Как работает и для чего нужна 3D-биопечать в космосе
В декабре 2018 года 3D-биопринтер «Орган.Авт» впервые напечатал в космосе человеческую ткань. Тогда для эксперимента выбрали хрящевую ткань человека, а этой осенью биопринтер использовали для печати небольшого фрагмента говядины. «Сноб» разбирается, почему важно печатать мясо в космосе и как это связано с лепкой снежков, донорскими органами и долгами Роскосмоса.
Снежки из живых клеток
Обычные 3D-принтеры выпускают гелевый материал слоями, в то время как «Орган.Авт» оперирует «летающими» в магнитном поле живыми клетками и объединяет их в полноценные ткани. Механизм работы биопринтера «Орган.Авт» напоминает лепку снежка: когда мы делаем снежки, мы воздействуем на снег сразу с нескольких сторон и формируем шар, так же действуют на клетки магнитные волны внутри принтера, чтобы сформировать из них фрагмент живой ткани.
В земных условиях соединению клеток мешает сила тяжести, которой нет на орбите в условиях микрогравитации. Поэтому печатать некоторые структуры легче в космосе, чем на Земле. Например, при послойной печати трубчатых конструктов (сосудов или мочеточников) под действием силы тяжести они начинают «заваливаться», как Пизанская башня. Так что в данном случае можно сказать, что нет гравитации — нет проблем.
Однако пока «Орган.Авт» может печатать только эллипсы и торы («бублики»). Чтобы создавать трубки, эти «бублики» нужно вытягивать вдоль, а для этого к имеющимся магнитным волнам в механизме принтера необходимо добавить акустические волны. С помощью акустических пинцетов также можно передвигать конкретные клетки для создания более сложных форм. Однако эта технология сложнее обычных акустических волн, поэтому пока ее используют только в земных условиях, потому что для МКС необходимая аппаратура слишком громоздкая. А вот добавить генератор акустических волн в конструкцию возможно в ближайшем будущем, так как это не требует крупных изменений в биопринтере. Так что создание трубчатых структур возможно уже в скором времени.
Донорские органы без доноров
Инициатором проекта был Александр Островский — основатель и генеральный директор «Инвитро». По его словам, изначально технология предназначалась для создания донорских органов для их последующей пересадки и решения проблемы с их постоянной нехваткой. Как говорит Островский, «мы видим очереди на трансплантацию органов, в которых люди стоят годами и часто умирают, так и не дождавшись».
С помощью биопринтера уже удалось создать жизнеспособную щитовидную железу и успешно пересадить ее мыши, в перспективе — создание других эндокринных органов. Испытания на мышах показывают, что даже при удалении «изначальной» железы возможно полное восстановление ее функций при пересадке, также проведены успешные опыты по восстановлению половых желез у мышей. Можно печатать хрящи, кожу и мышцы, в планах — трубчатые структуры, например, сосуды и мочеточники.