La bioprinter di Techshot fabbrica con successo il menisco umano nello spazio
L’attuale Bioprinting nello spazio potrebbe diventare un percorso che guida le future decisioni per la biofabbricazione sulla Terra e in orbita. Gli astronauti hanno già utilizzato due bioprinter sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sperimentando il tessuto osseo umano e persino il tessuto cardiaco . L’interesse per la creazione di queste macchine sorse in quanto la gravità della Terra stava rendendo la stampa di strutture funzionali simili ad organi piuttosto impegnative, rendendo l’ambiente spaziale un’alternativa fattibile. Techshot , una società spaziale commerciale, ha scelto di sviluppare un impianto per la BioFabricazione (BFF) che è stato montato all’interno del laboratorio nazionale americano ISSe viene utilizzato dagli astronauti a bordo dalla scorsa estate. Questa settimana la società ha annunciato che la bioprinter 3D spaziale è stata utilizzata per produrre con successo stampe di test sulla cartilagine del ginocchio umano nello spazio.
Il BFF di Techshot , che mira a stampare tessuti simili a organi che un giorno potrebbero portare alla stampa 3D di organi umani nello spazio per i trapianti, è stato utilizzato per produrre con successo stampe di prova di un menisco umano parziale a bordo della ISS il mese scorso. Il modello di menisco è stato prodotto per il cliente dell’azienda: il programma 4D Bioprinting, Biofabrication e Biomanufacturing (4D Bio 3 ) , che ha sede presso l’ Uniformed Services University of the Health Sciences (USU). Il programma è una collaborazione tra l’università e la Fondazione di Ginevra , un’organizzazione senza fini di lucro che promuove la ricerca medica militare.
La produzione di tessuto umano nelle condizioni di microgravità dello spazio potrebbe in definitiva aiutare nella corsa alla produzione di cuori e altri organi utilizzando una bioprinter 3D. Sebbene l’attuale fabbricazione di organi funzionali che potrebbero finalmente sostituire la carenza di organi donatori per aiutare i pazienti bisognosi di un trapianto potrebbe essere a un decennio di distanza – se non di più – il team di Techshot era ottimista attorno a questo progetto poiché la ricerca nello spazio potrebbe illuminare un molto del lavoro svolto sulla Terra.
Negli ultimi sei mesi, gli astronauti, come l’ingegnere di volo della NASA Christina Koch, hanno testato la capacità del BFF di stampare celle. Utilizzando cellule umane adulte (come cellule staminali o pluripotenti) e proteine derivate da tessuti adulti come bioink, il BFF è in grado di creare tessuti vitali.
Secondo l’ISS National National Lab dell’ISS, sebbene i ricercatori abbiano avuto qualche successo con la stampa 3D di ossa e cartilagine sulla Terra, la produzione di tessuti umani molli (come vasi sanguigni e muscoli) è stata difficile. Ciò che affermano si verifichi che, sulla Terra, quando si tenta di stampare con biomateriali morbidi e facilmente scorrevoli, i tessuti collassano sotto il loro stesso peso, provocando poco più di una pozzanghera; ma se questi stessi materiali vengono prodotti nell’ambiente di microgravità dello spazio, le strutture stampate in 3D manterranno le loro forme.
Un menisco, che è un disco a forma di mezzaluna di cartilagine morbida che si trova tra il femore e la tibia, agisce come un significativo cuscino o ammortizzatore, ma quando il menisco si strappa, l’effetto di ammortizzazione funziona male, causando artrite e dolore al ginocchio. Le lesioni meniscali sono una delle lesioni ortopediche più comunemente trattate e hanno un’incidenza molto più elevata nei membri del servizio militare e nei giocatori sportivi.
All’inizio di marzo, Techshot ha inviato attrezzature e campioni a supporto della ricerca su impianti, cuore e cartilagine per tre dei suoi clienti alla missione ISS su SpaceX CRS-20. Gli astronauti a bordo della stazione hanno utilizzato il BFF per produrre menischi del ginocchio umano come test dei materiali e dei processi necessari per stampare un menisco nello spazio. Secondo Techshot, il primo esperimento per 4D Bio 3a bordo del laboratorio nazionale statunitense della ISS è servito come test dei materiali e dei processi necessari per stampare un menisco nello spazio. L’astronauta Andrew Morgan, medico e laureato in USU ha caricato biomateriali in BFF, mentre gli ingegneri di Techshot hanno caricato un file di progettazione fornito dal cliente alla stampante dal Payload Operations Control Center (POCC) della società situato a Greenville, Indiana, da cui i dispositivi in lo spazio è controllato. Il successo della stampa è stato valutato tramite video in tempo reale dall’interno dell’unità.
“Alcuni dei nostri criteri per il successo della missione, come la capacità di lavorare con materiali di stampa specificati dal cliente e file di progettazione forniti dal cliente, sono stati soddisfatti prima ancora che venissimo lanciati il 6 marzo”, ha affermato lo scienziato senior Techshot Carlos Chang. “Ma ordinare a BFF di stampare da qui a Techshot e guardarlo letteralmente riunirsi in tempo reale, ha fornito la conferma di cui avevamo bisogno per essere sulla strada giusta.”
Fondata più di 30 anni fa, Techshot gestisce le proprie apparecchiature di ricerca commerciale nello spazio e funge da gestore dei payload ISS di proprietà della NASA, come Advanced Plant Habitat e due forni per la ricerca nella scienza dei materiali. La società fornisce il proprio catalogo di attrezzature e servizi a pagamento a coloro che hanno i propri programmi di ricerca indipendenti, fungendo da risorsa unica per le organizzazioni che cercano accesso allo spazio. E lanciato alla stazione a luglio 2019 a bordo di SpaceX CRS-18, il BFF è stato testato da allora. Techshot ha persino suggerito che i biomateriali per una seconda stampa del menisco, che saranno restituiti sulla Terra per test più approfonditi, verranno lanciati in una missione SpaceX successiva.
