美国航天局生物制造设施今天启动:将利用微重力在太空中生长心脏组织

发布者:匿名 2019-07-24 浏览量:910


“我们选择去月球!“在过去的几个星期里,我们听到了很多这样的消息,还有美国的庆祝活动和全世界的新闻报道,以纪念人们生活中的一个特殊的日子:50年前阿波罗11号任务将第一个人送上月球。但约翰·肯尼迪总统著名的标语是在这项成功使命的七年前,也就是尼尔·阿姆斯特朗将左脚踏上布满岩石的月球的七年前发出的,这证明了准备和奉献可以为人类带来一切不同。其他创新领域也一样,如生物打印。如果科学家能够发展出功能性器官,可能需要时间和大量的工作才能让我们到达那里。如今,许多研究人员正与3D生物打印机合作,努力制造人体器官,但他们面临着一些挑战。那么,如果我们将引力排除在等式之外呢

随着美国宇航局商业货运提供商SpaceX于7月24日星期三向国际空间站(ISS)发起第18次补给任务,此前,已经进行了相当多的发射前活动。周二,Techshot的首席科学家Gene Boland和nScrypt的首席执行官Ken Church讨论了生物制造设施(BFF),该设施旨在以微重力方式打印器官样组织,并将成为5,000磅货物的一部分本周前往国际空间站。SPACe X的“龙”号宇宙飞船将为宇航员和有效载荷(包括关键材料)提供补给,这些材料将支持在“探险60”期间及以后进行的数十项研究。其中一些将直接影响到地球上人们的生活,而另一些将支持美国宇航局的月球到火星探索计划。

我们计划在轨道上使用BFF来打印细胞(细胞外基质),使它们长大并使它们足够成熟,这样当它们返回地球时,我们就会遇到接近完整的心脏强度。这种尺寸的组织从未在这里生长过,更不用说在微重力下生长了,所以当我们在大约45天内再次相遇时,我们会让你知道发生了什么来自佛罗里达州卡纳维拉尔港肯尼迪航天中心科学简报表示,许多发射前活动都发生在国际开发协会。

生物加工设施(BFF)

BFF是利用精制生物3D打印技术制造太空全人体器官的长期计划的垫脚石。那么它是怎样工作的?微重力为打印复杂的器官结构提供了潜在的第三种解决方案,因为最小的重力消除了对支撑复杂组织形状的支架结构的需要。BFF有三个独立的模块,细胞的打印在机器的左侧进行,而顶部是一个单独的单元,在那里培养打印的材料。它与现有的Techshot生物反应器盒一起使用,该盒在初始打印后将打印的组织保持数周,允许组织在细胞水平上粘合形成。在此孵化期间,盒子被放置在Techshot高级空间实验处理器(ADSEP)内。最后,它的成熟过程将构造变成组织。

“我们知道SpaceX有一个伟大的发射和返回运载工具,但不幸的是它不是一个软返回运载工具,所以我们要做的是在太空中培养细胞一段时间。这意味着我们将对打印的生物材料进行化学、机械和电气处理。这三个信号将把一个生物打印结构转变成一个组织,因为生物打印出来的不是一个组织,它永远不会是一个组织,它将只是一个结构,因为我们只是把构建块放下,然后我们需要后退,然后我们需要退一步让生物学做它做的事情博兰解释说。

尽管我们认为自己很聪明,生物学还是会变得更聪明。这就是我们的生物反应器将要做的事情,将这些线索放置在需要的地方和时间,并且足够长,以便我们可以将组织带回地球并观察发生的情况。我们的目标是获得厚度超过1厘米的组织(这是我们今天在地面打印10倍以上),我们认为微重力将成为构建它的关键而不必使用外部结构”他继续说。

他们声称希望一个跳动的心脏组织能从太空中的BFF返回地球。但是为什么心脏组织而不是肌肉组织?根据专家的说法,心脏是一个“相当简单的泵”,博兰的团队中的大多数人都有心血管背景,因此对于他们来说,使用这种特殊的组织类型是一种自然的进展。


NScrypt首席执行官

“最终我们认为我们要打印一颗心,这就是我们要去的地方。设备真正准备好处理组织,所以如果你正在进行组织工程实验并想在太空中试用它们,欢迎你的新BFF!”Church表示

在相当长的一段时间里,BFF进行一次单程太空旅行。第一盒磁带(最初打印后几周内保存打印组织)将在8月下旬的某个时候在SpaceX 18号返回地球。之后,科学家们将把它们保存在实验室里,进行机械和化学测试,并分析这些组织与地面上生长的原生组织相比的情况。两位专家都认为,过去在太空中对干细胞进行了大量的实验,大多数干细胞的行为与地球上的不同。

Techshot的首席科学家

“我们想知道我们是否可以迫使细胞在我们的生物反应器中做我们想要的。我们相信我们能够做到,但他们回到实验室之前,我们知道。我们的系统中确实有反馈和传感器,所以我们会知道它们在那里做了什么,直到我们把它们拿回来,我们才能确定”Boland继续说道。

SpaceX的“龙”宇宙飞船将科学技术应用到国际空间站,并将实验样品带回国内进行分析。据美国航天局称,下一个亮点是国际空间站开放商业业务。传统上,国际空间站的多学科实验室专注于研究,但人们对空间站的商业用途和一般空间的使用有着极大的兴趣,这就是为什么国际空间站已经采取了很大的步骤,为国际空间站的商业用途制定了一项政策,其中包括美国宇航局宇航局NAUT可以参与定价和分配。美国国家航空航天局国际空间站项目科学办公室经理皮特•哈斯布鲁克(Pete Hasbrook)周二表示,低地球轨道(LEO)的目的地、与国际空间站(ISS)相连的一个模块、自由飞行模块、私人宇航员、太空制造、新设施都有机会到达。IES、实验室开发,甚至是美国宇航局LEO的长期需求。ISS是探索开发的一个重要支持者,主要是在人类研究和技术方面,这证明3D打印技术在太空中有很大的发展空间。

国际空间站美国国家实验室首席运营官肯·希尔兹(Ken Shields)也讨论了该实验室在推进太空科学和发展推动工业化的伙伴关系方面所做的工作。

“国际空间站和国家实验室的业务正在蓬勃发展,使用SpaceX 18向国际空间站发射的有效载荷中有70%来自私营部门。这意味着我们正在看到许多积极的趋势,因为它涉及到该站的研究和开发,它将始终拥有ISS国家实验室,因为它为人类带来了益处。这个特殊的任务是我们所看到的趋势的一个很好的代表,特别是微重力应用的多样性”希尔兹提出

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