Naukowcy wydrukowali tkankę mięśniową w warunkach mikrograwitacji

Złożona tkanka mięśniowa z drukarki 3D, stworzona przez naukowców w warunkach mikrograwitacji, umożliwi testowanie leków w czasie przyszłych misji kosmicznych.

.W czasie podróży kosmicznych zdrowie astronautów pogarsza się pod wpływem warunków mikrograwitacji. Aby rozwiązać ten problem i chronić członków załogi statków przemierzających Wszechświat, naukowcy próbują opracować metody, które zwiększą ich bezpieczeństwo.

W ramach nowego badania, naukowcy z ETH Zurich, wykorzystali loty paraboliczne do symulacji warunków mikrograwitacji, by w ich czasie wytworzyć tkankę mięśniową. Pozwoli to w przyszłości wydrukować ją w 3D na orbicie w celu lepszego zbadania chorób i opracowania nowych terapii. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Advanced Science.

Produkcja drobnych, biologicznych struktur, takich jak tkanka mięśniowa, stanowi poważne wyzwanie w warunkach normalnej grawitacji na Ziemi. Grawitacja zakłóca proces wytworzenia jej takiej, jaka występuje naturalnie w organizmie.

Do druku 3D naukowcy używają specjalnej substancji zwanej „bio-tuszu”. Składa się ona z nośnika zmieszanego z żywymi komórkami. Waga „bio-tusza” i osadzonych komórek może spowodować zapadnięcie się lub odkształcenie struktur, zanim materiał będzie miał szansę się utwardzić. Ponadto komórki mogą nierównomiernie rozłożyć się – co prowadzi to do mniej realistycznych modeli.

Jak tłumaczą badacze, w warunkach mikrograwitacji ten szkodliwy wpływ jest minimalny, a naukowcy mogą wytwarzać włókna mięśniowe dokładnie takie, jak występują w ciele. Ta precyzyjna konstrukcja jest kluczowa – tylko modele, które dokładnie odzwierciedlają strukturę ludzkiego ciała, zapewniają wiarygodne wyniki podczas testowania nowych leków lub badania wpływu choroby.

W tym celu naukowcy opracowali nowy system wytwarzania struktur biologicznych o nazwie G-Flight (Gravity-independent Filamented Light). System ten umożliwia szybką produkcję konstrukcji mięśniowych w ciągu kilku sekund. Przy użyciu specjalnej formuły „bio-żywicy” badacze wykonali druk 3D w warunkach mikrograwitacji podczas 30 lotów parabolicznych. Wyniki wykazały, że tkanka miała zarówno żywotność komórkową, jak i liczbę włókien mięśniowych odpowiednią do badań. Ponadto opracowany proces umożliwi długoterminowe przechowywanie „bio-żywic”, co po pozwoli na wykorzystanie ich w czasie misji kosmicznych.

.Udane wytworzenie struktur mięśniowych w warunkach mikrograwitacji, stanowi zdaniem naukowców postęp w bioinżynierii, badaniach kosmicznych i biomedycynie. Kolejnym celem będzie wykorzystanie tych technik do produkcji złożonych ludzkich organoidów i tkanek na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dzięki nim naukowcy będą mogli przeprowadzić w kosmosie badania chorób takich jak dystrofia mięśniowa lub zanik mięśni spowodowany brakiem grawitacji oraz wykorzystać do testowania skuteczności terapii.

Oprac. EG