Az űrben a mikrogravitáció nem csak kihívás, hanem előny is lehet. Az űdben végzett biogyártás úttörőjéről ismert Redwire történelmet írt azzal, hogy 2019-ben felküldte az első bionyomtatót a Nemzetközi Űrállomásra (ISS). A közelmúltban egy lépéssel tovább léptek, sikeresen bionyomtatva egy emberi porcot az állomáson. Ez az áttörés új lehetőségeket nyit meg a regeneratív gyógyászatban, mivel az űr tökéletes feltételeket kínál a Földön nehezen létrehozható, összetett szövetek additív felépítéséhez. A Redwire vezető tudósa, Ken Savin a 3DPrint.com-nak adott exkluzív interjújában kifejtette, hogy ez az eredmény távol áll a tudományos-fantasztikus irodalomtól, de fordulópontot jelenthet az emberi test jövőbeli gyógyításában.
3D nyomtatott porcszövetet nyomtattak az ISS fedélzetén. A kép a Redwire jóvoltából.
2023 júliusában a Redwire jelentős lépést tett az űrbeli bionyomtatásban azzal, hogy sikeresen létrehozta az emberi térd meniszkuszát az ISS fedélzetén. A meniszkuszt – a térdízületet kipárnázó kulcsfontosságú porcdarabot – nyomtatták ki élő emberi sejteket használva, majd két hétig Redwire Advanced Space Experiment Processor (ADSEP) segítségével tenyésztették. Ez a folyamat lehetővé tette a szövet érését és megszilárdulását a mikrogravitációban, megoldva a bioprinting kihívásait a Földön, ahol a gravitáció az ilyen kényes szerkezetek összeomlását okozza. A meniszkuszt a Crew-6 küldetés fedélzetén 2023 szeptemberében küldték vissza a Földre.
A Redwire bionyomtatási munkájának egyik leglenyűgözőbb eredménye az, hogy a mikrogravitáció hogyan változtatja meg a sejtek viselkedését a nyomtatás során. A Földön a gravitáció lehúzza a nyomtatott szövetet, aminek következtében a sejtek ellaposodnak és elveszítik természetes alakjukat.
A szövetek létrehozása azonban nem csak a formájukról szól, hanem a megmaradásról is. A Földön a nagyobb szöveti struktúrákhoz érrendszerre van szükség ahhoz, hogy tápanyagokat és oxigént szállítsanak a sejtmagban lévő sejtekhez. E nélkül ezek a sejtek tápanyaghiány miatt elpusztulnak.
Az űrben a Redwire azon dolgozik, hogy leküzdje ezt a kihívást azáltal, hogy kifejleszti a sejtek táplálásának módjait – biztosítva, hogy egy nagyobb szöveti struktúra belső sejtjei megkapják az életképességükhöz szükséges tápanyagokat. Savin kifejtette, hogy ennek az érrendszernek a kiépítése az egyik következő nagy akadály a teljesen működőképes, összetett szövetek felé vezető úton. A Redwire már dolgozik ezen a kihíváson, és a tervek szerint a közeljövőben érrendszert is nyomtatnak.
Ezenkívül Savin azt mondta: „Nem csak tudományt csinálunk; hardvert fejlesztünk egy számunkra idegen környezetben. A gravitáció hiánya még a legegyszerűbb feladatokat is megnehezíti, mint például az anyag felhordása egy felületre. A Földön egy csepp csak leesik. A térben a cseppentőhöz tapad, és feltekeredik az oldalára.”
Ez megkövetelte a csapattól, hogy új módszereket dolgozzanak ki az anyagok űrben történő kezelésére, ezzel a kihívással minden küldetés során továbbra is megküzdenek. A biotinták kritikus szerepet játszanak ebben a folyamatban.
Noha a Redwire nem most kezdett el bionyomtatással foglalkozni, a meniszkusz-nyomtatási projekt mérföldkő volt. Ezt a térdműködésben döntő szerepet játszó porcszövetet a sérülések magas aránya miatt választották ki. Savin rámutatott, hogy nincs igazi mód a szakadt meniszkusz megjavítására, ezért ez a projekt lehetővé tette a Redwire számára, hogy bebizonyítsa, képes olyan funkcionális szöveteket nyomtatni, amelyek megőrzik méretüket az űrben, amit a Földön sokkal nehezebb elérni a gravitáció lágy anyagokra gyakorolt hatása miatt.
A Redwire bionyomtatási erőfeszítései már lenyűgöző eredményekhez vezettek, de ennek a technológiának a lehetséges alkalmazásai messze túlmutatnak a térdjavításon: „A szív- és érrendszeri szöveteket is vizsgáljuk, talán nem szív helyettesítésére, hanem szívfoltok létrehozására. Ez különösen azért izgalmas, mert a páciensből származó őssejteket lehet használni, így nincs szükség kilökődést gátló gyógyszerekre. A szövet genetikailag azonos lenne a befogadóval.” – magyarázta Savin, hogy ez jelentős előny a hagyományos transzplantációval szemben.
Élő emberi szívszövet bionyomtatott az ISS fedélzetén. A szövet 2024 áprilisában sikeresen visszatért a Földre. A kép a Redwire jóvoltából.
2024 áprilisában a Redwire sikeresen bionyomtatott élő emberi szívszövetet az ISS fedélzetén, amelyet később visszavittek a Földre további tesztelés céljából. A kísérlet célja olyan szívfoltok kifejlesztése, amelyek potenciálisan kezelhetik a sérült szívszövetet, és utat kínálnak a hatékonyabb, személyre szabott orvosi kezelésekhez a szövetkilökődés kockázata nélkül.
Ez a lehetőség azonban nem jelentkezik logisztikai kihívások nélkül. „Jelenleg nem a nyomtatók száma tart vissza bennünket, hanem a hozzáférés” – mondta Savin, utalva arra, hogy anyagokat kell küldeni az űrbe és onnan vissza. Ezen akadályok ellenére továbbra is optimista a jövőbeli fejleményeket illetően: „Ahogy a technológiánk javul, a logisztika egyre kisebb probléma lesz.”
