Apakah Mikrograviti?Apabila disebutkan mikrograviti ia bermaksud satu
keadaan di mana pengaruh graviti hampir sifar (tiada tarikan graviti). Ini boleh di lihat apabila
Angkasawan terapung-apung di dalam pesawat Angkasa atau ISS. Selain daripada itu, kesannya
ialah sesuatu objek itu akan merasai kehilangan berat atau menjadi ringan.
Secara ringkasnya ia bermaksud graviti hampir sifar (mikro G) – [1 ppm].
Agenda BestariThe first angkasawam program in 2007 has opened up a new horizon for the nation’s scientific program. Microgravity experi-ments in Malaysia before the angkasawan program, was al-most non-existence or unknown. On the other hand, space-faring nations such as the USA and Russia have enormously benefitting from it since early seventies and eighties.
MOSTI as the lead Ministry in venturing space for the country, would like to invite you all to be with us in this very exiting en-deavor, in the vastness of space, many are still unknown, new knowledge are awaiting out there to be discovered. For this, we will put in the necessary infrastructure to assist your involve-ment, be it in scientific programs, international collaborations, funding and technical assistance. We want this new area to be fully explored.
Datuk Seri Dr Maximus Johnity Ongkili, Menteri Sains, Teknologi & Inovasi (MOSTI)Perasmian Bengkel Mikrograviti ke-2, Kota Kinabalu, Sabah. 23 November 2009
2
Di Mana Mikrograviti?
Keunikan Mikrograviti
Mikrograviti secara semula jadi bermula di ketinggian melebihi 100 km dari permukaan Bumi.
KesanTiada
1. Perolakan (no convection)2. Pemendapan (no deposition)
3. Berat (weightlessness)4. Pembakaran Sempurna
(prefect combustion)
Output1. Sifat sebenar suatu bahan akan kelihatan
dan dapat dikaji; dan2. Lebih mudah untuk menjelaskan dan memahami
suatu proses fizikal dan biologi
Hasil (Outcome)Pelbagai enzim, bahan (material) dicipta untuk
pelbagai aplikasi seperti perubatan, bioteknologi, sains bahan (teknologi nano) dan lain-lain; Memahami tin-dak balas tubuh manusia terhadap kesan mikrograviti
terutamanya untuk penjelajahan Angkasa Lepas.
3
Garisan Karmanketinggian 100 km
Apakah Mikrograviti?Secara ringkasnya ia bermaksud graviti hampir sifar (mikro G) - [1 ppm]
01Tiada berat
02Tiada pemendapan
04Pembakaran sempurna
03Tiada kesan perolakan
Protein Crystal Bovine Insulin
Zoelites
Liquid Phase Sintering
ZBLAN Fiber
4
Hasil Dari pemahaman keunikan sains mikrograviti, maka sain-tis dapat mencipta pelbagai bahan dan memperkenal-kan teknik-teknik baru untuk kesejahteraan masyarakat dan seterusnya meningkat-kan kualiti kehidupan seperti berikut : 1. Pelbagai enzim, bahan
(Material) dicipta untuk pelbagai aplikasi
seperti perubatan, bioteknologi dan sains bahan (Teknologi nano)
2. Penciptaan komposit seramik yang boleh menggantikan jisim tulang (New composite ceramics to replace
missing bones).3. Sistem penapisan air
berkualiti tinggi (High quality water purification systems).
4. Teknik “casting” aluminium yang lebih
baik (Better aluminum casting technique)
5. Penciptaan cip komputer yang lebih
miniatur tetapi sosfitikated dan rumit
(More intricate computers chip).
6. Memahami tindakbalas tubuh manusia terhadap kesan
mikrograviti terutamanya untuk penjelahan
angkasa lepas.7. Rekacipta enjin masa
hadapan (Fusion powered engines).
Bidang Penyelidikan MikrogravitiPerlbagai bidang penyelidikan dapat dijalankan di suasana mikrograviti. Di antara beberapa bidang utama ialah:1. Sains biologi/bioteknologi;2. Perubatan angkasa (space medicine);3. Sains bahan dan teknologi nano (material science);4. Teknologi pembakaran (combustion); dan5. Fizik bendalir (fluid physics).
Material Science
Combustion Science
Space Medicines
Fundamental Physics
Biotechnology
Fluid Physics
5
Item BilEksperimen saintifik 27Pengurusan program Sains Mikrograviti 15Pendidikan Sains Mikrograviti 25Komunikasi Program 10Logistik program sains mikrograviti dan program Angkasawan
20
Jumlah 97
Manfaat Program Penyelidikan Sains Mikrograviti Kepada Negara
Manfaat
6
3. Ekonomi1. Jumlah Paten yang difailkan di Malaysia dan antarabangsa: 8 2. Trade Mark: 1- RAP- NHOst (re-adapted normal human osteoblast).3. 1 hasil projek berpotensi dikomersilkan untuk kegunaan industri khususnya dalam bidang oleokimia (Status: scalling-up).4. 1 spin-off dalam peringkat akhir penyelidikan untuk dikomersilkan (portable sterilizer dan Laminar Hood sterilizer).5. Pembangunan antibiotik baru untuk industri farmaseutikal.
Antarabangsa
Pendidikan/Kesedaran
Umum
R&D
PembangunanModal Insan
Ekonomi
2. Pembangunan Modal Insan
1. R&D
1. Penerokaan bidang penyelidikan baru.2. Penjanaan ilmu pengetahuan dan sumbangan kepada ilmu pengetahuan dunia.3. Pengiktirafan kepada rekabentuk eksperimen
Malaysia (hardware dan software).4. Penubuhan makmal pengkulturan sel dan makmal penyelidikan sains mikrograviti di bidang “life sciences” yang lengkap untuk digunakan oleh saintis dan pelajar-pelajar pasca siswazah.5. 24 kertas kerja penyelidikan.
• EKSPERIMEN SAINTIFIK: • Sarjana Kedoktoran : 2 Orang • Sarjana : 11 Orang • Pegawai Dengan Kepakaran Baru : 14 Orang
4. Pendidikan
1. Pembangunan Modul Pendidikan Penyelidikan C-Elegens (Pendidikan Melalui Web) peringkat sekolah menengah;
2. Modul Pendidikan Sains Mikrograviti yang telah dijalankan secara langsung (sidang video) dari ISS oleh Angkasawan Negara.
3. Program modul pendidikan melalui
perhubungan radio
amatur terus dengan Angkasawan di ISS per-ingkat sekolah rendah dan menengah.
4. Eksperimen sains mikro graviti melalui
penerbangan parabola dengan
kerjasama Agensi Angkasa Negara Jepun
(JAXA). Pelancaran dua eksperimen Malaysia
7pada Disember 2007 dan Februari 2010.
5. Modul Pendidikan Sains Angkasa Peringkat
Sekolah Rendah Versi Latihan Guru (Telah
dilancarkan pada Jun 2009) .
Program PAN-1 Program Baru/Masa Depan (RMK-10) Rakan Kerjasama
Penyelidikan secara bersama Radiasi Angkasa dengan menggunakan Dosimeter milik JAXA (PADLES) di ISS
1. Penyelidikan protein berkualiti tinggi untuk industri dengan JAXA dengan menghantar 24 protein ke ISS sehingga 2012.
2. Eksperimen sains mikrograviti melalui penerbangan parabola
3. Kajian feasibility sains mikrograviti 4. Penyelidikan sains fizikal dengan meng-
gunakan instrumentasi di KIBO, ISS.
JAXA
Program Penyelidikan Mikrograviti
1. Program isolasi MARS 500 (bermula Jun 2010; tamat Jun 2012 (tamat tempoh isolasi 520 hari)
2. Program penyelidikan sains mikrograviti melalui platform BIOSATELLITE
3. Penyelidikan sains biologi dan peruba-tan angkasa
IBMP
Program PAN-1 Program Baru/Masa Depan (RMK-10) Rakan Kerjasama
Latihan dan Pelancaran Angkasawan Pertama
Program Angkasawan Negara Kedua, PAN-2
ROSCOSMOS
Program Kerjasama Penyelidi-kan Mikrograviti dan peruba-tan Angkasa.
1. Program pendidikan sains mikrograviti 2. Penyelidikan perubatan Angkasa
ESA
1. Kerjasama dalam penye-diaan instrumentasi FPA melalui University of
Colorado, USA.2. Modul Pendidikan Penyelidikan C - Elegans.
Latihan Angkasawan Rakan kerjasama saintifik
NASA
- 1. Penyelidikan dan pendidikan sains mikrograviti di KIBO, ISS 2. Eksperimen sains mikrograviti melalui penerbangan parabola
APRSAF
85. Kerjasama Antarabangsa
Kesan Penerbangan Angkasa Jangkamasa Pendek Terhadap Fungsi Endotelium Dan Inflamasi (Penanda Risiko Penyakit Jantung Koronari)Penyelidik : Prof. Dr. Hapizah Mohd Nawawi, Universiti Teknologi MARA.
Objektif :Mengkaji kesan penerba-ngan misi Angkasa jang-kamasa pendek terhadap ekspresi protein dan genetik serta struktur sel endotelium manusia sebagai penunjuk status inflamasi dan aktivasi endothelium (penanda risiko penyakit jantung koronari).
Hasil kajian : Data daripada projek penyelidikan ini telah menunjukkan bahawa penerbangan Angkasa mengaruh kepada aktivasi endothelium, peningkatan keadaan pro-inflamatori dan cytoskeletal remodelling.
Pekara Keterangan
Paten 1 paten telah difailkan (Ref: P18911) “Method of Preparing & Optimizing Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC) For Growth in a Microgravity En-vironment & Method of Re-Adapting the Cells Grown in Microgravity to an Earth Gravity Environment”.
Penerbitan 1. Manuskrip untuk penerbitan jurnal - 6.2. Abstrak dalam jurnal - 1.3. Abstrak dalam prosiding - 6.4. Artikel keratan akhbar - 3.
PembangunanModal Insan
1 PhD, 1 MSc, 2 staf teknikal terlatih.
Hubungan Antarabangsa
1. Institute of Biomedical Problems (IBMP), Russia.
2. Agensi Angkasa Persekutuan Rusia (ROSCOSMOS).
3. Agensi Angkasa Eropah (ESA). 4. University of Colorado, USA & NASA.
Pemindahan Teknologi
1. Mempelopori kaedah optimasi peng-kulturan sel endotelium untuk eksperi-men Angkasa.
2. Sel endotelium hidup selepas misi Angkasa-“Novel finding”.
3. Penubuhan makmal yang lengkap untuk pengkulturan sel, ujian khas bagi analisa penanda inflamasi dan aktivasi endothelium pada peringkat protein dan genetik.
Potensi pulangan ekonomi
Paten - Penggunaan FPA dalam peng-kulturan sel untuk eksperimen Angkasa, potensi untuk dikomersilkan.
Perancangan Masa Depan/ Projek Susulan
Telah dijemput untuk menjadi koloborator dan menyertai projek penyelidikan sain-tifik MARS-500 pada 2010 - “Effects of of prolonged living in a confined isolation on endothelial function, inflammation, oxida-tive stress and prothrombogenesis”.
Hasil
9 Cell in Space
Pekara Keterangan
Paten 1 Paten telah difailkan (Ref: P18912) “kaedah kultur sel Osteoblas dalam keadaan mikrograviti”.
Penerbitan 1. Pembentangan kertas kerja di seminar kebangsaan dan antarabangsa - 8.
2. Manuskrip jurnal untuk rujukan penye-lidik tempatan dan antarabangsa - 5.
Pembangunan Modal Insan
1 MSc.
Hubungan Antarabangsa
1. Institute of Biomedical Problems (IBMP), Rusia.
2. Federal Space Agency (ROSCOSMOS), Moscow, Rusia.
Pemindahan Teknologi
1. Penggunaan “Rotating Positioning Machine” (RPM) bagi simulasi kesan mikrograviti di IBMP.
2. Mencipta kaedah baru pengimejan untuk sel Osteoblas yang dikultur pada permukaan “Cytodex 3” mengguna-kan mikroskop konfokal dan mikroskop elektron.
Potensi pulangan ekonomi
1. Sel Osteoblas yang berjaya dibawa turun dari ISS akan terus dikaji bagi melihat kesan mikrograviti pada juju-kan DNA dan protein.
2. Kajian berkenaan stres mekanikal da-lam keadaan mikrograviti.
Osteoblast cellular function during space flightPenyelidik : Prof Madya Dr Gabriele Ruth Anisah Froemming, Universiti Teknologi MARA.
Objektif : Projek Osteoblast ini dilaku-kan adalah kerana ingin mengetahui kesan mikro-graviti dan sinaran radiasi semasa penerbangan ke Angkasa ke atas fungsi sel Osteoblast (dari segi gen dan protein).
Hasil
NHOst on cytodex/REV-NHOST
Flight samples
10Cell in Space
Pekara Keterangan
Paten Tiada Penerbitan Gravitational and Space Biology 2010 - 3
prosiding di 23rd Annual Meeting of the Japanese Society for Biological Sciences in Space - 1.
PembangunanModal Insan
1 MSc.
Hubungan Antarabangsa
1. JAXA. 2. Bioserve, USA.3. Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Japan.
Pemindahan Teknologi
Tidak berkaitan.
Potensi pulangan ekonomi
Projek berpotensi untuk dikembangkan.
Hasil KajianKajian ke atas sel kanser pula telah menunjukkan bahawa sel-sel kanser yang berada dalam sekitaran mikrograviti te-lah mengambil laluan pergerakan yang baru dan adaptasi ini belum pernah dilaporkan oleh mana-mana penyelidik sebelum ini. Pengetahuan yang diperoleh daripada kajian ini akan digunakan oleh para penyelidik yang membuat ka-jian ke atas ketahanan protein yang berada di lapisan luar sel kanser terhadap “multidrug” (dadah dalam ubat-ubatan kanser) yang digunakan untuk mengawal penyakit kanser.
Eukaryotic Cells in SpacePenyelidik : Prof Dr. A.Rahman Jamal, Universiti KebangsaanMalaysia.
Objektif : 1. Menentukan kesan graviti
mikro ke atas mutasi gen p53 dan gen baikpulih DNA di dalam sel selanjar eukaryot (HepG2 & Jurkat).
2. Mengkaji kesan graviti mikro ke atas panjang telomeres dan aktiviti telomeres di dalam sel eukaryot.
3. Meniliti perubahan di da-lam pengekspresan gen rentang pelbagai ubatan di dalam sel kanser yang terdedah kepada graviti mikro.
4. Menentukan perubahan keseluruhan dan kesan graviti mikro ke atas profil pengekspresan gen di dalam sel selanjar eu-karyot (HepG2 & Jurkat).
Hasil
Perbandingan pertumbuhan sel kanser dalam tabung uji. Sampel tabung uji pertumbuhan sel kanser di ang-kasa kelihatan lebih keruh menunjukkan kadar pertum-buhannya di angkasa (mikrograviti) lebih tinggi
Fluid ProcessingApparatus (FPA)
11 Cell in Space
2. Untuk mengkaji kesan persekitaran Angkasa terhadap mutasi dan juga perubahan profil ekspresi gen
Enterobacter cloacae dan Acinetobacter Baumanii.3. Untuk mengkaji kesan persekitaran Angkasa ke atas perubahan mekanisme kerintangan antibiotik pada En-
terobacter cloacae dan Acinetobacter Baumanii.
Hasil Kajian :Kajian ini telah memberikan pengetahuan baru berkenaan adaptasi mikrob terhadap persekitaran mikrograviti dan pengetahuan baru ini akan digunakan oleh para penyelidik dalam mengawal sejenis bakteria enterobacter cloacae yang boleh menyebabkan kanser usus kepada manusia dan haiwan serta dapat digunakan kelak dalam bidang perubatan Angkasa dan industri farmaseutikal
Pekara Keterangan
Paten 1. ‘Probe’ genome Enterobacter spp pada cip mikroatur (No. 20340;
Agilent Technologies, USA).2. Gene sasar berpotensi untuk pembangunan antibiotik baru dalam
industri farmaseutikal.Pembangunan Modal Insan
10 orang.
Hubungan Antarabangsa
Berkolabrasi dengan Novocraft dan berjaya melakukan ‘sequencing’, ‘assembly’ dan ‘annotation’ genome Enterobacter cloacae strain UKM.
Pemindahan Teknologi
Bioserve, University of Colorado, USA .
Perancangan Masa Depan/ Projek Susulan
Bekerjasama dengan JAXA, Jepun Institute of Biomedical Problem, Rusia .
Kajian kesan persekitaran Angkasa (mikrograviti dan radiasi) ke atas pertumbuhan, profil ekspresi gen dan mekanisme kerintangan antibiotik Enterobacter cloacae Penyelidik : Prof Dr. Ramelah Mohamed, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Kesan persekitaran Angkasa (mikrograviti dan radiasi) ke atas mekanisme ketahanan dan perubahan ekspresi profil gen bagi Acinetobacter BaumaniiPenyelidik : Prof Dr. Sazaly Abu Bakar, Universiti Malaya.
Objektif : 1. Untuk mengamati kesan
persekitaran Angkasa ke atas pertumbuhan En-terobacter cloacae dan Acinetobacter Baumanii.
Hasil
Mikrob Enterobacter
sp. dan Acinetobacter baumanii
12Microb in Space
lah lipase, iaitu sejenis enzim yang digunakan secara meluas sama ada dalam kegunaan industri mahupun produk domestik. Lipase merupakan kumpulan enzim penting dalam bidang bioteknologi. Keputusan ini telah memberikan lakaran struktur tiga dimensi protein tersebut dengan lebih jelas dan pengetahuan ini akan digunakan untuk menghasilkan sejenis enzim yang sangat penting dan digunakan secara meluas, contohnya di dalam industri oleokimia, bioteknologi dan perubatan.
Penghabluran Enzim/Protein Industri di Angkasa (Crystallization of Industrially Important Enzyme/Protein in Space)Penyelidik : Prof Dr. Raja Nor Zaliha Raja Abdul Rahman,Universiti Putra Malaysia.
Objektif : 1. Mengkaji sifat-sifat penghabluran enzim
lipase di Bumi.2. Mengkaji kesan mikrograviti ke atas peng-
habluran enzim lipase.3. Membandingkan struktur
3D hablur yang dihasilkan di Bumi dan di Angkasa.
Hasil Kajian :Hasil kajian protein di angkasa telah menunjukkan bahawa protein jenis lipase yang di bawa ke Angkasa lepas telah menghablur dengan saiz yang lebih besar dan mempunyai struktur yang lebih baik (lebih jelas) berbanding dengan protein yangdihablurkan di permukaan Bumi. Penyelidik telah memilih dua protein yang mana ianya telah pun berjaya menghablur di Bumi. Kedua-dua nya ada-
Pekara Keterangan
Paten 6 paten difailkan: 2 -Malaysia, 4 - luar Negara iaitu 4 hasil penyelidikan di Bumi dan 2 di mikrograviti.Ground : Crystallization of Enzyme and Method for Producing Same.1. P1 20062931 (Malaysia).2. 12/151,045 (USA).3. 12/424897 (USA).4. PCT/MY2007/000043.Space : Crystal Growth under Microgravity Condition.1. PI 20084994 (Malaysia).2. 12/415437.
Penerbitan Penerbitan jurnal - 3.Pembangunan Modal Insan
2 Msc, 1 PhD.
Hubungan Antarabangsa
Osaka University, Jepun.Hyogo University, Jepun.
Pemindahan Teknologi
1. Teknik penghabluran protein di Bumi dan Angkasa dengan penyelidik di University Japan, industri dan JAXA.
2. X-ray crystallography analisis antara universiti tempatan dan luar Negara.
Perancangan Masa Depan/ Projek Susulan
1. Penghantaran 12 protein ke Angkasa dengan kerjasama JAXA (bermula 2009 berakhir 2012).
2. Penghasilan Protein sehingga 300L (pre-com) (Special CRDF-MTDC).
Hasil
13 Protein in Space
Makanan Di AngkasaInstitut Penyelidikan Dan Kemajuan Pertanian Malaysia (MARDI).
Objektif : 1. Membangunkan makanan Angkasawan
sesuai untuk Angkasawan Malaysia di ISS dan
mematuhi semua piawaian antarabangsa termasuk
dari segi teknik pembungkusan (space
qualified).2. Mengkaji kesan mikrograviti ke atas
persepsi nilai rasa angkasawan terhadap
makanan Malaysia.3. Memperkenalkan makanan Malaysia
kepada angkasawan daripada negara lain di ISS dan secara tidak
langsung kepada dunia.
Hasil Kajian :1. Tiada perbezaan ketara didapati di antara skor penilaian
rasa bagi 9 produk tersebut apabila diuji oleh Angkasawan di Bumi dan di Angkasa. Ini menunjukkan bahawa mikrograviti tidak memberi kesan kepada
persepsi nilai rasa Angkasawan semasa 4 hari Angka-sawan berada di Angkasa. Penginapan di Angkasa Lepas untuk jangka masa lama mungkin akan
menyebabkan perubahan kepada persepsi nilai rasa Angkasawan.
2. Sembilan produk telah berjaya dibangunkan untuk projek ini iaitu :
a) Produk yang disteril dengan haba dalam pembungkusan aseptik :
• Sate ayam.• Rendang Tok daging lembu.• Nasi himpit beriani ayam.
b) Produk dalam pak plastik tanpa di retort :• Gegelung pisang.• Hirisan mangga kering.• Jeli konfeksi halia.• Bar granola roselle.• Kuih bangkit.• Cip tempe goreng.
3. Produk-produk ini telah berjaya menepati syarat-syarat Agensi Angkasa Rusia dan mendapat iktiraf selamat
untuk dimakan dan sesuai untuk dibawa naik ke ISS.
Satay ayam yang siap dibungkus untuk dibawa ke ISS
Di antara makananyang menepati tahap
piawaian ke ISS
14