你知道吗？
今年1月17日
江苏师范大学科研项目实验样品
搭载“天舟七号”货运飞船
进入中国空间站梦天实验舱
在轨飞行的100多天里
这个货包承载着
江苏师范大学和北京理工大学
两个科研队伍的殷切期盼
近日
神舟十七号载人飞船返回舱
在东风着陆场成功着陆
带回的“快递”
在徐州顺利“开箱”
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“经过确认，实验样品结构及其内部微生物状态完好，生物被膜培养在轨实验取得圆满成功！”日前，在江苏师范大学分析测试中心微生物生物被膜实验室，刘伟杰教授和相关载荷工程师共同对搭乘神舟十七号载人飞船返回的生物被膜培养芯片进行拆封。随着现场近三个小时核验工作的顺利结束，该项目也正式进入了全新的研究阶段。
▲江苏师范大学刘伟杰教授
▲科研团队拆开并检查在轨实验装置
今年1月17日，实验样品搭载“天舟七号”货运飞船进入中国空间站梦天实验舱。在轨飞行的100多天里，这个货包承载着江苏师范大学和北京理工大学两个科研队伍的殷切期盼。由江苏师范大学刘伟杰教授团队构建的系列基因工程菌株搭载北京理工大学研制的生物被膜培养芯片载荷，在航天员的协助下顺利完成了本次在轨实验任务。
▲4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆
▲科研合作团队成员在东风着陆场回收在轨实验样品
生物被膜是指微生物向胞外分泌大量大分子物质（如多糖、蛋白等）将其自身包裹其中而形成的群体聚集膜状物。生物被膜对菌体可以起到良好的保护作用，使外界物质很难直接接触到微生物并对其造成伤害，也因此导致极强的耐药性。
“它就如同天然包被的膜状堡垒，广泛附着于医疗设备、工业管道等物体表面上。它可以充分保护细菌，使细菌能够抵抗诸如抗生素和清洗剂的杀灭作用，因此微生物形成生物被膜分子机制的研究成为近年来国内外的研究热点。”刘伟杰说。
刘伟杰介绍，在长期密闭的空间站环境下，形成的生物被膜生物量往往更大，三维结构也往往更复杂，这些特性会导致空间生物被膜更难彻底清除，造成空间站污染微生物反复滋生，这可能会引起设备腐蚀、威胁航天员身体健康。
因此，微生物污染与防控成为众多专家学者头疼的科学问题。
刘伟杰长期从事微生物形成生物被膜的分子机制和防控策略研究。公派至美国加州大学洛杉矶分校做联合培养博士时，刘伟杰就深刻感受到微生物通过形成生物被膜抵御外界不良生存环境的生理代谢机制非常巧妙。
2014年刘伟杰回国时，国外对生物被膜的研究已经逐渐成熟，而国内对生物被膜的研究起步相对较晚些。
“那时候我探索以腐败希瓦氏菌野生型作为研究模型起步，可以说是从零做起，前后经历8年，构建了近千株基因突变株。”刘伟杰说。
在分子生物学和生物化学实验过程中，团队成员经常会遇到一些预想不到的瓶颈，上千次的实验牵动着科研团队上千次的精神紧绷。“作为科研人员，科研过程中的阵痛和挫折很正常，往往完全符合科研预期的实验是得不到突破性结果的，恰恰是瓶颈问题和与预期相悖的实验结论在反复验证和分析后会有突破性的发现。”刘伟杰说。
在刘伟杰的带领下，科研团队不断优化实验方案，不断改进实验方法，认真验证和分析每个结果，取得了一个又一个科研突破。
▲刘伟杰教授团队合影
▲刘伟杰教授指导学生开展科学实验
近年来，刘伟杰领衔的科研成果相继发表在美国微生物学会会刊Applied and Environmental Microbiology和自然指数期刊Nature Communications等权威杂志上，受到国内外学界的充分认可。这些成果也为他们的科研项目入选空间项目打下了良好基础。
▲刘伟杰教授团队在自然指数期刊Nature Communications上发表生物被膜相关的长篇研究论文
从实验前期开始，刘伟杰就与北京理工大学建立了较好的合作关系，共同开展微生物生理学与微生物生态学研究。2022年，我国空间站完成在轨建造任务，刘伟杰教授团队联合北京理工大学开始利用这次难得的上行机会，开展了太空和地面条件下生物被膜形成差异的分子机制研究。
在轨实验期间，刘伟杰在北京航天飞控中心对实验进程进行了全程连续监控，在神舟十七号乘组航天员的协助下进行了多次天地协同操作。“与地面相比，空间站环境是微重力环境。这些条件会影响微生物的生理代谢，生物被膜的生物量和三维结构会与地面环境发生明显变化，这些变化有利于发现地面重力条件掩盖的生命本质。”刘伟杰说。
下一步，他们将联合北京理工大学继续对芯片中的生物被膜开展生理代谢和信号分子调控等多方面研究，预期将为空间生物被膜的防控和应用提供重要的理论依据。刘伟杰说，该项研究不仅可以指导空间站微生物污染防控，而且未来还可能指导地面医院重症监护室等特殊密闭场所生物被膜的防控。
“我们经常思考如何能正确、合理地利用和防控生物被膜，使其发展成为一种高效的新质生产要素。我们科技工作者更应该紧紧围绕国家科技发展需求，做好自己的本职工作，在科研领域继续发光发热。”刘伟杰说。
综合：江苏师范大学 江苏新闻
来源 徐州发布
编辑 高珊珊
流程编辑 严圣淼
