В космосе напечатали на 3D-принтере человеческие ткани

На Международной космической станции (МКС) исследователи впервые напечатали фрагмент конечности человека посредством трехмерного биопринтера. Проект был реализован летом 2023 года с применением специальной установки, отправленной на станцию еще в предыдущем году. В эксперименте использовались человеческие стволовые клетки, а также коллаген.

Компания Redwire успешно напечатала на орбите первый мениск коленного сустава человека с помощью 3D-биопечати, используя установку 3D BioFabrication Facility (BFF) — на фото вверху — на Международной космической станции. Это достижение открывает путь для улучшения лечения травм мениска.

"Это революционная веха, имеющая серьезные последствия для здоровья человека, — сказал исполнительный вице-президент Redwire Джон Веллингер (John Vellinger, на фото справа). — Демонстрация способности успешно печатать сложные ткани, такие как этот мениск, является большим шагом вперед на пути к разработке повторяемого производственного процесса в условиях микрогравитации для надежной биопечати в больших масштабах".

Эксперимент был проведен в рамках исследования BFF-Meniscus-2 совместно с Центром биотехнологии медицинских наук Университета военной службы (4D Bio3), который исследует и адаптирует перспективные биотехнологии для военных, занимается поиском улучшенных методов лечения травм, таких как разрыв мениска, которые распространены среди военнослужащих. 

Напечатанный мениск вернулся на Землю на борту миссии SpaceX Crew-6 для анализа после успешных 3D печати в июле. Прежде, чем вернуться на Землю, отпечаток культивировали в течение 14 дней на МКС в процессоре Advanced Space Experiment Processor (ADSEP) компании Redwire.  3D gечать провели астронавты НАСА Фрэнк Рубио, Уоррен Хобург и Стивен Боуэн, а также астронавт ОАЭ Султан Аль Неяди.

Для Redwire эксперимент был способом продемонстрировать способность BFF печатать ткани для более широкого применения.

–Для нас это отличная ткань-мишень, – сказал Кен Савин (Ken Savin), главный научный сотрудник Redwire, в интервью. – Это позволяет нам проверить нашу способность помещать клетки в систему такого типа, посмотреть на их жизнеспособность, и это, в некотором смысле, отправная точка для других тканей, которые мы собираемся также исследовать.

Одной из областей, представляющих особый интерес, является возможность производства человеческих тканей для фармацевтических применений, таких как разработка моделей для исследования лекарств. Возможность создавать ткани любого типа, которые вы захотите использовать в космосе в будущем, имеет явные преимущества. Это приведет исследователей к разработке моделей, заместительной терапии тканей и, в конечном счете, также — заместительной терапии органов.

Биопечать  с подобным качеством не может быть легко выполнена на Земле из-за наличия гравитации. За пределами Земли у биологических тканей и иных материалов лучше сохраняется форма из-за невесомости. Поэтому их легче использовать, не прибегая к химическим добавкам и специальным инструментам.

Обычно ученым приходится добавлять химические вещества или какую-то структуру или каркас, которые позволяют печатать в третьем измерении. В противном случае все это превращается в лужу, стремится стекать вниз. При печати же в космосе ткани тела, которые неского более вязкие, чем вода, могут быть напечатаны в трех измерениях.

Redwire планирует еще один эксперимент для BFF, который должен начаться в ноябре 2023 года в рамках миссии Cargo Dragon, которая будет включать печать сердечной ткани. В проекте также примет участие компания, производящая 3D-принтеры.

В ходе предстоящей миссии SpaceX CRS-29 по пополнению запасов на МКС в ноябре Redwire доставит оборудование на станцию для исследования микрогравитации, ориентированную на разработку фармацевтических лекарств и регенеративную медицину, включая эксперимент по биопечати сердечной ткани.

По словам Кена Савина, при этом ученые проверят, как получится напечатать более сложные ткани, включая способность клеток работать в ритме.

– Это также приводит к тому, что, по нашему мнению, в конечном счете, имеет реальное значение, – добавил он. – Я думаю, что терапия тканями сердца – это большое дело, и мы видим  необходимость проведения данного опыта.

Савин сказал, что Redwire видит растущий интерес фармацевтического сообщества к проведению экспериментов с использованием BFF или других установок на космической станции. 

– Что я начинаю видеть, так это то, что обычные ученые в Америке проводят эксперименты в космосе, – сказал он, включая ученых, которые традиционно не занимались исследованиями микрогравитации. – Мы можем поговорить об этих возможностях и попытаться провести эксперимент, который проверит их гипотезу в космосе. Это выполнимо, и это происходит.

Дополнительно

Redwire Corporation (RDW) – мировой лидер в области критически важных космических решений и высоконадежных компонентов для космической экономики следующего поколения, обладающий интеллектуальной собственностью для производства солнечной энергии, космической 3D-печати и пр.. Корпорация сочетает в себе десятилетия летного наследия с гибкой и инновационной культурой. Стратегия компании «Наследие плюс инновации» позволяет ей сочетать проверенную эффективность с новыми инновационными возможностями, чтобы предоставить своим клиентам строительные блоки для настоящего и будущего космической инфраструктуры.

BFF является частью растущего портфеля технологий и инновационных орбитальных возможностей Redwire, позволяющих осуществлять пилотируемые космические полеты и коммерческие исследования и разработки в области микрогравитации на низкой околоземной орбите (НОО). Redwire разработала 20 исследовательских центров для МКС, 10 из которых в настоящее время работают на станции, чтобы проводить исследования. В июле Redwire объявила о планах открыть современный центр разработки полезной нагрузки в условиях микрогравитации площадью 30 000 квадратных футов с центром управления полетами в кампусе инноваций и технологий Novaparke в округе Флойд, штат Индиана, США, поскольку компания стремится увеличить производство полезной нагрузки в условиях микрогравитации.

Источник: SPACENEWS  07 сентября 2023