Мышечную ткань напечатали на 3D-принтере в невесомости
Ученые из Швейцарии научились печатать мышечную ткань в условиях невесомости. Исследователи из Высшей технической школы (ETH Zurich) успешно создали сложные биологические структуры во время параболических полетов. Эта технология в будущем позволит тестировать лекарства для защиты здоровья космонавтов в длительных миссиях.
Здоровье человека остается одной из главных трудностей для освоения космоса. В невесомости тело начинает быстро ослабевать. Особенно страдают мышцы. Чтобы решить эту проблему и защитить экипажи длительных экспедиций, ученые создают реалистичные модели человеческих тканей для испытаний новых препаратов.
Именно такую задачу решает команда из Цюриха. Чтобы напечатать мышечную ткань в условиях, максимально приближенных к космическим, группа под руководством Парта Чансория использовала параболические полеты. Во время них самолет движется по траектории, которая на короткое время создает эффект невесомости.
На Земле производить тонкие биологические структуры, такие как мышечная ткань, очень трудно. Задача ученых — напечатать ткань, которая будет в точности повторять естественное строение организма. Однако земное притяжение сильно мешает этому процессу.
«Изменения происходят, но они обратимые»: как невесомость влияет на мозг космонавтов
Для 3D-печати исследователи используют специальное вещество — биочернила. Они состоят из материала-носителя, в который помещены живые клетки. Под действием гравитации вес биочернил и самих клеток может привести к тому, что напечатанные структуры деформируются или разрушатся еще до того, как материал успеет затвердеть. Кроме того, клетки могут оседать в биочернилах неравномерно. В результате модели получаются недостаточно реалистичными.
В условиях невесомости эти мешающие силы исчезают. Без структурной нагрузки исследователи могут создавать мышечные волокна именно так, как они расположены в настоящем теле. Такая точность конструкции имеет решающее значение. Только модели, которые верно отражают строение человеческого тела, могут дать надежные результаты при тестировании лекарств или изучении развития заболеваний.
Для работы в таких условиях исследователи ETH разработали новую систему биопечати под названием G-FLight. Эта система позволяет очень быстро, буквально за секунды, производить жизнеспособные мышечные конструкции.
Команда использовала специальный состав биочернил. Процесс печати проводили во время коротких фаз невесомости, которые повторялись в 30 параболических циклах. Результаты показали, что ткань, напечатанная в невесомости, имела такую же жизнеспособность клеток и схожее количество мышечных волокон, как и ткань, созданная в обычных условиях на Земле. Важно также, что разработанный процесс позволяет долго хранить биочернила с клетками. Это подходит для будущего использования технологии в космосе.
Благодаря таким «моделям органов» исследователи смогут проводить в космосе фундаментальные научные работы. Их будут использовать для изучения таких болезней, как мышечная дистрофия или атрофия мышц, вызванная невесомостью. Также на этих моделях можно будет проверять эффективность различных лекарств в системе, которая точно отражает сложность человеческого организма. Результаты исследования опубликовали в журнале Advanced Science.
Самое популярное
