Redwire 在太空中3D打印出人體膝關(guān)節(jié)半月板

2023年10月13日，南極熊獲悉，太空系統(tǒng)制造商Redwire 利用其在國(guó)際空間站（ISS）上的3D生物打印機(jī)（BFF），成功地在軌道上打印了人體膝蓋半月板。

上個(gè)月，3D生物打印的半月板搭乘 SpaceX 的 Crew-6 任務(wù)返回地面進(jìn)行進(jìn)一步分析。據(jù)悉，這一成果將改進(jìn)太空半月板損傷的治療方法，而半月板損傷是美國(guó)軍人最常見的損傷之一。

Redwire 公司執(zhí)行副總裁約翰-維林格（John Vellinger）表示："這是一個(gè)開創(chuàng)性的里程碑，對(duì)人類健康具有重大意義。成功打印半月板等復(fù)雜組織，是向可重復(fù)微重力制造、可靠的大規(guī)模生物打印邁出的一大步。”

△國(guó)際空間站上的 Redwire 生物制造設(shè)備

在太空中3D打印膝關(guān)節(jié)半月板

3D生物打印完成后，半月板在國(guó)際空間站上的先進(jìn)空間實(shí)驗(yàn)處理器中培養(yǎng)14天。這是一個(gè)全自動(dòng)的多功能設(shè)備，用于在國(guó)際空間站上進(jìn)行一系列生命和物理科學(xué)研究以及小批量生產(chǎn)。

美國(guó)國(guó)家航空航天局宇航員弗蘭克-魯比奧（Frank Rubio）、沃倫-霍伯格（Warren Hoburg）和斯蒂芬-鮑恩（Stephen Bowen）與阿聯(lián)酋宇航員蘇丹-阿爾-內(nèi)亞迪（Sultan Al Neyadi）一起進(jìn)行了這項(xiàng)國(guó)際空間站任務(wù)。

Redwire公司的在軌3D打印能力

Redwire公司去年宣布了向國(guó)際空間站發(fā)射升級(jí)版3D生物打印機(jī)的計(jì)劃，并于2023年2月成功將3D生物打印機(jī)安裝到軌道上。據(jù)報(bào)道，在使用對(duì)溫度敏感的生物墨水進(jìn)行3D打印時(shí)，新型3D生物打印機(jī)可提供更強(qiáng)的溫度控制。

這是首個(gè)能夠在太空微重力條件下3D打印人體組織的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)能精確放置干細(xì)胞，3D 打印出比頭發(fā)絲寬度小幾倍的超細(xì)生物墨水層。然后，這些層可以建立起來(lái)，形成可存活的結(jié)構(gòu)。

為防止3D生物打印組織坍塌，更新版的3D生物打印機(jī)采用了Redwire公司開發(fā)的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，可隨著時(shí)間的推移增強(qiáng)組織強(qiáng)度。這個(gè)過(guò)程需要 12 到 45 天，最終生產(chǎn)出在重力作用下能自我支撐的組織。展望未來(lái)，Redwire 希望這項(xiàng)技術(shù)能被用于解決移植患者器官捐獻(xiàn)者短缺的問(wèn)題。   

即將于11月1日?qǐng)?zhí)行的SpaceX CRS-29國(guó)際空間站再補(bǔ)給任務(wù)將把Redwire公司新的微重力研究有效載荷送入軌道。這些有效載荷將用于藥物開發(fā)和再生醫(yī)學(xué)，包括心臟組織的生物打印實(shí)驗(yàn)。

△宇航員克里斯蒂娜-科赫在國(guó)際空間站上操作 3D 生物打印機(jī)

基于國(guó)際空間站的3D打印

近年來(lái)，國(guó)際空間站上的增材制造技術(shù)日益受到關(guān)注，學(xué)術(shù)研究人員和商業(yè)企業(yè)都在尋求在微重力條件下測(cè)試新的3D打印技術(shù)。

今年早些時(shí)候，五家比利時(shí)公司和研究中心宣布將合作向國(guó)際空間站發(fā)送3D打印的 "芯片心臟"，作為AstroCardia項(xiàng)目的一部分。

3D生物打印人工心臟和循環(huán)系統(tǒng)將于 2025 年送入軌道，由太空應(yīng)用服務(wù)公司、SCK CEN、QbD 集團(tuán)、BIO INX 和 Antleron 共同開發(fā)。研究人員希望該項(xiàng)目能讓科學(xué)家們更好地研究心臟的衰老過(guò)程，因?yàn)樾呐K器官在零重力條件下的衰老速度要快 20 倍。

法國(guó)工業(yè) 3D 打印機(jī)制造商 AddUp 去年向國(guó)際空間站發(fā)射了一臺(tái)金屬 3D 打印機(jī)。作為歐洲航天局（ESA）"Metal3D "項(xiàng)目的一部分，AddUp構(gòu)建了3D打印機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)制，專門用于在太空中3D打印金屬零件。演示設(shè)備打印固定在其框架上的金屬絲原料，使其能夠在微重力條件下運(yùn)行。