Кости из будущего: на МКС вырастили искусственный фрагмент скелета Технология позволит создавать органы для трансплантации космонавтам в межпланетных экспедициях

Российским ученым впервые удалось вырастить фрагменты костной структуры в космосе в условиях невесомости. В ходе экспериментов на МКС были изготовлены образцы ткани из кальций-фосфатной керамики, которые заселили живыми клетками. В настоящее время их всесторонне изучают на Земле. В будущем технология позволит создавать костные импланты для пересадки космонавтам, находящимся в дальних межпланетных экспедициях.Орбитальная керамикаПри пилотируемых полетах на Марс или работах на лунной базе космонавты длительное время будут находиться в изоляции. В таких условиях оказать им специализированную медицинскую помощь проблематично. По мнению экспертов, необходимо создавать новые средства космической медицины, в том числе для формирования тканей организма в условиях невесомости. В будущем их можно будет пересадить космонавтам, если они заболеют или получат травму.Российские ученые вплотную приблизились к решению этой задачи в отношении костей скелета, проведя соответствующие эксперименты на МКС.- В исследовании мы используем биосовместимые материалы на основе кальций-фосфатной керамики, которые по своему составу практически идентичны неорганической составляющей настоящей кости - она состоит из схожего набора веществ, - рассказал директор Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Владимир Комлев. - Уникальные свойства разработки достигаются за счет самоорганизации материала при физиологических температурах (близки к 36,6oС. - "Известия").  В настоящее время ученым удалось решить сложную задачу обработки материала с помощью биофабрикационных технологий, которые подразумевают искусственное создание биологических объектов. Его первая партия была запущена на МКС 22 августа 2019 года - космонавты в ходе эксперимента использовали биопринтер "Орган.Авт", позволяющий осуществлять 3D-сборку тканевых конструкций.Инновационный прибор работает по технологии магнитной левитации в невесомости, при которой объект создается не послойно, как в обычных 3D-принтерах, а сразу со всех сторон - по принципу лепки снежка.- С помощью такого способа производства космонавтам удалось сформировать из керамических частиц фрагмент костной ткани сфероидной формы. После чего фрагменты начали взаимодействовать друг с другом, образуя устойчивые химические связи, - пояснил Владимир Комлев. - Затем по поверхности сфероида равномерно распределили живые остеобразующие клетки, которые в дальнейшем сформировали тканеинженерную конструкцию.2 октября 2019 года образцы успешно добрались до Земли на спускаемом аппарате, сохранив свою целостность и свойства. В настоящее время их подробно исследуют ученые. В НИТУ "МИСиС" подтвердили актуальность технологии для производства медицинских изделий.- Используемый учеными материал обладает высокой биологической активностью, что в перспективе позволит создавать костную ткань за минимальный промежуток времени, - пояснил научный сотрудник НИТУ "МИСиС" Федор Сенатов. - Однако по сравнению с пластиковыми и металлическими аналогами керамика является более хрупкой основой, использование которой в ряде случаев может потребовать дополнительного упрочнения импланта.Геометрия звукаЭксперименты по выращиванию тканей на орбите продолжат. В керамический состав планируют добавить стволовые клетки с ДНК человека - с их помощью структура будет нести в себе биоинформацию пациента, что улучшит приживаемость имплантов в организме. Кроме того, ученые планируют постепенно усложнять форму выращиваемых костей, приближая ее к характеристикам биологического оригинала.- Впоследствии мы собираемся усложнить геометрию создаваемых изделий, для чего добавим к базовому воздействию принтера звуковое излучение, которое будет работать вместе с магнитными волнами, - отметил соучредитель и управляющий партнер компании 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани. - Это позволит создавать трубчатые и ветвящиеся объекты, которые по своей форме будут соответствовать костям и сосудам человека.Также специалисты отметили научную ценность эксперимента.- Печать костной ткани из керамических частиц вместе с биоматериалами в условиях невесомости была проведена впервые в мире, - рассказал Федор Сенатов. - Таким образом, в ходе изучения получившихся образцов могут быть сделаны значимые фундаментальные открытия, которые повлияют на развитие аддитивного производства в целом.В перспективе новая технология позволит выращивать костные импланты для космонавтов и проводить операции по их трансплантации без необходимости возвращаться на Землю.

Также по теме: