На МКС впервые изготовили 3d-аналоги костной ткани

На борту Международной космической станции впервые создали 3D-аналоги костной ткани. Ученые обнаружили, что в условиях микрогравитации свойства материала улучшаются: у образцов с МКС была более упорядоченная кристаллическая структура по сравнению с земными образцами.

Эксперименты на крысах показали, что «космические» материалы быстрее помогают восстанавливать поврежденную ткань, чем земные аналоги.

Космонавтам могут понадобиться аналоги костной ткани во время длительных космических миссий. Такие материалы уже используют в медицине на Земле, чтобы ускорить заживление костей. Но раньше их не могли создать в космосе.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biomedical Technology.

Российские ученые впервые в мире создали на Международной космической станции (МКС) трехмерные аналоги костной ткани. Для этого они использовали специальное устройство — магнитный биоассемблер. Он работает с помощью магнитных полей, которые собирают ткань из отдельных молекул.

Ученые провели такой же эксперимент на Земле, чтобы сравнить результаты. Разница была только в гравитации: на МКС ее нет, а на Земле есть.

Авторы провели эксперимент: они создали устройство и поместили в него специальный раствор (буфер) с порошком фосфата кальция. Это вещество похоже на неорганический компонент кости и хорошо совместимо с живыми тканями, поэтому его часто используют в медицине.

С помощью магнитных полей из фосфата кальция получились образцы ткани размером около пяти миллиметров. Такие костные трансплантаты уже используют в хирургии и стоматологии.

Эксперимент длился два дня. Его проводили как на Земле, так и на Международной космической станции.

Ученые получили образцы, которые были доставлены на Землю для исследования. Специалисты изучили, как эти образцы выглядят под микроскопом и какими свойствами обладают.

Оказалось, что в условиях Международной космической станции аналоги костной ткани формируются более упорядоченно, чем на Земле. Это происходит потому, что на кристаллы на основе фосфата кальция не действует земная гравитация, и они растут с одинаковой скоростью во всех направлениях.

Такая регулярная структура может помочь клеткам лучше «прикрепляться», а значит, восстановление естественной костной ткани будет проходить быстрее.

Биологи провели эксперимент на крысах, чтобы проверить, как два типа образцов ткани помогают восстановить поврежденный участок черепа.

Один тип образцов был сделан в космосе, а другой — на Земле. Образцы вживили животным в место повреждения.

Каждый месяц ученые смотрели, что происходит с местом повреждения. Через три месяца вокруг обоих типов образцов начали появляться новые клетки костной ткани.

Через пять месяцев ученые увидели разницу между образцами. Вокруг образцов, которые были сделаны в космосе, появилось больше костной ткани, чем вокруг тех, что сделали на Земле. Это значит, что материалы, созданные в космосе, помогают восстанавливать повреждения лучше, чем те, что сделаны на Земле. Причина в том, что космические материалы имеют более правильную структуру и поэтому лучше подходят для роста клеток.

Результаты этой работы показали, насколько важны и новы исследования, которые проводятся в космосе. Материалы, созданные для космоса, могут помочь восстанавливать костную ткань как на Земле, так и во время долгих космических полетов, — рассказал руководитель проекта Владимир Комлев, доктор технических наук, профессор РАН и МГУ, член-корреспондент РАН, директор ИМЕТ РАН.

В исследовании принимали участие сотрудники Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва), Первого Московского государственного медицинского университета имени М. М. Сеченова Минздрава РФ (Москва), Национального медицинского исследовательского центра радиологии Минздрава РФ (Москва), Лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions (Москва) и Казанского федерального университета (Казань).

Ранее на МКС напечатали на 3d-принтере гаечный ключ.

11.12.2024