Sinh viên tốt nghiệp TXST hợp tác thực hiện sứ mệnh của NASA tới Trạm vũ trụ quốc tế (ISS)

Vào ngày 9 tháng 11 năm 2023, tên lửa SpaceX Falcon rời Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Florida và bắt đầu quỹ đạo tới Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Trong số những thứ khác, sứ mệnh “SpaceX CRS-29” đã thực hiện một cuộc điều tra hợp tác được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Texas, Đại học Bang Arizona (ASU) và NASA.

Được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Robert J.C. McLean, nhóm nghiên cứu sinh TXST bao gồm Taylor M. Ranson, Evan G. Ortiz, Aron Valdez và Amber Busboom. Một số cựu sinh viên tốt nghiệp khác, Starla G. Thornhill, Quentin DiPasquale, Shelbie Powers, Julia Widmer và Calvin Tran, cũng đã giúp đỡ.

Cuộc điều tra “Kiểm soát và tăng trưởng màng sinh học đa vi sinh vật trong chuyến bay vũ trụ” là nền tảng để biết cách chúng ta có thể bảo vệ một trong những tài nguyên quan trọng nhất trên bất kỳ phương tiện không gian nào: nước.

Như NASA tuyên bố, “Các vi sinh vật trong màng sinh học có thể trở nên kháng lại các hóa chất tẩy rửa truyền thống, dẫn đến ô nhiễm hệ thống xử lý nước và tiềm ẩn nguy cơ sức khỏe cho các phi hành gia”.

Cuối cùng, thí nghiệm có thể giúp giải quyết các mối lo ngại về sức khỏe cho các phi hành gia và hỗ trợ bảo trì máy móc trong quá trình du hành vũ trụ.

Robert J.C. McLean

McLean là giáo sư chính tại Khoa Sinh học của TXST, nơi ông cũng là nhà điều tra chính cho cuộc điều tra này. Công việc của ông tập trung chủ yếu vào các cộng đồng vi khuẩn trên bề mặt (màng sinh học) và gần đây hơn là sự tương tác của vi sinh vật trong quá trình phát triển hỗn hợp các loài.

McLean cho biết: “Đặc biệt với chương trình không gian – nếu chúng ta định du hành ngoài quỹ đạo thấp của Trái đất, chúng ta cần có khả năng giải quyết các vấn đề với màng sinh học, nếu không chúng có thể can thiệp hoặc thậm chí gây ra sự cố hoàn toàn cho các hệ thống hỗ trợ sự sống quan trọng”.

Trong sự nghiệp học thuật kéo dài 35 năm của mình, McLean đã giám sát nhiều bằng tiến sĩ và luận án. Niềm đam mê truyền đạt kiến thức của mình cho thế hệ các nhà sinh học tiếp theo được thể hiện rõ ở sự nhiệt tình cộng tác với họ của anh.

“Tôi rất vui khi có vinh dự được làm việc với các nghiên cứu sinh, cả trong phòng thí nghiệm của riêng tôi và bên ngoài.”

Taylor M. Ranson

Ranson đang theo học thạc sĩ khoa học sinh học tại TXST, nơi cô nghiên cứu vi sinh vật không gian. Cô ấy là trợ giảng, giảng dạy một phần của phòng thí nghiệm vi sinh. Là trợ lý nghiên cứu sau đại học trong phòng thí nghiệm của McLean, vai trò của cô bao gồm xử lý và chụp ảnh các tế bào sinh học khi chúng trở về từ ISS để hiểu rõ hơn về cách hình thành màng sinh học trong môi trường vi trọng lực.

Ranson cho biết: “Để làm điều này, tôi lấy tế bào sinh học chứa màng sinh học và quan sát nó bằng kính hiển vi đồng tiêu”. “Kính hiển vi đồng tiêu là một bước thiết yếu trong thí nghiệm này vì nó cung cấp phân tích trực quan về màng sinh học để đánh giá mật độ và tuổi thọ ở các thời điểm khác nhau. Sau đó, tôi loại bỏ màng sinh học khỏi các phiếu giảm giá bằng thép không gỉ và đưa các phiếu này đến kính hiển vi JEOL SEM để thu được hình ảnh về sự ăn mòn.”

Ranson cũng ghi nhận sự ghi nhận của người cố vấn của cô, McLean, vì sự tiến bộ nhanh chóng mà cô đã đạt được trong quá trình nghiên cứu và phát triển cá nhân.

“Ông ấy không chỉ quan tâm đến kết quả học tập và phòng thí nghiệm của bạn,” cô nói. “Ông ấy thúc đẩy học sinh của mình không chỉ cải thiện bản thân mà còn rèn luyện khả năng tự chăm sóc bản thân. Ông ấy nhìn thấy tiềm năng ở tôi và khuyến khích tôi tham gia thuyết trình tại các hội nghị đồng thời hỗ trợ tôi xuất bản nghiên cứu của mình. Thật sự là một đặc ân khi được làm việc bên cạnh ông ấy và học hỏi từ ông.”

Evan G. Ortiz

Ortiz hiện đang theo đuổi bằng thạc sĩ khoa học về sinh học và đóng vai trò là nhà tin sinh học cho dự án này. Ông bổ sung thêm khả năng của nhóm thông qua phân tích dữ liệu, tập trung vào phân tích hình ảnh kính hiển vi. Công việc của Ortiz với Tiến sĩ Jelena Tesic về các phép đo ăn mòn có khả năng đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện sự ăn mòn của vi sinh vật, đây là một vấn đề trị giá hàng tỷ đô la trên toàn thế giới.

Ortiz cho biết: “Sự hợp tác của chúng tôi với nhóm Phòng thí nghiệm dữ liệu của Tiến sĩ Jelena Tesic tại TXST nhằm mục đích phát triển các ứng dụng phân tích hình ảnh tiên tiến nhất”. “Cùng nhau, chúng tôi trích xuất các chi tiết từ hình ảnh kính hiển vi màng sinh học, phát hiện ra tác động của sự ăn mòn do vi sinh vật gây ra trong điều kiện bay vũ trụ. Sự kết hợp chuyên môn của chúng tôi về vi sinh màng sinh học và phân tích hình ảnh tính toán là mấu chốt để mang lại những hiểu biết mới quan trọng cho các sứ mệnh không gian trong tương lai.”

Ortiz ghi nhận chương trình sau đại học của ông ấy tại TXST vì những cơ hội mà ông đã được trao.

Ông nói: “Trong chương trình thạc sĩ của mình, tôi có đặc quyền tham gia vào nghiên cứu tiên tiến cùng với cộng đồng gồm những cá nhân thông minh và đầy cảm hứng”. “Trải nghiệm mang tính thay đổi này đã đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình sự phát triển nghề nghiệp của tôi, mang lại cho tôi nền tảng vững chắc để đóng góp hơn nữa vào sự hiểu biết của chúng ta về cuộc sống trong không gian.”

Ortiz cũng ghi nhận McLean, mô tả ông là “người tiên phong trong lĩnh vực màng sinh học”.

Ông nói: “Công việc tiên phong của ông trong sứ mệnh STS-95 năm 1998 được đánh dấu là một trong những cuộc điều tra ban đầu về tác động của chuyến bay vũ trụ đến màng sinh học”. “Tuy có vẻ vĩ đại nhưng Tiến sĩ McLean lại vô cùng khiêm tốn và dễ tính. Sự dìu dắt của ông ấy đã hình thành nên nhận thức của tôi về ý nghĩa của việc trở thành một nhà khoa học.”

Starla G. Thornhill

Thornhill đã hoàn thành nghiên cứu đại học, bằng thạc sĩ năm 2016 và bằng tiến sĩ. vào năm 2020 với McLean. Trong thời gian làm Tiến sĩ, cô đã cộng tác với Tiến sĩ Jiseon Yang, trợ lý giáo sư nghiên cứu tại ASU và hai người trong số họ đã phát triển phần lớn tất cả các giao thức thử nghiệm được sử dụng trong các thí nghiệm bay vào vũ trụ ban đầu bay trên CRS-21 (Space X21 vào năm 2020) và gần đây hơn là trên CRS-29. Hiện cô đang làm việc tại NASA.

Các thành viên khác trong nhóm

Aron Valdez gần đây đã lấy bằng thạc sĩ khoa học về sinh học và tiến hành phân tích bộ gen của các quần thể vi khuẩn hỗn hợp phát triển trên ISS trong 117 ngày. Amber Busboom hiện đang theo đuổi bằng thạc sĩ khoa học sinh học và cô chịu trách nhiệm thiết kế quy trình phản ứng chuỗi polymerase để xác định và giám sát từng thành viên của quần thể vi sinh vật gồm 5 loài thường được phân lập khỏi hệ thống thu hồi nước trong ISS. Quentin DiPasquale lấy bằng thạc sĩ khoa học sinh học vào năm 2019 và Calvin Tran lấy bằng thạc sĩ khoa học sinh học vào năm 2022. Công trình của cả hai sinh viên này cũng như công trình của Shelbie Powers và Julia Widmer đã góp phần vào nghiên cứu của McLean về màng sinh học.

Nhân sự cấp cao ban đầu liên quan đến khoản tài trợ và dự án này bao gồm:

• Robert J.C. McLean, điều tra viên chính
• Cheryl A. Nickerson, ASU, đồng điều tra viên chính
• Jennifer Barrila, ASU, đồng điều tra viên
• C. Mark Ott, Trung tâm Vũ trụ NASA Johnson (JSC), đồng điều tra viên
• Jiseon Yang, trợ lý giáo sư nghiên cứu, ASU
• Starla G. Thornhill, nhà vi trùng học, Hợp đồng Hiệu suất và Sức khỏe Con người, NASA-JSC
• Richard Davis, ASU, trợ giúp kỹ thuật quan trọng
• Sandhya Gangaraju, ASU, trợ giúp kỹ thuật quan trọng
• Alistair I.L. McLean, đã phát triển mã phần mềm để cho phép đo vi khuẩn từ dữ liệu kính hiển vi đồng tiêu

Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ lấy lại các mẫu vi khuẩn sống từ thí nghiệm bay vào cuối tháng 2.

Để biết thêm thông tin về sứ mệnh và cuộc điều tra, hãy truy cập trang web thử nghiệm hoặc trang web sứ mệnh của NASA.