俄羅斯宇航員太空生物3D打印進(jìn)展

俄羅斯的生物3D打印公司3D Bioprinting Solutions通過自己設(shè)計(jì)的太空生物打印機(jī)Organ.Aut進(jìn)行了一系列獨(dú)特的軌道實(shí)驗(yàn),。它是2018年向國(guó)際空間站（ISS）發(fā)射的世界上第一臺(tái)空間生物打印機(jī)，此后,，該設(shè)備已用于對(duì)多個(gè)組織進(jìn)行生物打印,，包括首次使用不斷增長(zhǎng)的骨骼結(jié)構(gòu)碎片對(duì)空間中的骨組織進(jìn)行3D生物打印。并在零重力下進(jìn)行高分子量蛋白質(zhì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn),。

2020年4月16日,，南極熊從外媒獲悉，空間站站的俄羅斯宇航員正在使用該機(jī)器生產(chǎn)小鼠的骨組織,，這些樣本隨后將被送到地球進(jìn)行仔細(xì)檢查，并最終作為實(shí)驗(yàn)的一部分植入到活體小鼠中,。

3D Bioprinting Solutions正在嚴(yán)格按照計(jì)劃在地球和太空中進(jìn)行科學(xué)研究,，而沒有任何延誤，盡管封鎖已使世界上很大一部分人留在家中以避免COVID-19病毒的傳播,。沿著這些思路,，他們還宣布，他們的科學(xué)家已經(jīng)準(zhǔn)備了一批新的小容器或比色皿,，并按照所有必要的預(yù)防措施,，于4月初安全地運(yùn)送到了ISS。此外,，4月11日,，太空船員報(bào)告說，該實(shí)驗(yàn)的第一階段已經(jīng)完成,，并且打印了新的骨組織構(gòu)造,。

一批比色皿準(zhǔn)備好交付給國(guó)際空間站（圖片：3D Bioprinting Solutions）

該計(jì)劃是在微重力條件下對(duì)骨骼組織結(jié)構(gòu)的打印和重結(jié)晶進(jìn)行新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。該公司聲稱,，它與以前的Organ. Auto的獨(dú)特性和根本區(qū)別在于,，太空中打印的骨組織成分隨后將被用于移植到地球上的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中。因此，來自3D Bioprinting Solutions的科學(xué)家將為太空生物醫(yī)學(xué)邁出根本性的新一步,，因?yàn)樗麄儨?zhǔn)備了世界上首次將太空材料從重結(jié)晶的磷酸鈣顆粒移植到有骨骼缺陷的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中,。

3D Bioprinting Solutions聯(lián)合創(chuàng)始人兼執(zhí)行合伙人Yusef Khesuani表示：“即使面對(duì)流行病的嚴(yán)峻形勢(shì)和全面的邊境封鎖，我們的團(tuán)隊(duì)也能夠及時(shí)為新實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備,，現(xiàn)在我們很期待能夠研究其結(jié)果,，我們?yōu)榇烁械阶院馈?

雖然以前的Organ.Aut會(huì)議是對(duì)生物器官在太空中進(jìn)行生物打印的主要證明，但這項(xiàng)新的正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)旨在展示使用空間生物打印機(jī)制造的獨(dú)特材料進(jìn)行活體動(dòng)物和動(dòng)物移植的可能性,。隨后用于治療人類患者,。未來，該公司希望這項(xiàng)新技術(shù)將使宇航員的骨植入物得到發(fā)展,，并能夠直接在太空飛行期間協(xié)助進(jìn)行移植,，尤其是計(jì)劃中的即將進(jìn)行的遠(yuǎn)距離行星際探險(xiǎn)。

Organ.Aut 3D生物打印機(jī)（圖片：3D Bioprinting Solutions）

此外,，該公司聲稱,，在飛往火星的載人飛行（預(yù)計(jì)到2025年將著陸）或未來月球基地的整個(gè)潛在人類工作中，宇航員將被長(zhǎng)期隔離,，在這種情況下,，醫(yī)療可能會(huì)成為問題。因此,，他們希望有必要?jiǎng)?chuàng)造一種新的空間生物醫(yī)學(xué)手段,，以幫助人體在零重力下形成人體組織，以便他們?cè)谏�病或受傷時(shí)可以將它們移植到宇航員身上,。

去年,，來自3D Bioprinting Solutions的俄羅斯科學(xué)家已經(jīng)設(shè)法在零重力下在太空中生長(zhǎng)出骨骼結(jié)構(gòu)的碎片。在航天器上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程中,，組織樣本是用磷酸鈣陶瓷制成的,，其中裝有活細(xì)胞，這些目前正在地球上進(jìn)行全面研究,。

這意味著俄羅斯科學(xué)家已通過在國(guó)際空間站上進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),，接近解決骨骼問題。目前,，3D生物打印解決方案專家已經(jīng)設(shè)法解決了使用生物制造技術(shù)來處理材料的艱巨任務(wù),，其中涉及人工創(chuàng)建生物物體。他們的第一批產(chǎn)品于2019年8月22日向國(guó)際空間站發(fā)射,。在隨后的實(shí)驗(yàn)中,，宇航員使用了Organ.Aut生物打印機(jī)，該打印機(jī)可對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D組裝,。

用于太空的Organ.Aut生物打印機(jī)（圖片：3D Bioprinting Solutions）

該專用設(shè)備是為執(zhí)行世界上第一個(gè)打印活體組織的實(shí)驗(yàn)而開發(fā)的,，已于2018年12月3日運(yùn)抵載人聯(lián)盟號(hào)MS-11航天器,，送入了空間站。它在零重力條件下使用磁懸浮技術(shù),，因此,，該對(duì)象不是像傳統(tǒng)3D打印機(jī)那樣分層創(chuàng)建，而是根據(jù)對(duì)雪球建模的原理完成的,。使用這種生產(chǎn)方法,，俄羅斯宇航員設(shè)法用陶瓷顆粒形成了球形的骨組織碎片。之后,，片段開始彼此相互作用,，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。然后,，成骨的活細(xì)胞均勻地分布在球體的表面,，隨后形成了組織工程化的結(jié)構(gòu)。

2019年10月2日,，先前描述的樣本成功到達(dá)地球,，并保持了其完整性和特性。目前,，科學(xué)家們對(duì)它們進(jìn)行了詳細(xì)的研究,，他們確認(rèn)所得的材料具有很高的生物活性，這將使它們?cè)谖磥淼淖疃虝r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生骨骼組織,。這個(gè)新項(xiàng)目是3D Bioprinting Solutions計(jì)劃的一部分,，該計(jì)劃將繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以在眼眶中生長(zhǎng)組織。特別是,，他們計(jì)劃逐漸使骨骼的形狀變得更復(fù)雜,，使其更接近原始骨骼的生物學(xué)特征。

隨著Organ.Aut太空漫游的進(jìn)行,，該公司繼續(xù)進(jìn)行使用生物材料制造零重力組織的項(xiàng)目，至少到現(xiàn)在,，這項(xiàng)新技術(shù)將證明太空生物醫(yī)學(xué)可以走多遠(yuǎn),。該公司的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)骨科植入物的生長(zhǎng)，以用于宇航員的移植手術(shù),，而無需他們返回地球,。從這個(gè)意義上講，該公司正在迅速采取行動(dòng),，采取一切必要的預(yù)防措施繼續(xù)他們的工作,，并尋找方法來解決人類最終到達(dá)月球或其他行星后從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看可能會(huì)出現(xiàn)的一些主要問題�,？雌饋硭坪鹾苓b遠(yuǎn),，但是開始著手解決意外情況的潛在解決方案永遠(yuǎn)不會(huì)太早,。太空探索可能是人類有史以來最具挑戰(zhàn)性的活動(dòng)。


編譯自：3dprint