Войти

Кости из будущего: на МКС вырастили искусственный фрагмент скелета

2149
0
0
Источник изображения: Фото: Роскосмос

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 керамика

При 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").

Космический биопринтер "Орган.Авт"

Источник изображения: Фото: ТАСС/Николай Галкин

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.

Тканеинженерная конструкция, состоящая из биосовместимой кальций-фосфатной керамики и остеобразующих клеток. Тканеинженерная конструкция изготовлена на МКС с помощью биопринтера "Орган.Авт"

Источник изображения: Фото: Институт металлургии и материаловедения РАН

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 звука

Эксперименты 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.

Микроструктура неорганической составляющей синтетического материала для тканевой инженерии. Материал синтезирован на МКС с помощью биопринтера "Орган.Авт"

Источник изображения: Фото: Институт металлургии и материаловедения РАН

— 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.


Александр Буланов

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 21.06 22:03
  • 354
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 21.06 21:02
  • 2
Китай создал портативную нейтронную пушку, работающую на водородно-литиевой ядерной реакции
  • 21.06 20:12
  • 4154
Оценка Советского периода в истории России.
  • 21.06 18:45
  • 315
Космонавтика Илона Маска
  • 21.06 18:01
  • 53
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 21.06 15:36
  • 1
В Китае разработана технология, значительно увеличивающая возможность обнаружения американских самолётов-невидимок F-22
  • 21.06 07:28
  • 13
Чубайс не виноват
  • 21.06 07:16
  • 321
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 21.06 05:18
  • 1
Боец Чех: ПТРК "Фагот" позволяют поражать любую технику ВСУ
  • 21.06 00:11
  • 9473
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.06 18:17
  • 2
Военный эксперт Литовкин назвал недостатки применения боевой авиации Израилем
  • 20.06 16:58
  • 73
Какое оружие может оказаться эффективным против боевых беспилотников
  • 20.06 15:49
  • 0
Холодный расчет
  • 20.06 11:29
  • 8
SCMP: Эксперты предполагают, что секретный китайский истребитель J-36 не предназначен для ведения воздушного боя
  • 20.06 11:17
  • 10
Неизбежность Тайваня