Само собой разумеется, что в космосе нет врачей, что является проблемой, учитывая, что суровые условия способствуют травмам. В настоящее время исследователи из Дрезденского технического университета (TUD) разработали метод трехмерной биопечати для использования в космосе, создавая новую кожу и костную ткань из ресурсов, которые могут быть доступны астронавтам.
Организм космонавта не функционирует должным образом в невесомости
Жизнь космонавтов, которые пребывают на Международной космической станции (МКС), не из легких. Люди эволюционировали, чтобы жить под действием силы тяжести Земли, поэтому наши тела не функционируют должным образом после удаления из этой среды. Жидкости не двигаются, мышцы увядают, а кости теряют массу и становятся более восприимчивыми к переломам.
Польза от трехмерной биопечати
Это означает, что астронавты могут извлечь большую пользу из трехмерной биопечати, которая здесь, на Земле, способна помочь хирургам и врачам "залатать" раны или даже напечатать новые функционирующие органы для трансплантации. Регулярная 3D-печать уже рассматривалась в качестве помощи астронавтам при создании новых инструментов или даже укрытия из пыли Марса в их космических путешествиях.
Образец биопечатной кожи
Таким образом, исследователи TUD стремились объединить эти два метода с целью позволить астронавтам печатать новые участки кожи 3D, чтобы лечить раны, или кусочки кости для восстановления при переломах. Но у этой идеи есть два основных препятствия: во-первых, эти «биочернила» могут быть недоступны в космосе, а во-вторых, жидкие чернила не всегда будут оставаться там, где они необходимы для микрогравитации.
Чтобы решить первую проблему, команда TUD предположила, что сами астронавты могут быть источником биоинформации. Плазму из крови можно использовать для создания клеток кожи, а стволовые клетки можно превратить в кости.
«Кожные клетки можно получить с использованием плазмы крови человека в качестве «биочернил», богатых питательными веществами, которые будут легкодоступны для членов команды миссии», - говорит Нивес Кубо, член команды проекта. - Для изготовления образца кости потребовалось напечатать стволовые клетки человека с подобной композицией биочернил с добавлением костного цемента с фосфатом кальция в качестве материала, поддерживающего структуру ДНК, который впоследствии абсорбируется во время фазы роста».
Как решилась вторая проблема?
Вторая проблема, микрогравитация, была решена путем изменения вязкости полученных из плазмы биочернил, которые, обычно, являются достаточно текучими. Исследователи добавили в смесь метилцеллюлозу и альгинат, что увеличивает вязкость чернил и препятствует их распространению повсюду. Эти ингредиенты могут быть получены из растений и водоросле0й, которые астронавты в дальних поездках, вероятно, будут иметь под рукой.
Образец биопечатной кости
Несмотря на то что мы не можем искусственно воссоздать среду с низкой гравитацией на Земле, команда ученых показала, что новые биочернила не будут проливаться при запуске 3D-принтера вверх ногами.
«Возможность 3D-биопечати позволяет астронавтам реагировать на неотложные состояния по мере их возникновения, - говорит Кубо. - В случае ожогов, например, новая кожа может быть отпечатана, вместо того, чтобы быть перенесенной из другого места на теле астронавта, нанося вторичный ущерб, который может не зажить легко в орбитальной среде».
«Или в случае переломов костей, происходящих, скорее всего, из-за невесомости в космосе в сочетании с частичной гравитацией Земли на уровне 0,38, запасная кость может быть вставлена в поврежденные области. Во всех случаях биопечатный материал будет создаваться самим астронавтом, так что не будет проблем с отторжением трансплантата".
