Сам себе донор: космонавты смогут печатать кожу и кости из своих же клеток прямо в невесомости

Образец напечатанной кости.

Фото ESA – SJM Photography.

Образец напечатанной на биопринтере кожи.

Фото ESA – SJM Photography.

Все мы привыкли жить под действием силы земного притяжения, поэтому наши тела не функционируют должным образом, если "вырваны" из привычной среды.

Изучая здоровье людей, работающих на Международной космической станции, учёные пришли к выводу, что в условиях микрогравитации увядают мышцы, истончается кожа, нарушается кровообращение, а кости теряют плотность и становятся более восприимчивы к переломам.

Всё это – факторы риска для здоровья и жизни, и они возрастут для космонавтов, которые в будущем отправятся в длительные экспедиции – покорять новые миры.

Важный вопрос для специалистов, которые занимаются подготовкой таких миссии, заключается в том, как обеспечить медицинскую помощь, если человек получит травму – перелом или, скажем, ожог. Решением этой проблемы занимаются исследователи из Дрезденского технического университета. И, по их мнению, наиболее оптимальный вариант – это использование трёхмерной биопечати.

Напомним, что при помощи этой технологии можно, к примеру, напечатать новую кожу прямо поверх раны, в будущем она позволит создавать функционирующие органы для трансплантации или фрагменты костей, чтобы вылечить перелом.

Образец напечатанной на биопринтере кожи.

Как сообщается в пресс-релизе Европейского космического агентства, специалисты в ходе новой работы должны были решить две основных проблемы. Во-первых, для любой печати нужны чернила, и биопечать не исключение. Во-вторых, поскольку биочернила могут быть жидкими, нужно придумать, как контролировать их "поведение" в условиях микрогравитации.

Процесс биопечати кожи

Специалисты считают, что источником материала для печати могут стать сами космонавты. К примеру, плазму крови можно использовать для создания клеток кожи (для залечивания ран и ожогов), а из стволовых клеток можно вырастить костную ткань (при переломах).

Во втором случае для поддержания структуры потребуется добавить "цемент" – фосфат кальция, который впоследствии абсорбируется во время фазы роста.

Процесс биопечати кости

Что же касается растекающихся биочернил, полученных из плазмы крови, учёные предлагают изменять их вязкость, добавляя метилцеллюлозу и альгинаты (соли альгиновой кислоты).

Важно, что такие ингредиенты космонавты смогут получить из растений или водорослей, которые в дальних полётах, вероятно, будут иметь под рукой.

Состоятельность своей идеи команда доказала оригинальным способом: напечатала фрагменты кожи и кости, перевернув биопринтер вверх "ногами". Биочернила при печати действительно не разливались, а получившаяся кожная "заплатка" осталась на нижней стороне поверхности и сохранила свою форму (процесс показан на видео ниже).

Авторы исследования утверждают, что возможность использования трёхмерной биопечати позволит космонавтам быстро реагировать на чрезвычайные ситуации, требующие медицинской помощи.

При этом важно, что для создания биочернил будут использоваться биологические материалы самого человека: это снизит риск иммунного отторжения.

Ещё один несомненный плюс заключается в том, что космонавты смогут избежать "вторичных" повреждений. К примеру, если кто-то из членов экипажа получит ожог, то не придётся пересаживать кожу с другого места на теле человека и подвергать его ещё большему риску, ведь процесс заживления ран в условиях космоса проходит сложнее, чем на Земле.

В дальнейшем специалистам предстоит продумать, каким должно быть оборудование для космической биопечати, какие меры потребуются для создания "хирургических кабинетов" и поддержания в них стерильных условий. Кроме того, учёные рассматривают возможность печати в космосе целых органов для трансплантации.

Эти исследования в конечном итоге будут способствовать развитию и усовершенствованию методов 3D-биопечати и на Земле, заключают авторы работы.

Добавим, что технология трёхмерной печати найдёт и другие применения в космосе. К примеру, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что на орбитальный форпост Земли уже прибыл 3D-принтер для печати недостающих запчастей, и о технологии создания кирпичей из марсианского грунта. Кроме того, на МКС уже в этом году планируется напечатать мясо и рыбу.