对国际空间站上紫外可见分光光度计的分析研究

    1引 言

    我国在神舟三号上进行了细胞培养实验。实验过程中细胞的一些代谢产物极富研究价值，甚至有可能用于提炼药物；但是由于没有在线检测仪器，这些代谢产物在实验过程中得不到及时分析，只能等飞行结束回收样品再对样品进行分析。这样实验过程对于研究者来说就是一个“黑匣子”，只能知道实验的初态和末态，而对于细胞反应过程中有用产物，则没有一个对其进行定性定量的分析检测手段。

    分光光度法是一种动态分析和无损检测方法，利用此方法可在线检测物质的吸收特性，从而获得物质定量信息。下表为一些常见样品的特征吸收波长：

    溶液的特征吸收波长落在 200nm~760nm 紫外可见光波长范围内，这是由分子吸收光谱的物理性质决定的。分光光度法利用这一性质对物质进行分析检测。

    紫外可见分光光度计是基于分光光度法的分析仪器。2008年 2 月 7 日“，亚特兰蒂斯”号航天飞机搭载着由欧空局研制的“哥伦布”舱升空，“哥伦布”舱被成功的在国际空间站上进行了安装。本文针对“哥伦布”舱内生物实验室机柜（Biological laboratory）上的紫外可见分光光度计进行分析研究。

    1生物实验室机柜简介

    生物实验室机柜专为微重力下开展微生物、细胞、植物等生物学实验而设计。

    机柜的左半边为自动部分，右半边为手动部分。航天员通过机柜的右半部人工加载具体的生物学实验载荷。在具体实验载荷加载完毕后，机柜的左半部分可以进行一些列的自动化操作，为生物学样品提供环境控制并对一些实验过程产生的液体样品进行实时在线的分析和观测。在生物实验室机柜顶部，有两台自动分析仪器：一台显微镜（microscope），一台紫外可见分光光度计（UV-Vis spectrophotometer）。

    1.1实验培养箱

    如图 1 所指示，实验培养箱（Incubator）位于机柜的左半机柜的中间部分，属于自动化操作部分。

    实验培养箱内共有2个离心机转子，在转子上面安装了6个标准的实验容器（Experiment Con－tainer）。

    具体的生物学实验就是在这样一个个实验容器内进行的。每个实验容器上都有温度和压力传感器，电源和数据接口，空气过滤接口。实验容器上这些丰富的资源保证生物学实验的正常开展^[1]。如图2在实验容器的底部平面还有一些为操作机构（HandlingMechanism）定制的接口，例如一些能对实验容器注入水和营养液的隔膜、一些能被操作机构推拉旋转工具操作的接口。操作机构通过这些接口将实验过程液体自动转移到紫外可见分光光度计，再由紫外可见分光光度计对液体进行自动分析。