隨著生物制藥和生物技術(shù)的迅猛發(fā)展, 人們急需找到能生產(chǎn)純度更高、產(chǎn)量更大的生物材料的方法, 以便制備更有效的藥物, 戰(zhàn)勝人類目前尚處于不治或難治的疾病。電泳是分離純化生物材料的主要手段之一。但是, 在地面上由于重力的作用, 分離過(guò)程會(huì)出現(xiàn)沉降和對(duì)流現(xiàn)象, 大大降低了分離的純度和產(chǎn)量,應(yīng)用受到很大的限制, 致使地基電泳只適用于分析和微量樣品制備。進(jìn)入航天時(shí)代以來(lái), 美、德、前蘇聯(lián)、法、日等國(guó)已經(jīng)利用空間微重力環(huán)境來(lái)消除重力引起的對(duì)流和沉淀, 改善電泳的分辨率, 提高它的制備能力, 使之成為空間生物材料制備和空間制藥的重要途徑。

   空間電泳研究可追溯到上世紀(jì)60年代。然而, 第一臺(tái)上天的連續(xù)自由流電泳(CFFE)儀, 是70年代德國(guó)KurtHann ig教授等人研制的MA-014連續(xù)自由流電泳實(shí)驗(yàn)裝置。不過(guò), 最著名的要數(shù)美國(guó)于80 年代開展的空間電泳研究計(jì)劃(EOS) 。EOS計(jì)劃從1980年開始到因“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)爆炸事件于1988年終止協(xié)議, 短短幾年間, 研制出了可連續(xù)工作12 ～ 14 h和100h的兩種電泳樣機(jī);在航天飛機(jī)上共進(jìn)行了7 次空間電泳分離試驗(yàn), 對(duì)多種蛋白質(zhì)和細(xì)胞進(jìn)行了成功的分離, 其制備量和分辨率分別比地基電泳提高了500倍和4倍, 取得了巨大成功。

   前蘇聯(lián)開展空間電泳研究也比較早。他們?cè)?span style="line-height:1.5;">在1988年發(fā)射的光子1號(hào)返回衛(wèi)星上, 用他們第一個(gè)連續(xù)自由流電泳裝置HAQ對(duì)藥用蛋白質(zhì)和多肽進(jìn)行了分離。

   日本于1992年用其空間連續(xù)自由流電泳系統(tǒng)-FFEU在國(guó)際微重力實(shí)驗(yàn)室1號(hào)(MI L-1)進(jìn)行了首次空間電泳實(shí)驗(yàn)(分離模式蛋白), 但結(jié)果不理想。1994年, 日本再次與NASA合作, 在MI L-2進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)。這次飛行試驗(yàn)比較成功, 證明了空間環(huán)境中生物大分子(如DNA)電泳分離的可行性和優(yōu)越性, 使空間電泳在生物工程方面的應(yīng)用又邁進(jìn)了一步。法國(guó)人經(jīng)過(guò)10 年的地基研究, 研制出的RAMSES連續(xù)自由流電泳系統(tǒng) , 于1994年,在MI L-2上成功地進(jìn)行了5組生物材料的分離試驗(yàn)。試驗(yàn)再次證明了藥用蛋白質(zhì)空間電泳分離的可行性。

   我國(guó)空間連續(xù)自由流電泳的研究始于80年代末, 1994年正式作為“神舟”4號(hào)飛船的一個(gè)載荷, 轉(zhuǎn)入工程研制。按計(jì)劃, 電泳儀安裝在“神舟”4號(hào)飛船的返回艙內(nèi), 其任務(wù)是用連續(xù)自由流電泳技術(shù), 對(duì)細(xì)胞色素C和牛血紅蛋白兩種模式蛋白進(jìn)行電泳分離實(shí)驗(yàn);目的是研究微重力對(duì)電泳分離的影響, 證實(shí)自主研制的電泳儀的空間運(yùn)行能力, 為我國(guó)空間電泳研究的發(fā)展及未來(lái)的空間制藥奠定基礎(chǔ)。本文將扼要地介紹A3-2型空間電泳儀的組成、特點(diǎn)和主要性能, 以及它在“神舟”4號(hào)飛船上進(jìn)行電泳分離實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

結(jié)　論

1)在“神舟” 4 號(hào)飛船上進(jìn)行空間電泳分離實(shí)驗(yàn)的A3-2型電泳儀, 是一種用于分離蛋白質(zhì)的小型、低功耗、程控操作的連續(xù)自由流電泳系統(tǒng);

2)為克服由于提供的資源有限的困難, 在電泳儀研制過(guò)程中, 突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。飛行試驗(yàn)表明, 電泳儀的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和工藝是正確的, 達(dá)到了預(yù)期的目的;

3)利用兩種有色模式蛋白進(jìn)行試驗(yàn), 在線光電檢測(cè)和回收分離產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果都證明, 在空間微重力環(huán)境下, 利用連續(xù)自由流電泳分離蛋白質(zhì)可以獲得比地面更好的分離效果。飛行試驗(yàn)表明, 我國(guó)首次進(jìn)行的空間電泳分離實(shí)驗(yàn)取得了圓滿成功。它為今后我國(guó)的空間電泳分離研究和商用生物材料的空間分離打下了良好基礎(chǔ)。