Ученые напечатали мышечную ткань на 3D-принтере в условиях невесомости, чтобы изучать болезни за пределами Земли

Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) совершили прорыв в области изучения человеческого организма в космосе, успешно напечатав мышечную ткань на 3D-принтере в условиях невесомости. Это достижение приближает научное сообщество к возможности производства человеческих тканей на орбите, что может помочь в защите космонавтов от потери мышечной массы и привести к разработке новых методов лечения на Земле. Исследовательская группа под руководством Парта Чансории провела свои эксперименты на борту самолёта, выполняющего параболические манёвры, которые создают кратковременный эффект микрогравитации. Работа сосредоточена на понимании того, как выращивать ткани без постоянного влияния гравитации, и может заложить основу для биопроизводства в космосе.

Создание точных биологических структур на Земле сопряжено со значительными трудностями, поскольку гравитация влияет на осаждение клеток и способность напечатанной ткани сохранять форму. В 3D-биопечати учёные используют смесь живых клеток и вещества-носителя, называемого биочернилами. В условиях нормальной гравитации эти чернила могут разрушаться или деформироваться до затвердевания, что делает конечную структуру нереалистичной. Исследователи ETH Zurich использовали микрогравитацию, чтобы устранить эти проблемы. В невесомости структура материала остаётся неповреждённой, а клетки распределяются равномерно. Это позволяет напечатанным мышечным волокнам формироваться так же, как и внутри человеческого тела. Без структурного напряжения исследователи могут воспроизводить мышечные волокна с точной ориентацией, как в организме. Такая точность имеет решающее значение, поскольку только модели, достоверно отражающие структуру человеческого тела, обеспечивают надёжные результаты. Это особенно важно для разработки реалистичных моделей тканей, которые позволяют учёным с большей уверенностью тестировать лекарства или изучать прогрессирование заболеваний.

Для достижения этой цели команда ETH Zurich создала новую систему биопечати под названием G-FLight. Эта установка способна печатать жизнеспособные мышечные конструкции за секунды даже во время коротких фаз невесомости. Используя специально разработанную биосмолу, исследователи напечатали ткань в течение 30 циклов параболического полёта. Образцы мышц, произведённые в микрогравитации, продемонстрировали сходное состояние клеток и плотность волокон с образцами, напечатанными на Земле. Новый процесс также позволяет осуществлять долгосрочное хранение смол, содержащих клетки, что крайне важно для будущего использования на орбите.

Исследование подчёркивает, как микрогравитация может быть использована для разработки передовых биологических материалов. Следующей целью ETH Zurich является печать более сложных структур, включая органоидные модели, на борту Международной космической станции. Эти модели органов могут помочь учёным в изучении таких заболеваний, как мышечная дистрофия и космическая атрофия мышц, а также позволят проводить более безопасное и быстрое тестирование лекарственных препаратов, предоставляя реалистичные модели, имитирующие физиологию человека. Доказав, что мышечная ткань может быть напечатана в условиях микрогравитации, команда ETH Zurich открыла новый путь для биомедицинских исследований в космосе и заботы о долгосрочном здоровье космонавтов.