Аппаратуру для проведения первого российского коммерческого эксперимента «Магнитный 3D-биопринтер», подготовка которого осуществляется в тесном сотрудничестве со специалистами Роскосмоса, РКК «Энергия» и ЦНИИмаш, планируется отправить на МКС осенью этого года.
Заявитель эксперимента — лаборатория биотехнологических исследований «3D Биопринтинг Солюшенс» — российский стартап, являющийся «дочкой» компании «Инвитро». Впервые в России организация-заявитель сама оплачивает создание и испытание научной аппаратуры.
3D-биопринтер создан для выращивания тканей, а впоследствии и органов. Также он может быть использован для изучения влияния факторов космического пространства на живые объекты при дальних полетах: выращенные в космосе из настоящих клеток образцы кожи, внутренние органы и т. д.
«Нашей задачей было оценить техническую реализуемость данного эксперимента, обеспечить контроль над подготовкой необходимой аппаратуры — самого принтера и кювет для биоматериала — к условиям доставки на орбиту и полученных результатов — обратно. Помимо этого специалисты РКК «Энергия» организовали весь комплекс необходимых сертификационных процедур для такого рода оборудования в соответствии с действующими на МКС международными правилами по безопасности» — рассказал заместитель руководителя научно-технического центра РКК «Энергия» Дмитрий Сурин.
Уже изготовлено два комплекта аппаратуры. Один — опытный образец — уже прошел все необходимые наземные автономные испытания в «Энергии» и Институте медико-биологических проблем РАН. Второй — тренажерный образец — использовался в процессе подготовки членов экипажей: основного (Алексей Овчинин) и дублирующего (Олег Кононенко). Тренировки в ЦПК с участием специалистов «3D Биопринтинг Солюшенс» и РКК «Энергия» уже завершены, все замечания и предложения космонавтов будут учтены.
Третий — лётный — образец аппаратуры для эксперимента «Магнитный 3D-биопринтер» готовится к отправке на МКС осенью. Кюветы будут заправлены химическими реактивами, необходимыми для фабрикации и последующего фиксирования выращенного материала, а также биообразцами, из которых будет выстраиваться конечная структура. По итогам первого этапа эксперимента ученые планируют получить образцы размером в 2–3 мм. Планируется, что это будет хрящевая ткань человека и щитовидная железа грызуна.
Биологические образцы очень чувствительны к времени хранения, поэтому эксперимент необходимо начать непосредственно после прибытия космонавтов и аппаратуры на МКС. Результаты эксперимента должны вернуться на Землю зимой этого года. Встречать прибывшие с орбиты биообразцы будет специалист РКК «Энергия», который обеспечит их оперативную доставку биологам — заявителям эксперимента.
В дальнейшем биопринтер может использоваться как заявителями эксперимента, так и сторонними научными коллективами. Его назначенный срок службы — пять лет.
Говоря о принципе работы 3D-биопринтера, стоит отметить, что это название является довольно условным: у устройства нет никаких движущихся частей, и процесс выращивания материала происходит не аддитивно, то есть послойно, а с использованием «формативного» принципа, когда образец растёт в сильном магнитном поле в условиях микрогравитации. Внутри прибора установлены камеры GoPro, с помощью которых можно наблюдать за ходом эксперимента.
В перспективе эта методика может применяться для создания органов из доставленных на орбиту биоматериалов конкретных пациентов. У такого способа сразу два очевидных преимущества: не надо ждать, когда появится подходящий для пересадки донорский орган, и автоматически решается вопрос приживаемости. Еще одно возможное применение биопринтера — выращивание белковой пищи, например космического «фарша», который будет продолжать расти по мере его употребления.
Биофабрикацией по предлагаемой технологии можно заниматься и на Земле, однако такая установка была бы очень громоздкой и требовала бы значительных материальных и энергозатрат, — по некоторым оценкам, ее энергопотребление сравнимо с небольшим городом.
