Войти

Кости из будущего: на МКС вырастили искусственный фрагмент скелета

2188
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
  • 07.10 14:54
  • 10746
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 07.10 14:29
  • 0
Новая система международной безопасности – ради сохранения цивилизации
  • 07.10 14:22
  • 142
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 07.10 14:07
  • 0
Нам надо выжить
  • 07.10 13:17
  • 25
Российские БМПТ получили «теннисную сетку» для защиты от дронов
  • 07.10 11:54
  • 1
США могут купить у Украины технологии производства дронов
  • 07.10 05:34
  • 6
Для защиты заводов по переработке нефти развернули передвижные группы ПВО
  • 07.10 04:07
  • 1
Комментарий к "Пропущенный вызов"
  • 06.10 22:46
  • 3
Тяжелая БМП Т-15 на платформе "Армата", возможно, даже нужнее чем танк
  • 06.10 16:58
  • 1
Пропущенный вызов
  • 06.10 05:22
  • 1
США собираются применять «стратег» B-21 Raider и как беспилотный носитель ракет
  • 06.10 02:35
  • 1
Украина вряд ли получит ракеты Tomahawk из-за опасности конфликта РФ и США
  • 05.10 23:33
  • 0
В тему "обнуления Томагавков" и прочих БПЛА
  • 05.10 22:01
  • 3
В России назвали способное обнулить ракеты Tomahawk оружие
  • 05.10 18:58
  • 0
Комментарий к "Ядерное оружие: иметь нельзя уничтожить — где поставить запятую? - Мнения ТАСС"