3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星


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3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星

太空3D生物打印技术
版权:TUD/OHB System/Blue Horizon

3D打印的人体组织可以帮助宇航员在前往火星的旅途中保持健康。欧洲航天局(ESA)的一个项目已经制作出了第一批生物打印的皮肤和骨骼样本。

这些最由最先进的技术生产出来的样本由来自德国德累斯顿工业大学(TUD)附属医院的科学家们和项目其他合作伙伴:项目主要承包商德国OHB System-AG公司和德国生命科学公司Blue Horizon共同制作而成。

3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星

生物打印骨骼样本
版权:ESA – SJM Photography

TUD的尼夫斯•库伯(Nieves Cubo)评论道:“人类血浆作为一种营养丰富的’生物墨水’,可以用来生物打印皮肤细胞,皮肤细胞也很容易从宇航员身上获取。

3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星

生物打印皮肤样本
版权:ESA – SJM Photography

“然而,血浆流体稠度高,在重力发生改变的情况下很难应用于生物打印。因此,我们对配方进行了修改,通过添加甲基纤维素和藻朊酸盐来增加底物的粘度。宇航员们可以分别从植物和藻类中获取这些物质,这对于太空探索途中的独立环境而言倒是一个可行的方法。”

“制作骨骼样本需要用成分类似的生物墨水打印人类干细胞,并添加磷酸钙骨水泥作为结构支撑材料,磷酸钙骨水泥随后可在人体生长过程中被逐步吸收。”

3D 打印皮肤
来源:ESA

由于长期处于失重状态是不切实际的,而这种处于“负1重力加速度”状态下的测试则为次优选择。因此,为了证明生物打印技术可以应用于太空环境,皮肤和骨骼样本均是在上下颠倒的状态下打印的。

这些样本代表了雄心勃勃的端到端路线图的第一步,使3D生物打印技术切实可行于太空环境中。该项目正在研究所需的相关机载设备,包括器械、手术室和无菌环境,同时也在研究如何通过移植创造更复杂组织的能力,从而最终实现打印整个内部器官。

3D打印骨骼
来源:ESA

ESA结构、机制和材料部门负责人,同时也是该项目负责人托马索•吉迪尼(Tommaso Ghidini)表示:“前往火星或其他星际目的地的旅程将需要在太空生存多年时间。”

“宇航员们会面临很多风险,而快速返回地球是不可行的。受航天器有限的空间和质量限制,也不可能携带足够的医疗用品以应付所有可能发生的意外。“

上下颠倒的3D骨骼打印
来源:ESA

“相反,3D生物打印技术将使他们有能力应对医疗紧急情况发生。例如,在烧伤的情况下,可以通过生物打印制作全新的皮肤,而无需从宇航员身体的其他部位进行移植。从其他部位进行皮肤移植会造成二次损伤,这在轨道环境中不易愈合。”

“或者在骨折的情况下(太空失重环境再加上火星引力仅是地球的38%,更有可能导致骨折),可以将替换的骨骼植入受伤部位。在所有情况下,生物打印的材料都来自宇航员自身,因此将不会产生移植排斥反应。”

3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星

生长中的骨骼特写
版权:TUD附属医院

随着3D生物打印技术在地球上的稳步发展,该项目是第一个在地球以外采用3D生物打印技术的项目,Tommaso解释道:“这是当有前景的陆地技术首次应用于太空时的一个典型模式,从相机到微处理器都是如此。我们需要用更少的资源做更多的事情,让这些物品/技术实用于充满挑战的太空环境中,从而使3D生物打印技术的各项元素得到最优化和小型化。“

3D打印的皮肤和骨骼, 供人类前往火星

日益生长中的骨骼
版权:TUD附属医院

“同样地,我们也希望我们在3D生物打印技术领域的研究也能够帮助推动它在地球上的发展,加速它的普及,让它更快地进入人们的日常生活。”

太空探索活体组织3D打印项目(The 3D Printing of Living Tissue for Space Exploration project)由ESA发现与准备(Discovery and Preparation)板块下的基本活动(Basic Activities)计划提供支持,并由德国OHB System-AG公司和TUD转化骨骼、关节和软组织研究中心共同领导。

来源:
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Upside-down_3D-printed_skin_and_bone_for_humans_to_Mars

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