เว็บตรง นักวิจัยกำลังพัฒนาเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ห่างจากพื้นโลกประมาณ 200 ไมล์โดย มอลลี่กลิค | เผยแพร่เมื่อ 30 ม.ค. 2020 16:00 น สุขภาพศาสตร์
นักบินอวกาศในอวกาศทำการทดลองกับอวัยวะของมนุษย์ที่กำลังเติบโต
นักวิจัยพบว่าพื้นที่อาจเป็นสภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของอวัยวะอิสระ
ตอนนี้เครื่องพิมพ์สามมิติได้ประกอบลูกกวาด เสื้อผ้า และแม้กระทั่งรังไข่ของหนู แต่ในทศวรรษหน้า ช่างพิมพ์ชีวภาพเฉพาะทางสามารถเริ่มต้นสร้างอวัยวะของมนุษย์ที่ใช้งานได้ในอวกาศ ปรากฎว่าสภาวะแรงโน้มถ่วงน้อยที่สุดในอวกาศอาจให้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับการสร้างอวัยวะมากกว่าโลกที่มีแรงโน้มถ่วงมาก
Polaroid Go ตัวเล็ก ๆ สนุกมาก แต่ก็อึดอัดนิดหน่อย
หากประสบความสำเร็จ อวัยวะที่พิมพ์ด้วยช่องว่างอาจช่วยลดระยะเวลารอการปลูกถ่ายและกำจัดการปฏิเสธอวัยวะได้ แม้ว่าพวกเขาจะยังมีหนทางอีกยาวไกล แต่นักวิจัยจากสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) หวังว่าจะรวบรวมอวัยวะจากเซลล์ผู้ใหญ่ของมนุษย์ รวมทั้งสเต็มเซลล์ในที่สุด
วงการการแพทย์เพิ่ง เปิดรับ การพิมพ์ 3 มิติโดยทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านชีวการแพทย์ เช่น เวชศาสตร์ฟื้นฟูและอวัยวะเทียม จนถึงตอนนี้ เครื่องพิมพ์เหล่านี้ได้ผลิตหลอดเลือดกระดูก และ เนื้อเยื่อที่มีชีวิตประเภทต่างๆ ใน ยุคแรกๆ โดยการ แยกชั้นของไบโออิงค์ซ้ำๆ ซึ่งเป็นสารที่ประกอบด้วยเซลล์ของมนุษย์ที่มีชีวิตและเนื้อเยื่ออื่นๆ ที่มีจุดประสงค์เพื่อเลียนแบบสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่ล้อมรอบอวัยวะที่กำลังเติบโต .
นักวิทยาศาสตร์ได้พิมพ์โครงสร้างก่อนอวัยวะอย่างง่าย เช่นแบบจำลองตับขนาดเล็กและ ถุง ลมคล้ายปอด ในขณะนี้ โมเดลเหล่านี้ส่วนใหญ่พยายามดิ้นรนเพื่อให้ตัวตรง
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยพบว่าโลกอาจไม่ใช่สภาพแวดล้อมที่ดีที่สุดสำหรับการปลูกอวัยวะอิสระ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงกดดันโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้อย่างต่อเนื่องในขณะที่พวกมันโตขึ้น นักวิจัยจึงต้องล้อมรอบเนื้อเยื่อในโครงนั่งร้านซึ่งมักจะทำให้เส้นเลือดและหลอดเลือดที่บอบบางอ่อนแอลง และป้องกันไม่ให้อวัยวะที่กำลังเติบโตและทำงานอย่างถูกต้องในเร็วๆ นี้ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก เนื้อเยื่ออ่อนจะคงรูปร่างไว้อย่างเป็นธรรมชาติ โดยไม่จำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนโดยรอบ ซึ่งเป็นการสังเกตที่ผลักดันนักวิจัยไปสู่อวกาศ
และห้องปฏิบัติการการผลิตแห่งหนึ่งในรัฐอินเดียนาคิดว่าเทคโนโลยีของตนอาจมีบทบาทสำคัญในอวกาศ 3D BioFabrication Facility (BFF) เป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติเฉพาะทางที่ใช้หมึกชีวภาพเพื่อสร้างชั้นที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์หลายเท่า มีค่าใช้จ่ายประมาณ 7 ล้านดอลลาร์ในการสร้างและใช้คำแนะนำในการพิมพ์ที่เล็กที่สุดที่มีอยู่
ผลิตผลของ Techshot ผู้พัฒนาอุปกรณ์
spaceflight และผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติ nScrypt BFF มุ่งหน้าไปยัง ISS ในเดือนกรกฎาคม 2019 บนเรือ SpaceX CRS-18
ปัจจุบัน โครงการมุ่งเน้นไปที่การสร้างเนื้อเยื่อหัวใจเทียมที่หนาขึ้นและส่งกลับคืนสู่โลก เมื่อเนื้อเยื่อหัวใจที่พิมพ์ออกมาถึงความหนาระดับหนึ่ง นักวิจัยจะยากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นของโครงสร้างที่พิมพ์ออกมาจะเติบโตรวมกันอย่างมีประสิทธิภาพ ท้ายที่สุดพวกเขาต้องการให้อวัยวะมาถึงที่นี่โดยสมบูรณ์
อวัยวะที่พิมพ์ออกมาจะต้องใช้หลอดเลือดและปลายประสาทเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง แม้ว่าเทคโนโลยีนั้นจะยังไม่มีอยู่จริงก็ตาม
ขั้นต่อไป—การทดสอบแผ่นแปะหัวใจภายใต้กล้องจุลทรรศน์และในสัตว์—อาจกินเวลานานกว่าสี่ปี สำหรับอวัยวะทั้งหมด Techshot อ้างว่ามีแผนจะเริ่มการผลิตหลังจากปี 2025 สำหรับตอนนี้ โปรเจ็กต์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น
Rich Boling รองประธานฝ่ายความก้าวหน้าขององค์กร Techshot กล่าวว่า “ถ้าคุณจะดูสิ่งที่เราพิมพ์ออกมา “มันเป็นแค่รูปทรงลูกบาศก์ กล่องสี่เหลี่ยมนี้ เราแค่พยายามทำให้เซลล์เติบโตไปอีกชั้นหนึ่ง”
“ทำอาหาร” อวัยวะอย่างแพนเค้ก
เปรียบเทียบกระบวนการผลิตกับการปรุงแพนเค้ก Boling กล่าว ขั้นแรก ลูกเรืออวกาศสร้าง “แพนเค้ก” ไบโออิงค์แบบกำหนดเองผสมกับเซลล์ที่ส่งมาจากโลก ซึ่งบรรจุด้วยเครื่องมือคล้ายเข็มฉีดยาลงใน BFF
จากนั้นนักวิจัยก็ใส่เทปคาสเซ็ตเข้าไปใน BFF ที่มีเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ซึ่งเป็นระบบที่เลียนแบบการทำงานของร่างกายตามปกติซึ่งจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อที่แข็งแรง เช่น การให้สารอาหารและการกำจัดของเสีย
ห่างออกไปประมาณ 200 ไมล์ด้านล่างในกรีนวิลล์ รัฐอินเดียนา วิศวกรของ Techshot เชื่อมต่อกับนักบินอวกาศ ISS บนเส้นทางดิจิทัลที่ปลอดภัยซึ่งเปิดใช้โดย NASA การเชื่อมโยงช่วยให้ Techshot สามารถสั่งงานฟังก์ชัน BFF จากระยะไกลได้ เช่น แรงดันปั๊ม อุณหภูมิภายใน แสงสว่าง และความเร็วในการพิมพ์
ขั้นต่อไป กระบวนการพิมพ์จริงจะเกิดขึ้นภายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ และอาจใช้เวลาสักครู่หรือหลายชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของรูปร่าง ในขั้นตอนการผลิตขั้นสุดท้าย ADvanced Space Experiment Processor (ADSEP) ที่เพาะเลี้ยงเซลล์จะ “ปรุง” แพนเค้กตามทฤษฎี โดยพื้นฐานแล้ว ADSEP จะทำให้เนื้อเยื่อที่พิมพ์แข็งขึ้นสำหรับการเดินทางกลับสู่โลก ขั้นตอนนี้อาจใช้เวลาตั้งแต่ 12 ถึง 45 วันสำหรับเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ เมื่อสร้างเสร็จแล้วและชุบแข็งแล้ว โครงสร้างก็จะกลับบ้าน
นักวิจัยได้ผ่านขั้นตอนการทดสอบมาแล้ว 3 ขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนมีความแม่นยำมากขึ้น มีนาคมนี้ พวกเขาจะเริ่มต้นการทดสอบรอบที่สาม
การแข่งขันอวกาศของเครื่องพิมพ์ชีวภาพ
ห้องปฏิบัติการ BFF เป็นทีมเดียวที่พัฒนาเครื่องพิมพ์ชีวภาพ microgravity ชนิดนี้โดยเฉพาะ Boling กล่าว พวกเขาไม่ใช่คนเดียวที่ต้องการพิมพ์อวัยวะของมนุษย์ในอวกาศ
โครงการของรัสเซียได้เข้าสู่การแข่งขันพื้นที่การพิมพ์ชีวภาพด้วย แต่เทคนิคของพวกเขาแตกต่างกันอย่างมาก ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพของรัสเซีย3D Bioprinting Solutions ต่างจากวิธีการแบ่งชั้นด้วยหมึกชีวภาพของ BFF ใช้อนุภาคนาโนแม่เหล็กเพื่อผลิตเนื้อเยื่อ แม่เหล็กไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งเนื้อเยื่อที่ลอยได้ก่อให้เกิดโครงสร้างที่ต้องการ—เทคโนโลยีที่ดูเหมือนฉีกออกจากหน้านิยายไซไฟ
เป็นกิจการเชิงพาณิชย์เช่น BFF ซึ่งก่อตั้งโดย บริษัท ทางการแพทย์ของรัสเซียซึ่งพิมพ์เนื้อในอวกาศ ที่น่าอับอาย ทีมรัสเซียสร้างประวัติศาสตร์ในเดือนมีนาคม 2014 หลังจากประสบความสำเร็จในการประกอบและย้ายต่อมไทรอยด์ให้กลายเป็นหนู
หลังจากที่เครื่องพิมพ์ชีวภาพของพวกเขาตกเป็นเหยื่อของความผิดพลาดของยานอวกาศในเดือนตุลาคม 2018นั้น 3D Bioprinting Solutions ก็ฟื้นตัวขึ้น ขณะนี้ทีมได้ร่วมมือกับนักวิจัยของสหรัฐฯ และอิสราเอลที่สถานีอวกาศนานาชาติ เมื่อเดือนที่แล้ว ทีมงานของพวกเขาได้สร้างเนื้อเยื่อกระดูกที่พิมพ์ด้วยอวกาศเป็นครั้งแรก คล้ายกับโครงการในสหรัฐอเมริกา 3D Bioprinting Solutions มีเป้าหมายเพื่อผลิตเนื้อเยื่อและอวัยวะของมนุษย์ที่ใช้งานได้จริงสำหรับการปลูกถ่ายและการซ่อมแซมทั่วไป
“เพียงเพราะเรามีเทคโนโลยีที่จะทำ เราควรทำหรือไม่”
หาก 3D BioFabrication Facility เจริญรุ่งเรืองในการพิมพ์อวัยวะของมนุษย์ที่ใช้งานได้ พวกเขาจะต้องถูกควบคุมอย่างเข้มงวดบนโลกนี้ กระบวนการอนุมัติของสหรัฐฯ นั้นเข้มงวดสำหรับยาใดๆ Rich Boling กล่าว เป็นการท้าทายสำหรับการประดิษฐ์ที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้ Techshot คาดการณ์อย่างน้อย 10 ปีสำหรับอวัยวะที่พิมพ์ในอวกาศเพื่อให้ได้รับการอนุมัติทางกฎหมายแม้ว่าจะเป็นการประมาณที่ไม่แน่นอนก็ตาม เว็บตรง
