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Mar 14, 2024

#SpaceWatchGL Sommerlesung: Die Wunder von Mikro

Wie in Teil 3 beschrieben, wurde LambdaVision mit Sitz in Farmington, Connecticut, USA, 2009 von seiner Präsidentin und CEO Dr. Nicole Wagner und dem Mitbegründer des Chemikers Jordan Greco gegründet. Dr. Robert Birge,

Wie in Teil 3 beschrieben, wurde LambdaVision mit Sitz in Farmington, Connecticut, USA, 2009 von seiner Präsidentin und CEO Dr. Nicole Wagner und dem Mitbegründer des Chemikers Jordan Greco gegründet. Dr. Robert Birge, angesehener Lehrstuhlinhaber für Chemie an der University of Connecticut, ein renommierter Experte für die Einbindung lichtaktivierter Proteine ​​in biomolekulare elektronische und therapeutische Anwendungen, ist Mitglied des Vorstands des Unternehmens.

Bis 2022 war es LambdaVision gelungen, über 10 Millionen US-Dollar durch eine Kombination aus Biowissenschaften, Kleinunternehmen und Weltraumfinanzierungen aufzubringen. Das National Eye Institute (unter dem NIH), die National Science Foundation, das NASA SBIR & MassChallenge mit Boeing und die ISS unter dem US National Laboratory haben alle dazu beigetragen, dass dies möglich wurde. Das Unternehmen war sich schon seit einiger Zeit der Relevanz und potenziellen Vorteile von Mikro-G für seine Forschung und Ziele zur Herstellung einer künstlichen Netzhaut bewusst. Aber wie viele vielbeschäftigte Unternehmer hatten sie keine Ahnung, wie sie den Stein für einen ISS-Mikro-G-Einsatz ins Rollen bringen könnten.

Doch wie es der Zufall wollte, begann alles rund um Pizza bei der MassChallenge im Jahr 2016, einer ISSR&D-Konferenz der NASA. Als Gewinner des Wettbewerbs des NASA MassChallenge CASSIS/BOEING Tech in Space Prize beteiligte sich LambdaVision über dieses Programm an der Mikro-G-Forschung.

In Teil 2 haben wir erwähnt, wie wichtig es ist, mit einem Mikro-G-Implementierungspartner zusammenzuarbeiten, um die Nutzlast und die Schritte herauszufinden, um ein Experiment und einen Produktionsbetrieb auf die ISS zu übertragen. Wir verwiesen auf Space Tango, den Partner, mit dem LambdaVision zusammenarbeitete, und gemeinsam sicherten sie sich einen 7-Millionen-Dollar-Auftrag, um die Vorteile von Mikro-G bei der Herstellung der künstlichen Netzhaut zu erkunden.

Der NASA NRA Award und Phase II SBIR unterstützten schließlich sechs Flüge zur ISS über einen Zeitraum von zwei Jahren (2020–2022), um Prozesse im Orbit für die „schichtweise elektrostatische Abscheidung“ von Proteinen zu evaluieren und zu verbessern, die eine 200-Schicht erzeugt dünner Film. Die Finanzierung durch die NASA trägt darüber hinaus dazu bei, Prozessverbesserungen in einer Reihe von Anwendungen sowie die Testreihe auf dem Weg zur Kommerzialisierung zu unterstützen, ein entscheidender Schritt für LambdaVision.

Während die ISSR&D-Konferenz der NASA, auf der ISS-Bioprinting und Tissue Engineering erläutert wurden, LambdaVision dazu brachte, den Nutzen von Mikro-G offiziell zu artikulieren, konnte das Team gemeinsam mit Space Tango einen Vorschlag entwickeln. Die Rolle von Space Tango besteht darin, die Middleware zu entwickeln und die Logistik zu verwalten, um die Forschung und den Prototyp auf der ISS zum Laufen zu bringen. Wie in Teil 2 gesehen, werden Sie Ihr Labor und Ihre Mitarbeiter nicht zur ISS verlegen. LambdaVision war keine Ausnahme: Da das bestehende System riesig war, wurde es notwendig, den Prozess zu miniaturisieren und vollständig zu automatisieren. Die Endgame-Hardware nahm praktisch kaum mehr Platz ein als ein großer Schuhkarton.

Sie können zu festen langfristigen Kunden für kommerzielle Raumstationen werden, nicht nur für die Forschung, sondern auch für ein schönes Beispiel der Mikro-G-Herstellung.

Das Team hat viel Zeit damit verbracht, sich mit der Blasenbildung in Mikro-G auseinanderzusetzen, aber auch das haben sie gelöst. Schließlich erhielten sie ihren Machbarkeitsnachweis für die Verwendung von Mikro-G für diese künstliche Netzhaut. Und die von Space Tango entwickelte CubeLabTM-Hardware erfüllt nach eigenen Angaben vier Kriterien für die Verwaltbarkeit der ISS.

LambdaVision wird mit der degenerativen Krankheit namens Retinitis Pigmentosa beginnen, von der „nur“ eineinhalb Millionen Menschen betroffen sind. Dabei handelt es sich um eine so genannte „Orphan Disease“, und die relativ geringen Fallzahlen erleichtern die Durchführung klinischer Studien.

Zwischen 2020 und 2022 hat LambdaVision mithilfe von SBIR- und NRA-Mitteln der NASA sechs Missionen im ISS National Lab abgeschlossen: SpaceX CRS-16, NG-14, NG-15, SpaceX CRS-24, Crew 4 und Crew 5. Insgesamt ist es war ein voller Erfolg. Bei einer Mikro-G-Mission haben Sie nur eine Chance, Ihre Ausrüstung zu nutzen. Daher müssen Sie die Anzahl der Variablen, die Sie untersuchen möchten, und die Parameter des Prozesses, die Sie validieren möchten, bewusst begrenzen. LambdaVision hat Folgendes erreicht:

Die ersten drei SpaceX-Missionen CRS-16, NG-14 und NG-15 wurden durchgeführt, um die Experimente voranzutreiben.

Die 4. Mission, SpaceX CRS-24, war der entscheidende Wendepunkt:

Die fünfte Mission, SpaceX Crew 4, basierte auf den Erfolgen von CRS-24 und terrestrischen Labortests, die eine erfolgreiche Schichtung der dünnen Filme der künstlichen Netzhaut von LambdaVision gezeigt haben.

Der Schwerpunkt von SpaceX Crew 4 lag auf der Montage mehrerer künstlicher Retina-Dünnfilme in Mikro-G und dem Vergleich der Qualität der Filme mit terrestrischen Kontrollfilmen, die mit einem Duplikatgerät auf der Erde hergestellt wurden.

Das neueste SpaceTango CubeLabsTM stellt viele wichtige Fortschritte in der für die Raumfahrt erforderlichen Hardware dar. Für die Validierung wurden zwei CubeLabTM-Geräte (mit den Namen PAR04 und PAR05) mit jeweils zwei Kammern verwendet, die 200-Schicht-Filme produzieren können. Zurück im Kennedy Space Center erfolgte dann der Schritt der „Deintegration“: Das heißt, sie extrahieren den auf der ISS erzeugten dünnen Film aus ihrem Gerät und vergleichen terrestrische und weltraumbezogene Mikro-G-Filme mit der Mikroskopie, um weitere Verbesserungen zu erzielen.

Die sechste und letzte Mission, SpaceX Crew 5, führte außerdem den Zusammenbau mehrerer künstlicher Retina-Dünnfilme in Mikro-G zur Bewertung im Vergleich zu terrestrischen Kontrollen mit dem Ziel fort, die Filmhomogenität zu verbessern. Bei den sechs Missionen hat die Untersuchung die verbesserte Fluidik bestätigt. Darüber hinaus verbesserten Hardware-Upgrades die Betriebssteuerung, Komponentenredundanzen und prozessbegleitende Qualitätsmessungen, die für eine erfolgreiche Produktion im erdnahen Orbit erforderlich sind.

Das Standardprotokoll der Pharmaindustrie besteht darin, mit der Durchführung vorklinischer Tierversuche zu beginnen. LambdaVision hat diesen ersten Schritt mit der Verwendung transgener Ratten erfolgreich abgeschlossen und bereitet sich nun auf klinische Phase-1-Studien am Menschen im Jahr 2026 vor. Diese müssen rechtzeitig im Zeitraum 2024-25 eingereicht werden, sofern der Herstellungsprozess gestärkt und Toxizitätsstudien durchgeführt werden.

Klinische Studien werden traditionell in drei Phasen durchgeführt. In den meisten Fällen kann jede Phase mehrere Jahre dauern. Sobald alle drei Phasen abgeschlossen sind, wird LambdaVision irgendwann in den 2030er Jahren die erforderlichen Lizenzen und Marktzulassungen von der FDA und den zuständigen Behörden erhalten. Seit den 2000er Jahren ist dieser Prozess zwischen den USA, Europa und Japan standardisiert und es können Zulassungen in mehreren Märkten eingeholt werden, ohne dass der gesamte Prozess wiederholt werden muss. Diese Protokolle sind datenhungrig und deshalb war es für LambdaVision von entscheidender Bedeutung, sowohl die terrestrischen als auch die ISS-Daten zu maximieren.

Bei einer Micro-G-Mission haben Sie nur eine Chance, Ihre Ausrüstung zu nutzen.

LambdaVision und sein Mikro-G-Implementierungspartner Space Tango stellen ein solides Geschäftsmodell dar, da es mit dem demografischen, aber hochwertigen Markt einer seltenen Krankheit beginnt. Mit der entsprechenden finanziellen und kommerziellen Finanzierung können sie zu festen langfristigen Kunden für kommerzielle Raumstationen werden, nicht nur für die Forschung, sondern auch für ein schönes Beispiel der Mikro-G-Herstellung.

Bakteriorhodopsin-basierte Anwendungen gehen, wie Dr. Birch et al. in mehr als vier Jahrzehnten Forschung gezeigt haben, über die künstliche Netzhaut hinaus und umfassen Anwendungsfälle wie optische Datenspeicherung, assoziative Verarbeitung und neuronale Netze, optische Mustererkennung und Zerstörung chemischer/Umwelttoxine . Darüber hinaus verfügt das Bakteriorhodopsin-Protein über die Fähigkeit, Protonen orientiert und geordnet zu bewegen. Es könnte auch in Biosensoren, für die Wundheilung, Gewebezüchtung, Anti-Biofouling und alle Arten von Produkten verwendet werden, die gute Herstellungspraktiken erfordern.

Dr. Victor Buchli, ein Anthropologe und Hauptforscher, der ein internationales Forschungsteam zum Thema „Material- und Fertigungskultur auf der ISS“ leitet, hatte die Gelegenheit, die LambdaVision-Labore in Farmington, Connecticut, zu besuchen, und untersucht, was nötig ist, um etwas zu erreichen wird traditionell terrestrisch hergestellt und zu einer Orbitalstation gebracht.

Wohin steuert die Branche? Hier sind 8 Aspekte, die unserer Meinung nach für das Mikro-G-Geschäft von Bedeutung sind:

Irgendwie hat dieser Katzenschnurrbart aus den 1970er-Jahren eine Tür zu einer besseren Welt geöffnet. Lassen Sie uns Mikro-G verwirklichen.

Verweise

Aktivierung retinaler Ganglienzellen mithilfe einer biomimetischen künstlichen Netzhaut, Greco et al., 2021

Möglichkeiten für die Bioproduktion im erdnahen Orbit: Aktueller Status und zukünftige Richtungen, Giulianotti et al., 2021

Layer-by-Layer Deposition in Microgravity for Enhanced Thin-Film Production, Lawrence et al., 2022 (in In-Space Manufacturing and Resources: Earth and Planetary Exploration Applications, Wiley-VCH)

Gerichtete Evolution von Bakteriorhodopsin für Anwendungen in der Bioelektronik, NL Wagner, JAGreco, MJ Ranaghan, RR Birge (2013)

Christophe Bosquillon verfügt über einen vielfältigen beruflichen Hintergrund und ist weltweit tätig, wobei der Schwerpunkt auf der indopazifischen Region liegt. Seine Erfahrungen in Japan, Korea, Taiwan, China, ASEAN, Indien, Russland und Australien haben ihm ein tiefes Verständnis der multipolaren Realpolitik unserer Welt unter der Pax Americana vermittelt. Mit einem Hintergrund in den Bereichen Ingenieurwesen, Handel und ausländische Direktinvestitionen in Branchen, die für die Nutzung von Weltraumressourcen (Space Resource Utilization, SRU) relevant sind, wie Bergbau, Transport, Energie, Fertigung, Agrarlebensmittel, Umwelt und Digitalisierung, engagiert sich Chris für die Entwicklung von SRU-Wertschöpfungsketten, die davon profitieren die Erde. Als Führungskraft, Eigentümer, Autor und Gründer von Autonomous Space Futures Ltd verfügt Chris über umfangreiche Erfahrung in der gemeinsamen Gestaltung von Richtlinien und arbeitet an der Entwicklung von für die Gesellschaft relevanten Raumfahrtgeschäfts- und Governance-Modellen. Er ist Mitglied von NGOs, die Beiträge zur Arbeitsgruppe des UN-Komitees für die friedliche Nutzung des Weltraums (UNCOPUOS) zu Weltraumressourcen leisten. Chris trägt zur regulatorischen Klarheit in Bezug auf Aneignung, Priorität, Nachhaltigkeit und Teilen auf eine Weise bei, die nationale Interessen mit der Einbeziehung der Zivilgesellschaft in Einklang bringt, vorausgesetzt, es wird ein transparenter, ordnungsgemäßer Prozess befolgt. Wenn er sich für den Zugang zu Technologie und Weltraum für den globalen Süden einsetzt, ist Chris davon überzeugt, dass die Beteiligung aufstrebender Weltraummächte an den Weltraummärkten im Einklang mit ihrem Interesse und Engagement in der internationalen Weltraumpolitik stehen muss. Er ist davon überzeugt, dass ihre Fähigkeit, souveräne inländische Fähigkeiten mit Spillover-Potenzial zu entwickeln, ebenfalls von entscheidender Bedeutung ist. Chris interessiert sich für „Frieden durch Stärke“-Diplomatie und abschreckungsbasierte Sicherheit als Voraussetzungen für einen sicheren Zugang zum Weltraum. Er unterstützt ein souveränes Situationsbewusstsein im cislunaren Weltraum als Voraussetzung für die Bewegungsfreiheit im Weltraumbereich und eine konfliktfreie Zusammenarbeit auf dem Mond.