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3D打印的意義是什么?畢竟,這不是我們刷抖音這么簡單的事情,而是花費其他更有價值的時間進行與遙遠星系有關的實驗嗎?盡管NASA確實著眼于太空研究和即將到來的旅行(如火星之類的旅行),但國際空間站(ISS)的實際目的是在進行科學研究時利用失重環境。隨著科學家進一步沉浸于組織工程和試驗維持細胞的方法中,零重力為學習更多和完善生物打印提供了理想的環境。
現在,俄羅斯宇航員奧列格·科農年科(Oleg Kononenko)已在國際空間站上對軟骨進行了生物印制,為太空旅行者提供了至關重要的價值,因為該技術可以為治療星際損傷提供最終的急救方法。
將組織細胞放入溫度可控的腔室中以釋放軟骨細胞,然后將比色皿放入磁性生物組裝器中,以開始構建組織,如該圖像所示
由于有關微重力對人體軟骨的影響的實驗可能非常昂貴,因此以前僅進行了兩項研究-成功地在支架等結構上生長細胞。在最近發表的《太空中3D組織構造的磁懸浮生物組裝》中概述的這項研究中,俄羅斯研究人員意識到了使用磁懸浮生物組裝的潛在問題-主要集中于細胞毒性問題,因為generally(Gd3 +)螯合物通常用于此類物質工作。
“從理論上講,有三種可能的方法可以減少順磁介質的不良毒性作用:(i)開發低毒的Gd3 +鹽或其他順磁介質,(ii)在高磁場中進行懸浮生物組裝,以及(iii)進行磁懸浮在微重力條件下進行生物組裝。”作者解釋說。
對于這項工作,他們使用COMSOL軟件創建了無毒的Gd3 +-螯合物濃度,以創建必要磁場的模型,并成功地將生物組裝與其準備的計算公式“很好地吻合”。在實驗過程中需要兩個階段,包括磁場的配置(在ISS的環境溫度下進行),然后研究組織球體在逐漸穩定成實際3D組織時的融合。
(A)安裝在磁性生物組裝器中的磁體系統。 (B)磁鐵系統產生的磁場。 (C)構造裝配過程的建模。 (D)組裝后構造物的建模形狀。 (E)作為加多布特羅濃度和溫度的函數的構建體組裝的動力學。 (圖片來自“太空中3D組織構造的磁懸浮生物組裝”)
這組作者解釋說:“根據數學模型,組織球體融合的完整性水平高于50%,在某些碎片中,它達到了可能壓實的90%以上。考慮到這一點,我們可以假設延長生物制造時間將能夠使軟骨球完全融合成單個3D組織構造。”
點評:在宇航員和宇航員被迫自我維持時,必須考慮諸如疾病或傷害之類的問題,并且由于能夠在沒有腳手架的情況下再生骨骼或其他組織,因此可以避免四肢或死亡。導致“太空醫學”的出現,這種突破可能意味著載人,長期太空旅行會取得更大的成功。