這種血液采樣細胞計數器小到足以在火星上使用監測宇航員的健康狀態

NASA

火星競賽已經熱火朝天。美國國家航空航天局（NASA）希望在未來十年內讓首位宇航員登陸火星：中國國家航天局、印度空間研究組織、俄羅斯航天局以及埃隆-馬斯克的 SpaceX 公司同樣希望如此。

然而，火星之行是一段漫長的旅程，其中充滿了關于星際旅行如何影響人類健康的問題。發表在《自然-通訊》（Nature Communications，https://www.nature.com/articles/s41467-024-46483-6）上的一篇論文重點介紹了一種有助于尋找答案的設備：單滴流式細胞儀rHealth One。2022 年，rHealth One被送往國際空間站（ISS）測試其在軌道上的能力，實驗結果對人類在地球和火星上的健康都有影響。

“rHealth One超出了我們的預期，”rHealth首席執行官Eugene Chan說。“[我們]把它裝在火箭上，發射時會達到九個重力加速度，而當它到達那里時，它處于零重力狀態......整個過程都完好無損，這讓我大吃一驚”。

流式細胞儀是一種重要的診斷儀器，它能用激光照射細胞，并根據光的散射方式識別不同類型的細胞。流式細胞儀在20世紀70年代得到推廣，成為通過顯微鏡觀察細胞的替代方法。

“如果你在顯微鏡下觀察血液中的細胞，你會看到紅細胞......但如果你在尋找那些更有趣的細胞類型，即白細胞及其亞型，你可能會忽略它們，因為你被其他細胞淹沒了。阿姆斯特丹大學醫學中心生物醫學工程和物理學助理教授Edwin van der Pol說："流式細胞儀真正徹底改變了這一問題。

但傳統的流式細胞儀也有缺點：它們又大又重 —— 大多數都是臺式設備，重量在20至120千克之間。這在醫療設施中并不是大問題，但要將設備發射到太空，設備的每一公斤都影響巨大。

Chan說：“我們所能做的就是將這東西的質量、體積和功率縮小100倍，使整個細胞計數器只有火柴盒大小，而且可以裝在[rHealth One]內。”rHealth One重1.5千克，長約18厘米，深13厘米，高13厘米。

為了縮小流式細胞儀的體積，rHealth One重新考慮了流式細胞儀的工程設計，將重點放在小型化上。印制電路板被切割并集成在一起，光學模塊被簡化，激光器的尺寸和輸出功率也縮小了。

van der Pol說：”將rHealth One與現在可以在市場上買到的任何流式細胞儀相比，這是一場巨大的變革。”這并非代表rHealth One是前代產品的替代品；相反，對微型化和耐用性的關注使我們重新思考如何設計流式細胞儀。

光學系統就是一個重要的例子。大多數細胞儀的光學系統都能為將來的校正和校準進行調整，而rHealth One使用環氧樹脂來固定和密封 “光學塊”，從而降低了復雜性，提高了耐用性，并防止了在零重力環境中使用時不必要的移動。

登上國際空間站后，rHealth One的任務是測量三種準備好的樣本，其中包含各種顆粒，目的是測試細胞計數器的準確性。在地球上對每個樣本進行觀察，然后在國際空間站上再次進行觀察。rHealth One的測量結果基本準確，但有一個例外：一個樣本的讀數出乎意料。

Chan說：”美國國家航空航天局的人說，嘿，這看起來不像是樣本的本來面目。也許攜帶它的宇航員把它放在了航天器的某個角落，那里更冷一點，或者更暖和一點，又或者其他什么地方。”樣本被送到約翰遜航天中心做進一步分析，結果發現 “rHealth One”的意外測量結果是準確的。有些東西 —— 具體是什么，還不得而知 —— 在運輸過程中改變了樣本。

這就說明了為什么細胞儀在太空中能派上用場。漫長的太空旅行很可能會對旅行中的宇航員以及其他生物體產生意想不到的影響。細胞分析儀為正在火星途中（或火星上）的宇航員提供了分析細胞和觀察變化的工具，否則這些變化可能會被忽視。

“它在我們的地球上也有潛力。”Eugene說：”在家庭環境中，你可以進行更多的測量，你可以捕捉更多的時間點，以確保你能捕捉到事件，不遺漏任何東西。”

RHEALTH

rHealth One的設計已經暗示了這一方向。在國際空間站上，該設備的電源和數據通過USB電纜提供給一臺運行rHealth軟件的筆記本電腦。采樣運行的原始數據點平均超過7100萬個，數據流是實時的，大約兩分鐘就能完成一次運行。

Chan說，接受癌癥治療的群體可以從中受益。癌癥治療通常需要頻繁的血細胞計數，目前必須在醫療機構進行。將細胞儀帶入家庭將使檢測更加頻繁和方便。這對患有其他需要頻繁檢測的疾病（如血細胞疾病）的人也很有用。

該設備的未來版本“rHealth Awesome”將進一步完善設計和軟件，以方便使用。“從本質上講，你可以通過一個相當精簡的應用程序獲得使用rHealth One所能獲得的所有診斷結果。”Chan說："這就是我們現在的工作，我認為我們在這方面也即將取得勝利。”

供稿：胡樂