这种血液采样细胞计数器小到足以在火星上使用监测宇航员的健康状态

NASA

火星竞赛已经热火朝天。美国国家航空航天局（NASA）希望在未来十年内让首位宇航员登陆火星：中国国家航天局、印度空间研究组织、俄罗斯航天局以及埃隆-马斯克的 SpaceX 公司同样希望如此。

然而，火星之行是一段漫长的旅程，其中充满了关于星际旅行如何影响人类健康的问题。发表在《自然-通讯》（Nature Communications，https://www.nature.com/articles/s41467-024-46483-6）上的一篇论文重点介绍了一种有助于寻找答案的设备：单滴流式细胞仪rHealth One。2022 年，rHealth One被送往国际空间站（ISS）测试其在轨道上的能力，实验结果对人类在地球和火星上的健康都有影响。

“rHealth One超出了我们的预期，”rHealth首席执行官Eugene Chan说。“[我们]把它装在火箭上，发射时会达到九个重力加速度，而当它到达那里时，它处于零重力状态......整个过程都完好无损，这让我大吃一惊”。

流式细胞仪是一种重要的诊断仪器，它能用激光照射细胞，并根据光的散射方式识别不同类型的细胞。流式细胞仪在20世纪70年代得到推广，成为通过显微镜观察细胞的替代方法。

“如果你在显微镜下观察血液中的细胞，你会看到红细胞......但如果你在寻找那些更有趣的细胞类型，即白细胞及其亚型，你可能会忽略它们，因为你被其他细胞淹没了。阿姆斯特丹大学医学中心生物医学工程和物理学助理教授Edwin van der Pol说："流式细胞仪真正彻底改变了这一问题。

但传统的流式细胞仪也有缺点：它们又大又重 —— 大多数都是台式设备，重量在20至120千克之间。这在医疗设施中并不是大问题，但要将设备发射到太空，设备的每一公斤都影响巨大。

Chan说：“我们所能做的就是将这东西的质量、体积和功率缩小100倍，使整个细胞计数器只有火柴盒大小，而且可以装在[rHealth One]内。”rHealth One重1.5千克，长约18厘米，深13厘米，高13厘米。

为了缩小流式细胞仪的体积，rHealth One重新考虑了流式细胞仪的工程设计，将重点放在小型化上。印制电路板被切割并集成在一起，光学模块被简化，激光器的尺寸和输出功率也缩小了。

van der Pol说：”将rHealth One与现在可以在市场上买到的任何流式细胞仪相比，这是一场巨大的变革。”这并非代表rHealth One是前代产品的替代品；相反，对微型化和耐用性的关注使我们重新思考如何设计流式细胞仪。

光学系统就是一个重要的例子。大多数细胞仪的光学系统都能为将来的校正和校准进行调整，而rHealth One使用环氧树脂来固定和密封 “光学块”，从而降低了复杂性，提高了耐用性，并防止了在零重力环境中使用时不必要的移动。

登上国际空间站后，rHealth One的任务是测量三种准备好的样本，其中包含各种颗粒，目的是测试细胞计数器的准确性。在地球上对每个样本进行观察，然后在国际空间站上再次进行观察。rHealth One的测量结果基本准确，但有一个例外：一个样本的读数出乎意料。

Chan说：”美国国家航空航天局的人说，嘿，这看起来不像是样本的本来面目。也许携带它的宇航员把它放在了航天器的某个角落，那里更冷一点，或者更暖和一点，又或者其他什么地方。”样本被送到约翰逊航天中心做进一步分析，结果发现 “rHealth One”的意外测量结果是准确的。有些东西 —— 具体是什么，还不得而知 —— 在运输过程中改变了样本。

这就说明了为什么细胞仪在太空中能派上用场。漫长的太空旅行很可能会对旅行中的宇航员以及其他生物体产生意想不到的影响。细胞分析仪为正在火星途中（或火星上）的宇航员提供了分析细胞和观察变化的工具，否则这些变化可能会被忽视。

“它在我们的地球上也有潜力。”Eugene说：”在家庭环境中，你可以进行更多的测量，你可以捕捉更多的时间点，以确保你能捕捉到事件，不遗漏任何东西。”

RHEALTH

rHealth One的设计已经暗示了这一方向。在国际空间站上，该设备的电源和数据通过USB电缆提供给一台运行rHealth软件的笔记本电脑。采样运行的原始数据点平均超过7100万个，数据流是实时的，大约两分钟就能完成一次运行。

Chan说，接受癌症治疗的群体可以从中受益。癌症治疗通常需要频繁的血细胞计数，目前必须在医疗机构进行。将细胞仪带入家庭将使检测更加频繁和方便。这对患有其他需要频繁检测的疾病（如血细胞疾病）的人也很有用。

该设备的未来版本“rHealth Awesome”将进一步完善设计和软件，以方便使用。“从本质上讲，你可以通过一个相当精简的应用程序获得使用rHealth One所能获得的所有诊断结果。”Chan说："这就是我们现在的工作，我认为我们在这方面也即将取得胜利。”

供稿：胡乐