I cosmonauti biograferanno il tessuto osseo per topi nello spazio
La società di bioprinting con sede a Mosca, 3D Bioprinting Solutions, ha intrapreso una serie di esperimenti unici in orbita grazie a una bioprinter spaziale di propria progettazione, Organ.Aut. È stata la prima bioprinter spaziale al mondo lanciata alla Stazione Spaziale Internazionale(ISS) nel 2018 e da allora il dispositivo è stato utilizzato per la bioprinting di diversi tessuti, incluso il bioprinting 3D del tessuto osseo nello spazio per la prima volta utilizzando frammenti di strutture ossee in crescita, nonché per effettuare una cristallizzazione proteica ad alto peso molecolare esperimento a gravità zero. Ora, abbiamo appreso che i cosmonauti russi alla stazione stanno usando la macchina per produrre tessuto osseo per topi e che quei campioni, in seguito, saranno inviati sulla Terra per un attento esame e infine impiantati in topi viventi come parte dell’esperimento .
Le soluzioni di bioprinting 3D si stanno muovendo rigorosamente nei tempi previsti con il loro lavoro scientifico sulla Terra e nello spazio senza ritardi, nonostante il blocco che ha una gran parte della popolazione mondiale che sta a casa per evitare la diffusione del virus COVID-19. Ciò significa che la società sta proseguendo con i suoi progetti. In tal senso, hanno anche annunciato che i loro scienziati avevano preparato un nuovo lotto di piccoli contenitori o cuvette che, in conformità con tutte le precauzioni necessarie, sono stati consegnati in sicurezza all’ISS all’inizio di aprile. Inoltre, l’11 aprile, l’equipaggio dello spazio ha riferito che la prima sessione dell’esperimento era stata completata e che venivano stampati nuovi costrutti di tessuto osseo.
Il piano è di condurre un nuovo esperimento scientifico sulla stampa e la ricristallizzazione delle strutture del tessuto osseo in condizioni di microgravità. L’azienda afferma che l’unicità e la differenza fondamentale rispetto alle precedenti sessioni di Organ. Le sessioni sono che i componenti del tessuto osseo stampati nello spazio verranno successivamente utilizzati per il trapianto su animali da laboratorio sulla Terra. Pertanto, gli scienziati di 3D Bioprinting Solutions faranno un passo fondamentalmente nuovo per la biomedicina spaziale , mentre preparano il primo trapianto al mondo di materiale spaziale da granuli di fosfato di calcio ricristallizzato ad animali da laboratorio con difetti ossei.
“L’intera storia della creazione di Organ.Aut, il suo lancio nello spazio e il lavoro a bordo della ISS in collaborazione con la Russian State Space Corporation ROSCOSMOS , è un vivido esempio di resilienza, una volontà incessante di vincere e il raggiungimento di obiettivi prefissati nonostante tutti i ostacoli che possono sorgere. Siamo orgogliosi che, nonostante la difficile situazione epidemiologica e la completa chiusura dei confini, il nostro team sia stato in grado di prepararsi tempestivamente per nuovi esperimenti e ora non vede l’ora di studiarne i risultati ”, ha indicato Yusef Khesuani, co-fondatore e Managing Partner di 3D Bioprinting Solutions, quando consultato da 3DPrint.com sulla nuova impresa.
Mentre le precedenti sessioni di Organ.Aut servivano come prova principale dei costrutti di organi per la bioprinting nello spazio, questo nuovo esperimento in corso è progettato per mostrare la possibilità di utilizzare materiali unici realizzati dalla bioprinter spaziale per trapianti in animali vivi e successivamente per il trattamento di pazienti umani. In futuro, la società prevede che questa nuova tecnologia consentirà la crescita di protesi ossee per gli astronauti e sarà in grado di aiutare a eseguire i trapianti direttamente durante i voli spaziali, in particolare con le prossime spedizioni interplanetarie a lungo raggio previste.
Inoltre, la compagnia afferma che durante i voli con equipaggio su Marte (che dovrebbero atterrare entro il 2025) o durante il potenziale lavoro umano nella futura base lunare, i cosmonauti saranno isolati per lungo tempo e, in queste circostanze, fornendo loro l’assistenza medica potrebbe diventare problematica. Pertanto, si aspettano che sarà necessario creare nuovi mezzi di biomedicina spaziale per aiutare nella formazione dei tessuti corporei a gravità zero in modo che possano trapiantarli in cosmonauti se si ammalano o si feriscono.
L’anno scorso, gli scienziati russi di 3D Bioprinting Solutions erano già riusciti a far crescere frammenti di una struttura ossea nello spazio a gravità zero. Campioni di tessuto sono stati ottenuti da ceramiche di fosfato di calcio, che sono state popolate con cellule viventi, durante gli esperimenti che hanno avuto luogo sul veicolo spaziale. Questi sono attualmente allo studio approfondito sulla Terra.
Ciò significa che gli scienziati russi si sono avvicinati alla soluzione di questo problema per le ossa dello scheletro conducendo esperimenti rilevanti sulla ISS. Attualmente, gli esperti delle soluzioni di bioprinting 3D sono riusciti a risolvere il difficile compito di elaborare materiale utilizzando tecnologie di biofabbricazione, che comportano la creazione artificiale di oggetti biologici. Il loro primo lotto è stato lanciato all’ISS il 22 agosto 2019. Durante l’esperimento seguente, i cosmonauti hanno utilizzato la bioprinter Organ.Aut, che consente l’assemblaggio 3D delle strutture dei tessuti.
Il dispositivo specializzato, sviluppato per realizzare il primo esperimento al mondo per la stampa di tessuti viventi, è stato consegnato alla stazione spaziale il 3 dicembre 2018, a bordo del veicolo spaziale Soyuz MS-11 con equipaggio. Utilizza la tecnologia della levitazione magnetica in condizioni di gravità zero, quindi l’oggetto non viene creato a strati, come nelle stampanti 3D convenzionali, ma immediatamente da tutti i lati, qualcosa che le aziende descritte sono state fatte secondo il principio della modellazione delle palle di neve. Usando questo metodo di produzione, i cosmonauti russi sono riusciti a formare un frammento di tessuto osseo con una forma sferoidale da particelle di ceramica. Dopo di che i frammenti hanno iniziato a interagire tra loro, formando legami chimici stabili. Quindi, le cellule osteogeniche vive sono state distribuite uniformemente sulla superficie dello sferoide, che successivamente ha formato una struttura ingegnerizzata nei tessuti.
Il 2 ottobre 2019, i campioni precedentemente descritti hanno raggiunto con successo la Terra su un veicolo in discesa, preservandone l’integrità e le proprietà. Attualmente, sono studiati in dettaglio da scienziati che confermano che il materiale risultante ha un’elevata attività biologica, che in futuro consentirebbe loro di creare tessuto osseo nel minor tempo possibile. Il nuovo progetto fa parte dei piani di soluzioni di bioprinting 3D per continuare gli esperimenti per far crescere i tessuti in orbita. In particolare, hanno in programma di rendere gradualmente più complessa la forma delle ossa, avvicinandola alle caratteristiche biologiche dell’originale.
“Successivamente compliceremo la geometria dei prodotti creati, per i quali aggiungeremo le onde sonore all’effetto base della stampante che funzionerà insieme alle onde magnetiche”, ha descritto Khesuani l’anno scorso. “Questo ci consentirà di creare oggetti tubolari e ramificati, che nella loro forma corrisponderanno alle ossa e ai vasi sanguigni umani”.
Man mano che l’odissea nello spazio di Organ.Aut continua e l’azienda continua con i suoi progetti utilizzando biomateriali per fabbricare tessuti a gravità zero, la nuova tecnologia dimostrerà quanto lontano può arrivare la biomedicina spaziale, almeno per ora. L’obiettivo finale e idilliaco dell’azienda è consentire la crescita di protesi ossee per le operazioni di trapianto di cosmonauti senza che sia necessario che tornino sulla Terra. In questo senso, l’azienda si sta muovendo rapidamente, prendendo tutte le precauzioni necessarie per continuare il proprio lavoro e cercando modi per risolvere alcuni dei principali problemi che potrebbero sorgere a lungo termine, una volta che gli umani viaggeranno finalmente sulla Luna o su altri pianeti. Potrebbe sembrare lontano, ma non è mai troppo presto per iniziare a lavorare su potenziali soluzioni a circostanze impreviste.
