Extraktor zur chemischen Analyse von Lipid-Biomarkern in Regolith (ExCALiBR)

Jun 10, 2023

Ames Research Center, Moffett Field, CA

Die Analyse von Lipid-Biomarkern hat im Umwelt- und Archäologiebereich zunehmend an Bedeutung gewonnen, da Biomarker für pflanzliche und tierische Quellen repräsentativ sind. Bewährte Goldstandard-Labortechniken zur Extraktion von Lipid-Biomarkern sind mühsam und bergen viele Möglichkeiten für menschliches Versagen. Als Lösung hat das NASA Ames Research Center eine neuartige Technologie entwickelt, die ein autonomes, miniaturisiertes Fluidsystem für die Lipidanalyse bereitstellt. Die Technologie kann in einem einzigen Gerät eine unverarbeitete Boden-, Gesteins- oder Eisprobe aufnehmen, die Probe zerkleinern, Lipide durch Ultraschallbehandlung und Mischen extrahieren, Mineralrückstände herausfiltern, den Analyten konzentrieren und das Aliquot an nachgeschaltete Analysegeräte für molekulare Zwecke liefern Charakterisierung, ohne dass ein menschlicher Bediener eingreifen muss.

Die Technologie bietet miniaturisierte Techniken zur Extraktion von Spurenmengen organischer Moleküle (Lipide) aus natürlichen Proben. Es fungiert als autonomes, miniaturisiertes Fluidsystem, das Labortechniken für die Lipidanalyse integriert und gleichzeitig die Reagenzienvolumina minimiert und organische Stoffe für die Analyse konzentriert, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis um Größenordnungen erhöht wird.

Das nichtwässrige Fluidsystem für astrobiologische und Lebendetektionsmissionen (entweder in situ oder zurückgegebene Probe) ist so konfiguriert, dass es organische Lipidstoffe aus Regolith extrahiert. Dabei kommt ein Fluidprobenprozessor aus mit organischen Lösungsmitteln kompatiblen Materialien und ein maschinelles Lernsystem zur Auswahl der Verarbeitung zum Einsatz Schritte und Parameter zur Maximierung der Lipidausbeute.

Eine kritische Lücke wird durch die Integration von Technologien in ein System geschlossen, das analytische Laborverfahren autonom im Maßstab von Raumfluginstrumenten reproduziert und dabei den ursprünglichen Labortechniken treu bleibt. Automatisierte Fluidikgeräte kombinieren die kontrollierte Handhabung von Flüssigkeiten mit sequentiellen Vorgängen und der Parallelisierung replizierter Prozesse. Indem solche Systeme so konzipiert werden, dass sie eng mit Probenzuführungs- und analytischen Messsystemen zusammenarbeiten, werden Laboranalysen automatisiert.

Die Technologie adaptiert Best-Practice-Labormethoden für die Lipidanalyse und überwindet analytische Herausforderungen wie geringe organische Häufigkeit, Störungen durch Mineralien/Salze und Abbau herkunftsdiagnostischer molekularer Strukturen. Die Extraktions- und Konzentrationstechniken aus Gesteins-/Bodenproben können durch Änderung des Lösungsmittels, der Temperatur und der Bewegung auf beliebige Biomarker angewendet werden.

Zu den Anwendungen gehören die Analyse von in geologischen Lagerstätten eingeschlossenem Öl und Explorationstechnologien; Erdölschutz, sowohl im Bereich unkonventioneller Öl- und Gasförderung, wo es auf den Mikromaßstab ankommt, als auch für Unterwasser-Einsatzsysteme und Bohrlochumgebungen; Nachweis von Lipiden im Erdboden, um das Vorhandensein von Petrochemikalien festzustellen; um Ölverschmutzungen oder andere Verunreinigungen zu erkennen; Erkennung von Leben in einer astrobiologisch bedeutsamen Probe bei zukünftigen Missionen zum Mars, Enceladus und/oder Europa, Analyse von natürlichem, komplexem organischem Material, das in Böden und Gestein konserviert ist.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern für die Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Um es anzuzeigen, muss JavaScript aktiviert sein. oder rufen Sie unter 202-358-7432 an, um Lizenzgespräche zu beginnen. Weitere Informationen finden Sie hier.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Juni-Ausgabe 2023 des Tech Briefs Magazine.

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