Redwire 在太空中3D打印出人體膝關節(jié)半月板

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

上個月，3D生物打印的半月板搭乘 SpaceX 的 Crew-6 任務返回地面進行進一步分析。據(jù)悉，這一成果將改進太空半月板損傷的治療方法，而半月板損傷是美國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："這是一個開創(chuàng)性的里程碑，對人類健康具有重大意義。成功打印半月板等復雜組織，是向可重復微重力制造、可靠的大規(guī)模生物打印邁出的一大步?！?br />

△國際空間站上的 Redwire 生物制造設備

在太空中3D打印膝關節(jié)半月板

3D生物打印完成后，半月板在國際空間站上的先進空間實驗處理器中培養(yǎng)14天。這是一個全自動的多功能設備，用于在國際空間站上進行一系列生命和物理科學研究以及小批量生產(chǎn)。

美國國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）一起進行了這項國際空間站任務。

Redwire公司的在軌3D打印能力

Redwire公司去年宣布了向國際空間站發(fā)射升級版3D生物打印機的計劃，并于2023年2月成功將3D生物打印機安裝到軌道上。據(jù)報道，在使用對溫度敏感的生物墨水進行3D打印時，新型3D生物打印機可提供更強的溫度控制。

這是首個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)能精確放置干細胞，3D 打印出比頭發(fā)絲寬度小幾倍的超細生物墨水層。然后，這些層可以建立起來，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生物打印機采用了Redwire公司開發(fā)的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，可隨著時間的推移增強組織強度。這個過程需要 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，Redwire 希望這項技術能被用于解決移植患者器官捐獻者短缺的問題。   

即將于11月1日執(zhí)行的SpaceX CRS-29國際空間站再補給任務將把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，包括心臟組織的生物打印實驗。

△宇航員克里斯蒂娜-科赫在國際空間站上操作 3D 生物打印機

基于國際空間站的3D打印

近年來，國際空間站上的增材制造技術日益受到關注，學術研究人員和商業(yè)企業(yè)都在尋求在微重力條件下測試新的3D打印技術。

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

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

法國工業(yè) 3D 打印機制造商 AddUp 去年向國際空間站發(fā)射了一臺金屬 3D 打印機。作為歐洲航天局（ESA）"Metal3D "項目的一部分，AddUp構(gòu)建了3D打印機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機制，專門用于在太空中3D打印金屬零件。演示設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行。