Российский космонавт первым в мире напечатал человеческий хрящ

Опубликованы результаты эксперимента, проведённого на борту МКС космонавтом Олегом Кононенко. Исследователь на специальном 3D-принтере напечатал человеческую хрящевую ткань. Никто ранее не делал этого в космосе, да и на Земле подобные эксперименты – пока ещё редкость.

Собственно, опыт на МКС был проведён ещё в декабре 2018 года. Теперь учёные из России, Латвии и США проанализировали его результаты и опубликовали научную статью о них в престижном журнале Science Advances.

3D-печать органов и тканей, в том числе и хрящевой – бурно развивающееся направление. Но до сих пор было проведено только два исследования по созданию биоинженерной хрящевой ткани на орбите, и оба использовали клетки животных (которые, разумеется, не являются точной копией человеческих).

Между тем космонавтам может понадобиться помощь в восстановлении хрящевой ткани. Долгое пребывание в невесомости губительно действует на хрящи суставов и межпозвоночных дисков. Если человечество планирует создавать орбитальные поселения или отправлять в космос долгосрочные экспедиции, ему необходимо справиться с этой проблемой.

Кроме того, ткани, выращенные в уникальных условиях невесомости, могут пригодиться и на Земле. Проекты автоматизированных космических заводов перестали быть научной фантастикой и уже заинтересовали бизнес.

В новом исследовании космонавт использовал биопринтер "Орган.Авт", специально разработанный для работы в космосе.

В качестве материала для печати использовались сфероиды (проще говоря, шарики) из человеческих хрящевых клеток (хондроцитов). Они были получены на Земле.

Устройство передвигало и соединяло эти "комки" с помощью магнитного поля. Это перспективный метод 3D-печати. Но, чтобы применить его к живым клеткам, нужно сделать их магнитными. Для этого учёные добавили к хондроцитам соли гадолиния.

В условиях невесомости понадобилась совсем небольшая концентрация металла, чтобы шарики из живой ткани были послушны магнитному полю. В таких количествах соли гадолиния безвредны для клеток. А вот при земной силе тяжести их концентрацию пришлось бы увеличить до опасных значений.

Эту проблему можно обойти, если разработать менее токсичные магнитные добавки. Тогда метод биопечати с помощью магнитной левитации можно будет применять и на Земле. Некоторые научные группы работают над этим, но сначала было бы полезно убедиться, что магнитная биопечать вообще способна создавать жизнеспособные ткани. Здесь и пригодилась МКС с её невесомостью.

0 (1).jpg

A) и С) кадры сборки трёхмерной структуры из сфероидов. B) компьютерное моделирование этого процесса. D) Макрофотография собранной структуры. E) результаты окрашивания клеток различными маркерами.
Иллюстрация Kenn Brakke, Susquehanna University, Selinsgrove; Elizaveta Koudan, Laboratory for Biotechnological Research "3D Bioprinting Solutions".

Первый этап 3D-печати занял 40 минут и проводился при комнатной температуре. На этой стадии сфероиды были собраны в плотную структуру, но в ней всё ещё было мало прямых контактов между клетками.

Второй этап длился 48 часов и проходил при температуре 37 °C. На этот раз клетки из разных сфероидов "слипались" друг с другом, образуя стабильную трёхмерную структуру. Плотность упаковки хондроцитов в искусственной хрящевой ткани превышала 50% от естественной, а в некоторых местах доходила до 90%. Эксперты полагают, что, если бы эксперимент продлился дольше, была бы достигнута ещё более тесная интеграция клеток.

Авторы статьи подчёркивают, что к концу опыта клетки сохранили жизнеспособность и физиологическую активность.

К слову, результаты исследования прекрасно согласовались с прогнозом, сделанным на основе компьютерного моделирования.


Источник: https://www.vesti.ru/nauka

Выберите вариант регистрации как:

Физическое лицо
Эксперт

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Войдите в свой аккаунт

Забыли свой пароль? Регистрация

Войти с помощью:

Восстановление пароля

Ваш пароль успешно выслан вам на email

Форма авторизации на сайте
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Регистрация на Портале с помощью электронной почты

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Зарегистрируйтесь на Портале.

Выберите удобный для Вас вариант регистрации.



или


Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Регистрация Эксперта на Портале







Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Портал образования Хабаровского края создан по инициативе КГБОУ ДПО ХКИРО. Вы так же можете скачать мобильное приложение профессионального образования Хабаровского края. Мобильное приложение разработано для iOS и Android.