag Wissenschaft hier auf dem Außenposten der Menschheit im Weltraum!

Zu allererst werdet ihr froh sein zu hören, dass die BRICS, von denen ich euch im letzten Logbucheintrag erzählte, sich bei -98°C in einem unserer MELFI Gefrierschränke entspannen: nachdem ich das Experiment am Montag aktivierte, verblieben die Mikrokulturen für ungefähr 24 Stunden bei Raumtemperatur, bis es dann Zeit war, sie in die Kältelagerung zu verfrachten, wo sie bleiben, bis sie zur Erde zurückkehren können.

Gestern führte ich außerdem den dritten und letzten Lauf des Osteo-4 Experimentes durch, welches letzte Woche mit Dragon kam. Es ist ein Set von drei Formen, jede drei Bioreaktoren mit Kulturen von Knochenzellen von Mäusen beinhaltend. Das Ziel ist die Untersuchung der Mechanismen der Mechanotransduktion, was prinzipiell bedeutet, dass das Knochengewebe mechanische Kräfte „spürt“ und mit einem bestimmten Verhalten reagiert. Vermutlich verlieren wir deshalb Gewicht im Weltraum: in der Schwerelosigkeit entsteht nicht viel Belastung auf das Skelett, also ist die Reaktion unseres Körper, Knochenmasse abzubauen. Wenn wir unseren Körper nur davon überzeugen könnten, dass wir in einigen Monaten wieder zurück auf der Erde sind und all die Knochenmasse wieder gebraucht wird! Wir versuchen, dieses Signal zu senden, indem wir mechanische Kräfte auf unsere Knochen ausüben, indem wir täglich an einer Maschine trainieren – ARED – welche Gewichtheben simuliert.

Wie auch immer, zurück zu unserem Experiment: Ziel ist es, die Genexpression in Osteozyten in der Schwerelosigkeit zu untersuchen: und zwar aus dem Grund, weil Osteozyten – die häufigsten Zellen in Knochen – die mechanischen Sensoren des Knochens sind. Sie sind für das Fühlen von mechanischen Belastungen und das Veranlassen von entsprechenden biologischen Reaktionen verantwortlich. Wie dieser Mechanismus funktioniert, ist allerdings immer noch etwas ein Geheimnis. Hier kommt Osteo-4 ins Spiel!

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Mein Beitrag daran war, die Bioreaktoren aus den Formen zu entnehmen, die Luftführung zu rekonfigurieren, um alle Schleifen zu entfernen und die Bioreaktoren anschließend in die Kältelagerung zu verfrachten. Was es etwas mühseliger machte, als es üblich gewesen wäre, lag daran, dass ich – wie ihr im Bild sehen könnte – im mobilen Handschuhkasten arbeiten musste… mein alter Freund vom Fruchtfliegen Experiment, ihr erinnert euch?

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(Trad IT)  Traduzione in italiano a cura di +AstronautiNEWS  qui:
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Alle Bilder © ESA/NASA

L+148: Zeit für Wissenschaft mit künstlichen Muskeln

Ein arbeitsreicher Tag voll Wissenschaft und Logistik heute für mich, um die Woche zu beginnen.

Das Entladen von Dragon geht weiter, gestern hatte ich eine Stunde Transferarbeiten auf meinem Zeitplan. Wenn man sich Dragon so anschaut könnte man meinen, wir hätten bereits einigen Fortschritt beim Entladen gemacht, in Wirklichkeit haben wir aber etwas gemogelt. Viele Säcke haben wir ausgeladen und temporär auf der ISS gelagert, sodass wir an andere Fracht mit wichtiger Wissenschaft herankommen. Aber natürlich packen die sich nicht selbst aus…und einige davon sind groß, glaubt mir. Wir nennen sie MO Säcke und selbst in den kleinsten würde ich locker hinein passen!

Heute hatte ich außerdem mit einer speziellen Art Fracht zu tun, den Polar Kühlschränken. Sie müssen auf die ISS umgezogen werden, da sie aber von Dragon Strom bekommen und gekühlte Güter und wissenschaftliche Proben enthalten, müssen sie schnell umgezogen und wieder angeschlossen werden, um die Zeit ohne Stromversorgung zu minimieren.

Ebenfalls heute hatte ich zwei Aktivitäten für die wissenschaftlichen Experimente BRIC21 und Synthetic Muscle auf dem Plan. BRIC steht für Biological Research in Canisters (Biologische Forschung in Kanistern): ihr seht eine der BRIC Einheiten auf dem Bild.

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Dieser Ablauf untersucht Mikroben und wie sie sich an die Umwelt im Weltraum anpassen, mit besonderer Aufmerksamkeit auf der Entwicklung von Resistenz gegen Antibiotika. Ihr habt sicher gehört, dass dies heutzutage ein großes Problem im Gesundheitswesen ist und wir müssen unbedingt besser verstehen, wie Krankheitserreger resistent gegen Antibiotika werden.

Mit Krankheitserregern auf der ISS Wissenschaft zu betreiben geht mit ein paar Problemen einher, da man die Mikrokulturen mit einem Medium zum Wachstum versorgen muss: wenn die Besatzung dies manuell durchführen muss, wie es häufig der Fall ist, muss die Tätigkeit im Handschuhkasten erfolgen, um sicherzugehen, dass gefährliche Mikroorganismen eingedämmt bleiben. Hier kommt BRIC ins Spiel: mit einem speziellen Werkzeug, wie ihr es im Bild sehen könnt, können Astronauten einen Kolben drücken und damit das nötige Medium injizieren, ohne auch nur eine von drei Sicherheitsebenen zu verletzen, die die ISS Bestimmungen vorgeben. Das geht schnell und effizient!

Ich wette, ihr wollt etwas über Synthetic Muscle (synthetische Muskeln) wissen… Nun, wie sich herausstellt, brachte Dragon uns Proben eines speziellen Materials, das dazu benutzt werden kann, Muskelgewebe zu reproduzieren. Es ist ein elektroaktives Polymer: man kann es sich zusammen- und auseinanderziehen lassen, indem man verschiedene elektrische Spannungen auflegt. Das klingt für mich ziemlich nach Muskeln, oder?

Anwendungen auf der Erde finden sich natürlich im Bereich von Prothesen, wir testen aber auch, wie dieses Material sich verhält, wenn es der kosmischen und Sonnenstrahlung hier oben ausgesetzt ist, weil es möglicherweise in Robotern genutzt werden könnte, um deren Mobilität zu verbessern. Cool, oder?

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