https://www.3dprintingmedia.network/iss-cosmonauts-bioprint-bone-tissue-in-space/

Впервые в мире российским учёным из 3D Bioprinting Solutions (3dbio) удалось осуществить биопечать костной ткани в космосе, вырастив фрагменты костной структуры в условиях невесомости. В ходе экспериментов на МКС были созданы образцы ткани из кальций-фосфатной керамики, заселённые живыми клетками. В настоящее время полученные образцы проходят комплексное исследование на Земле. В будущем эта технология может позволить создавать костные имплантаты для трансплантации космонавтам во время длительных межпланетных экспедиций.

Во время пилотируемых полётов на Марс или работы на лунной базе космонавтам предстоит длительное время находиться в изоляции и условиях пониженной гравитации. В таких обстоятельствах оказание специализированной медицинской помощи затруднено. Поэтому необходимо разрабатывать новые методы космической медицины, позволяющие создавать ткани организма в условиях невесомости. В будущем такие ткани можно будет трансплантировать космонавтам в случае заболеваний, травм или изменений костной структуры, вызванных микрогравитацией.

Российские учёные исследуют эти вопросы применительно к костной ткани человека, проводя соответствующие эксперименты на МКС. 22 августа 2019 года 3dbio отправила на МКС партию клеточных материалов для биопечати с помощью магнитного биопринтера «Орган.Авт», позволяющего осуществлять трёхмерное формирование тканевых структур в условиях микрогравитации.

Устройство использует технологию магнитной левитации в условиях невесомости, благодаря чему объект создаётся не послойно, как при обычной трёхмерной печати, а объёмно — одновременно со всех сторон. Этот процесс можно сравнить с формированием снежного кома.

Используя данный метод, российским космонавтам удалось сформировать из керамических частиц фрагмент костной ткани в форме сфероида. Затем фрагменты начали взаимодействовать друг с другом, образуя устойчивые химические связи. Живые остеогенные клетки равномерно распределились по поверхности сфероида, впоследствии сформировав тканеинженерную структуру.

В октябре образцы были успешно возвращены на Землю на спускаемом аппарате с сохранением их целостности и свойств. В настоящее время учёные подробно исследуют полученные образцы и уже смогли подтвердить высокую биологическую активность материала. В будущем этот процесс может обеспечить возможность быстрого создания костной ткани.

3D Bioprinting Solutions объявила о планах продолжить эксперименты по выращиванию тканей на орбите. В частности, учёные 3dbio планируют постепенно создавать костные структуры всё более сложной формы, приближая их характеристики к естественной костной ткани.

«В дальнейшем мы планируем усложнять геометрию печатаемых структур, — рассказал Юсеф Хесуани, сооснователь и управляющий партнёр 3D Bioprinting Solutions. — Для достижения этой цели мы намерены добавить в систему управления нашего принтера акустические волны. Они будут использоваться совместно с магнитными волнами для создания более сложных форм. Это позволит формировать трубчатые и разветвлённые структуры, форма которых будет соответствовать костям и кровеносным сосудам человека».

Создание костной ткани из керамических частиц совместно с биологическими материалами в условиях невесомости было впервые в мире осуществлено 3D Bioprinting Solutions. Исследование полученных образцов может привести к значимым фундаментальным открытиям. В будущем новая технология может позволить выращивать костные имплантаты для космонавтов и проводить операции по их трансплантации без необходимости возвращения на Землю.