Уникальный космический эксперимент по 4D-биопринтингу проведут на МКС

Университет науки и технологий МИСИС стал участником проекта по исследованию новых возможностей 4D-биопринтинга на Международной космической станции. Ученые научно-образовательного центра Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС совместно с сотрудниками компании 3D Bioprinting Solutions создадут инструкции для проведения эксперимента по формированию биоинженерных конструкций из комбинации синтетических материалов и биологических компонентов с использованием магнитного биопринтера «Орган.Авт» (создан российской компанией 3D Bioprinting Solutions), и подготовят специальные материалы с памятью формы, которые лягут в основу перспективных биоинженерных конструкций для регенеративной медицины, ортопедии, костной пластики и других областей науки. После эксперимента, когда биоматериалы доставят на Землю, ученые оценят механические и функциональные характеристики сформированной тканеинженерной конструкции.

Ни российские, ни зарубежные исследователи еще не проводили опыты с использованием клеток, биопринтера и материала с памятью формы, который будет изменять геометрию уже в космических условиях.

«Космонавтам предстоит провести ряд экспериментов с созданной в НИТУ МИСИС синтетической пластиной, покрытой клеточным материалом и обладающей эффектом памяти формы. При определенном воздействии она будет сворачиваться в трубчатую структуру. В перспективе из такого материала могут получиться, например, искусственные сосуды», – рассказал директор НОЦ Биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Фёдор Сенатов.

«Орган.Авт» не похож ни на один из существующих биопринтеров. Он находится на МКС с 2018 года. Биоконструкты в нем формируются внутри кюветы не послойно как на 3D-устройствах, а одновременно со всех сторон. Впервые в мире с его помощью удалось успешно вырастить хрящевую ткань человека и щитовидную железу мыши. В 2019 году на МКС синтезировали образцы мяса из клеток коровы, кролика и рыбы. Такая технология получила название магнитная биофабрикация.

«Послойная печать на 3D-биопринтере не может справиться с созданием определенных конструкций сложной формы. Поэтому мы давно перешли к новому типу производства – формативному, – пояснил управляющий партнер компании биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани. – На нашем биопринтере “Орган.Авт” космонавты создают необходимый конструкт, формируя его из клеток и других компонентов с разных сторон как снежок. Формативные технологии проще отрабатывать в космосе, потому что собранный объект левитирует в пространстве, он стабилен, его можно исследовать. Микрогравитация на МКС является обязательным дополнительным механизмом».

Совместно с экипажем космонавтов, сотрудниками РКК “Энергия” и ФГБУ НИИ ЦПК имени Ю. А. Гагарина будет отработана методика получения биоинженерных конструкций из комбинации синтетических материалов с памятью формы и биологических компонентов с помощью магнитной фабрикации методом 4D-биопринтинга.

«Этот эксперимент имеет высокую практическую и социально-экономическую значимость в области космонавтики и здравоохранения. Задачи соответствует мировому уровню исследований и разработок, а его результаты будут иметь очевидные перспективы для регенеративной медицины», – подчеркнул Станислав Петров, главный конструктор 3D Bioprinting Solutions.

Партнёрами космического эксперимента выступают: ПАО «РКК «Энергия», АО «ЦНИИмаш» и ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина», АО «Организация «Агат».