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AstroCardia項目將微型3D打印心臟送入太空,進行衰老研究

牙科生物醫(yī)療
2023
09/04
21:05
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2023年9月,南極熊獲悉,五家比利時公司和研究中心正在聯(lián)手參與AstroCardia項目,該項目將把3D生物打印心臟和循環(huán)系統(tǒng)送入太空,以研究心臟健康和衰老。 Space Applications Services、SCK CEN: The Belgian Nuclear Research Centre、QbD Group、BIO INX和Antleron正在開發(fā)人造心臟,將于 2025 年發(fā)送到國際空間站 (ISS)。



隨著人們年齡的增長,患心血管疾病的風險也會增加,但目前科學界仍然缺乏任何可靠的模型來揭示潛在的生物過程。據 AstroCardia 稱,太空是科學家研究心臟衰老的更好環(huán)境。

Space Applications Services公司研究員Hilde Stenuit表示:“隨著年齡的增長,我們的心臟會發(fā)生變化。它慢慢變大、變硬,動脈鈣化,泵血能力下降。在太空中,應力微重力和輻射等因素會導致這些老化過程發(fā)生得快20倍。所以在太空中可以加快時間,提供了獨特的機會來獲得我們在地球上無法獲得的研究成果。我們開發(fā)的平臺將允許研究驅動心臟衰老的機制,這項研究將完全自動化,并且可以遠程操作!

據參與該項目的人員稱,深入檢查活人心臟以及與之相關的所有過程“實際上是不可能的”。這就是研究人員目標生物打印微型“芯片心臟”并圍繞其構建人工循環(huán)系統(tǒng)的原因。心臟芯片是一塊幾平方毫米的芯片,上面印有心肌細胞。“墨水”由生物材料和干細胞組成,可以發(fā)育成體內任何可能的細胞,這些細胞開始分裂并組織成正在發(fā)育的人類心臟模型,稱為心臟類器官。


△AstroCardia 任務控制中心

人工循環(huán)系統(tǒng)為心臟提供刺激、氧氣和營養(yǎng)物質,直到其成熟并開始跳動,之后科學家們就可以開始對其進行測試。主要測試將于 2025 年在國際空間站上進行。國際空間站的測試將把芯片心臟設備發(fā)射到太空并保持至少六周的壽命。在此期間,它們將受到實時監(jiān)控,一旦這些設備返回地球,QbD和核研究中心SCK CEN的研究人員將對它們進行詳細分析。通過太空實驗,該項目的合作伙伴希望研究發(fā)達的心血管系統(tǒng)暴露在太空環(huán)境中是否可以作為心臟衰老的科學模型。



SCK CEN 放射生物學專家 Kevin Tabury 博士說道:“微型心臟只有奇亞籽大小,但卻可以真實地模仿人類的心臟。這項創(chuàng)新技術將使更好地研究心血管疾病并測試一些潛在的藥物成為可能。最大的優(yōu)勢是可以通過使用患者本身的干細胞進行個性化制造,就可以培育出患者心臟的微型版本,這將代表個性化醫(yī)療的巨大飛躍!”

根據該項目,該核研究中心尚未處于 AstroCardia 的實驗階段,并且長期以來一直在研究輻射對心臟衰老的影響,在放射治療和太空探索的背景下進行了研究。

AstroCardia 團隊表示,要將微型心臟模型通過 3D 生物打印技術植入芯片,專業(yè)材料是“絕對必須的”。整個過程需要具有微米精度的3D生物打印機、活干細胞和“生物墨水”。參與該項目的公司聯(lián)盟依靠比利時初創(chuàng)公司 BIO INX 將干細胞開發(fā)成可打印的東西。BIO INX 首席執(zhí)行官 Jasper van Hoorick 表示:“類比于砌墻,干細胞是磚塊、生物墨水是砂漿。生物墨水是一種凝膠,它使細胞可打印,并且它們可以在打印期間和打印后在其中存活。”

Antleron 首席執(zhí)行官 Jan Schrooten 表示:“這個項目為心臟類器官的生理學提供了一些有價值的見解。因此,打印微型心臟的芯片能夠應對太空中的極端條件是非常重要的,我們很榮幸能夠利用我們的知識為此做出貢獻。”

ObD 首席信息官 Martijn Reniers 補充道:“通過這個項目,我們的目光不斷放的長遠,已經關心社會明天將面臨的問題。健康的心臟不僅對于目前患有心血管疾病的人很重要,對于探索太空的健康宇航員也很重要。”

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