Laboratorio biológico

Biolab (Laboratorio de Experimentos Biológicos) ^{[ 1 ]} es una carga útil científica multiusuario de un solo rack diseñada para su uso en el laboratorio Columbus de la Estación Espacial Internacional . Biolab permite realizar investigaciones biológicas sobre plantas pequeñas, invertebrados pequeños, microorganismos, células animales y cultivos de tejidos. Incluye una incubadora equipada con centrífugas en la que los sujetos experimentales pueden someterse a niveles controlados de aceleración. ^{[ 2 ]}

Estos experimentos ayudan a identificar "el papel que desempeña la microgravedad en todos los niveles de un organismo, desde los efectos en una sola célula hasta un organismo complejo, incluidos los humanos". ^{[ 3 ]}

Resumen  :

• BioLab proporciona un laboratorio de biología en órbita que permite a los científicos estudiar los efectos de la microgravedad y la radiación espacial en organismos unicelulares y multicelulares, incluyendo bacterias, insectos, protistas (organismos eucariotas simples), semillas y células.
• Las instalaciones del BioLab incluyen una incubadora, un microscopio, un espectrofotómetro (instrumento utilizado para medir el espectro de luz absorbida por una muestra) y dos centrífugas para generar gravedad artificial. El BioLab permite a los investigadores iluminar y observar contenedores de experimentos individuales (CE), y su sistema de soporte vital puede regular la composición de la atmósfera (incluida la humedad).
• BioLab está integrado en un único bastidor de carga útil estándar internacional (ISPR, por sus siglas en inglés) dentro del laboratorio europeo Columbus, que fue lanzado en la misión STS-122 del transbordador espacial.
• Los resultados de los experimentos de BioLab podrían tener repercusiones en la investigación biomédica en áreas como la inmunología, la farmacología, la desmineralización ósea, la transducción de señales celulares (el procesamiento de estímulos electroquímicos en las células), la reparación celular y la biotecnología.

Las instalaciones del BioLab, integradas en un único bastidor de carga útil estándar internacional (ISPR) en el laboratorio europeo Columbus, se dividen en dos secciones: la sección automatizada, o unidad central, y la sección manual, diseñada para la interacción de la tripulación con los experimentos. La unidad central, que puede operar de forma autónoma o telerrobótica (mediante comandos enviados desde tierra), consta de una incubadora grande , dos centrífugas , un microscopio , un espectrofotómetro (instrumento utilizado para medir el espectro de luz absorbida por una muestra), un mecanismo de manipulación de muestras y un sistema de almacenamiento con control automático de temperatura (ATCS) para conservar pequeñas cantidades de muestra. La sección manual consta de la Unidad de Preparación de Experimentos (EPU) , la BioGloveBox (BGB) y unidades de control de temperatura (TCU) adicionales para almacenar contenedores de experimentos (EC) y preservar muestras.

La cámara de encapsulación (CE) está diseñada para albergar diversas muestras biológicas y proporcionar una interfaz con los demás subsistemas del BioLab, como la alimentación, los datos y el soporte vital. La CE estándar mide 6 x 6 x 10  cm, mientras que la CE avanzada, con capacidad de vídeo, mide 10,8 x 15 x 13,7  cm. La incubadora es capaz de mantener las CE a una temperatura entre 18 y 40 °C con una precisión de 0,5 °C. Las dos centrífugas ubicadas en el interior de la incubadora pueden proporcionar gravedad artificial en el rango de 0,001 a 2 G (donde G es la aceleración gravitatoria en la superficie terrestre). Se utiliza una matriz de diodos emisores de luz (LED) para proporcionar iluminación de luz blanca y observación infrarroja.

El Mecanismo de Manipulación (HM) de BioLab es un brazo robótico que proporciona una interfaz entre los EC y los instrumentos analíticos de BioLab: el microscopio y el espectrofotómetro. El microscopio de BioLab, que puede ser controlado por investigadores en tierra, tiene una resolución que oscila entre 0,6 y 1,8 micrómetros (μm) con un campo de visión de 0,25 μm y 1,0 μm de diámetro, respectivamente. El espectrofotómetro, que utiliza lámparas de tungsteno y deuterio, puede analizar la luz que atraviesa la muestra en el rango espectral de 220 a 900  nm (ultravioleta, visible e infrarrojo cercano) con una resolución de 10  nm. Finalmente, el HM también permite la transferencia automatizada de muestras desde la incubadora al ATCS, que puede mantener temperaturas entre -20 y 10 °C con una precisión de +/- 1 °C.

En la sección manual, el BGB, con un volumen de trabajo de 32 L, permite manipular el equipo experimental en un entorno cerrado y controlado. Además, desinfecta el volumen de trabajo mediante una unidad de ozono (O3). La Unidad Termoeléctrica (TEU) mantiene la temperatura del aire dentro del BGB entre 21 y 38 °C con una precisión de +/- 2 °C. Por último, las dos Unidades de Control de Temperatura (TCU) permiten almacenar los insertos EC y ATCS antes y después de su uso a una temperatura ajustable entre -20 y 10 °C con una precisión de +/- 1 °C.

El Biolab estaba preinstalado dentro del laboratorio Columbus. El transbordador espacial Atlantis, en el vuelo de ensamblaje 1E de la ISS, misión STS-122 , entregó con éxito el módulo Columbus a la ISS el 9 de febrero de 2008 .

• Brinckmann E, Schiller P. Experimentos con animales pequeños en BIOLAB y EMCS en la Estación Espacial Internacional. Advances in Space Research; 30(4):809-814. 2002
• Serafini L, Vigano W, Donati A, Porciani M, Zolesi V, Schulze-Varnholt D, Manieri P, El-Din Sallam A, Schmaeh M, Horn ER. Desarrollo del hardware para el estudio de sistemas de relojes biológicos en condiciones de microgravedad, utilizando escorpiones como modelos animales. Acta Astronautica; 60:420-425 2007

• Investigación científica en la ISS
• Astrobotánica

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  Imagen de la NASA: ISS018E012153 - Instalación BioLab en el módulo Columbus. Imagen tomada durante la Expedición 18.
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  Imagen de la NASA: S122-E-008899: El astronauta de la Agencia Espacial Europea, Hans Schlegel, especialista de la misión STS-122, continúa trabajando para preparar el nuevo laboratorio Columbus de la agencia para su uso a bordo de la Estación Espacial Internacional.
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  Imagen de la NASA: ISS016E030923 - Instalación BioLab en el módulo Columbus. Imagen tomada durante la Expedición 16.

Imagen detallada de Biolab (ESA) Este artículo incorpora material de dominio público del Laboratorio de Experimentos Biológicos (BioLab) . NASA . 

• Laboratorio de Experimentos Biológicos (BioLab) - NASA
• Folleto de BioLab - ESA
• Usuarios de vuelos espaciales tripulados - ESA