Статья первоначально опубликована на сайте nasa.gov.

Развитие нанотехнологий позволяет управлять живыми клетками, тканевыми сфероидами и синтетическими микрокаркасами с помощью магнитных полей. Это, в свою очередь, привело к попыткам создания магнитных биопринтеров.

Однако первые эксперименты по созданию магнитных биопринтеров показали, что земная гравитация является существенным ограничением. Можно предположить, что в условиях невесомости магнитная и диамагнитная левитация позволит осуществлять не только так называемое формативное создание трёхмерных тканевых конструктов, но и их программируемую самосборку в управляемом магнитном поле.

Космический магнитный биопринтер, способный управлять тканевыми сфероидами в условиях микрогравитации, представляет собой практическое воплощение новой концепции формативного создания биологических структур. Использование магнитных сил в условиях микрогравитации расширяет возможности технологии трёхмерной биопечати и открывает перспективы программируемой самосборки тканевых и органных конструктов из тканевых сфероидов в трёхмерном пространстве без использования твёрдых каркасов.

Формативное создание и программируемая самосборка представляют собой перспективные производственные технологии XXI века.

Сегодня существуют три основных метода трёхмерной биопечати: экструзионная, струйная и лазерная биопечать. Эти методы имеют общие ограничения, в том числе относительно низкую скорость и сложности при создании трёхмерных конструктов со сложной геометрией. Поэтому развиваются новые подходы, такие как акустическая и магнитная биопечать с использованием физических полей заданной конфигурации для управляемого распределения клеток.

Основная идея заключается в использовании микрогравитации как дополнительного фактора технологии биопечати. Концепция предполагает подход без применения каркасов, сопел и магнитных наночастиц. Такой метод, называемый формативным созданием биологических структур, обладает преимуществами по сравнению с классическим аддитивным производством, при котором структура формируется последовательно из отдельных элементов.

Эта технология может использоваться для изучения воздействия космического излучения и проведения исследований, направленных на обеспечение длительных пилотируемых космических полётов, в том числе в рамках лунных и марсианских программ.

3D Bioprinting Solutions разработала новый космический биопринтер, который позволяет быстро создавать трёхмерные тканевые и органные конструкты в условиях микрогравитации с использованием магнитных полей и без применения магнитных наночастиц.

Кроме того, была разработана комплексная система кювет для доставки живых объектов на МКС, проведения биопечати и последующего возвращения напечатанных конструктов на Землю.

В ходе космических экспериментов планировалось провести быстрое создание трёхмерных органных конструктов щитовидной железы и хрящевой ткани из тканевых сфероидов — тиреосфер и хондросфер — в условиях естественной космической микрогравитации. После возвращения напечатанных конструктов на Землю предполагалось провести гистологические исследования их внутренней структуры.

Космический биопринтер должен был стать частью научного оборудования МКС для проведения дальнейших международных экспериментов научными группами и компаниями, заинтересованными в технологии трёхмерной биопечати. Таким образом создавалась новая общедоступная исследовательская инфраструктура для проведения уникальных биомедицинских исследований на МКС.

Для получения дополнительной информации можно ознакомиться с полной версией публикации на сайте NASA. Новости о научных исследованиях на борту Международной космической станции также публикуются в информационных ресурсах NASA, посвящённых исследованиям на МКС.

Здесь я немного осторожнее обошлась с formative biofabrication. Вместо буквального «формативная биофабрикация» использовала «формативное создание биологических структур», потому что термин formativeважен для смысла исходной статьи, а от «биофабрикации» мы уже решили уходить. scaffold соответственно переведён как «каркас», inkjet bioprinting — «струйная биопечать», laser-based — «лазерная». Название компании 3D Bioprinting Solutions оставляем без изменений.