随着生物制药和生物技术的迅猛发展, 人们急需找到能生产纯度更高、产量更大的生物材料的方法, 以便制备更有效的药物, 战胜人类目前尚处于不治或难治的疾病。电泳是分离纯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, 分离过程会出现沉降和对流现象, 大大降低了分离的纯度和产量,应用受到很大的限制, 致使地基电泳只适用于分析和微量样品制备。进入航天时代以来, 美、德、前苏联、法、日等国已经利用空间微重力环境来消除重力引起的对流和沉淀, 改善电泳的分辨率, 提高它的制备能力, 使之成为空间生物材料制备和空间制药的重要途径。

   空间电泳研究可追溯到上世纪60年代。然而, 第一台上天的连续自由流电泳(CFFE)仪, 是70年代德国KurtHann ig教授等人研制的MA-014连续自由流电泳实验装置。不过, 最著名的要数美国于80 年代开展的空间电泳研究计划(EOS) 。EOS计划从1980年开始到因“挑战者”号航天飞机爆炸事件于1988年终止协议, 短短几年间, 研制出了可连续工作12 ～ 14 h和100h的两种电泳样机;在航天飞机上共进行了7 次空间电泳分离试验, 对多种蛋白质和细胞进行了成功的分离, 其制备量和分辨率分别比地基电泳提高了500倍和4倍, 取得了巨大成功。

   前苏联开展空间电泳研究也比较早。他们曾在1988年发射的光子1号返回卫星上, 用他们第一个连续自由流电泳装置HAQ对药用蛋白质和多肽进行了分离。

   日本于1992年用其空间连续自由流电泳系统-FFEU在国际微重力实验室1号(MI L-1)进行了首次空间电泳实验(分离模式蛋白), 但结果不理想。1994年, 日本再次与NASA合作, 在MI L-2进行了第二次实验。这次飞行试验比较成功, 证明了空间环境中生物大分子(如DNA)电泳分离的可行性和优越性, 使空间电泳在生物工程方面的应用又迈进了一步。法国人经过10 年的地基研究, 研制出的RAMSES连续自由流电泳系统 , 于1994年,在MI L-2上成功地进行了5组生物材料的分离试验。试验再次证明了药用蛋白质空间电泳分离的可行性。

   我国空间连续自由流电泳的研究始于80年代末, 1994年正式作为“神舟”4号飞船的一个载荷, 转入工程研制。按计划, 电泳仪安装在“神舟”4号飞船的返回舱内, 其任务是用连续自由流电泳技术, 对细胞色素C和牛血红蛋白两种模式蛋白进行电泳分离实验;目的是研究微重力对电泳分离的影响, 证实自主研制的电泳仪的空间运行能力, 为我国空间电泳研究的发展及未来的空间制药奠定基础。本文将扼要地介绍A3-2型空间电泳仪的组成、特点和主要性能, 以及它在“神舟”4号飞船上进行电泳分离实验的结果。

结　论

1)在“神舟” 4 号飞船上进行空间电泳分离实验的A3-2型电泳仪, 是一种用于分离蛋白质的小型、低功耗、程控操作的连续自由流电泳系统;

2)为克服由于提供的资源有限的困难, 在电泳仪研制过程中, 突破了多项关键技术。飞行试验表明, 电泳仪的设计、结构和工艺是正确的, 达到了预期的目的;

3)利用两种有色模式蛋白进行试验, 在线光电检测和回收分离产物检测结果都证明, 在空间微重力环境下, 利用连续自由流电泳分离蛋白质可以获得比地面更好的分离效果。飞行试验表明, 我国首次进行的空间电泳分离实验取得了圆满成功。它为今后我国的空间电泳分离研究和商用生物材料的空间分离打下了良好基础。