国际空间站将接收新型生物打印机，用于太空在轨 3D 打印研究

2024年9月2日，南极熊获悉，芬兰生物打印公司Brinter AM Technologies Oy宣布将向国际空间站(ISS) 发射一款Brinter Core 3D 生物打印机。

Redwire Space NV将成为Brinter生物打印机的终端用户，这家太空系统制造商正在领导一个由欧洲航天局资助的项目，旨在设计、开发和验证国际空间站的 3D 生物系统设施。

经过改装后，Brinter Core 将能够 3D 打印在轨 3D 生物样本，并满足严格的太空技术要求。该系统将集成到位于国际空间站哥伦布舱的 3D-BioSystem 设施中。   

一旦进入低地球轨道 (LEO)，国际空间站人员将使用 Brinter Core 测试微重力对 3D 打印细胞结构的影响。这项研究旨在提高对如何应对太空健康紧急情况的认识。它还将探索个性化药物开发测试、毒理学和 3D 打印身体部位。  

Brinter AM Technologies Oy 首席执行官托米·卡尔皮奥 (Tomi Kalpio) 评论道：“生物打印技术在支持太空医疗和提高机组人员在长期任务中的自主性方面具有巨大潜力。”

他补充说，宇航员可以在治疗皮肤烧伤或骨骼损伤时使用生物打印机“创建类似组织的结构来替代身体受损的部位”。

△国际空间站上的 Redwire 生物制造设施。照片来自 Redwire。

新型生物打印机支持国际空间站研究  

Brinter表示，太空中 3D 打印细胞结构将在支持人类太空探索方面发挥重要作用。长期和远距离任务将需要新技术来治疗严重的健康状况，因为及时返回地球可能不是一种最便捷的选择。

卡尔皮奥表示：“在长期深空探索任务中，需要用更少的资源做更多的事情，才能在充满挑战的太空环境中发挥作用，因此各种技术元素都需要进行优化和小型化”。

该公司认为，将细胞或组织特异性生物材料与不同细胞类型和高分辨率 3D 生物打印相结合可以改善组织和器官建模方法。该研究还将有助于加深对组织生成、再生和寿命的生物物理机制的理解。  

太空和低地球轨道的低重力条件也为研究 3D 生物打印结构提供了一个新环境，这些结构可以发育成组织和更大的器官。在微重力环境中，细胞表现出空间不受限制的生长，并组装成复杂的 3D 聚集体。然而，在地球上，细胞通常在 2D 单层培养中生长。   

微重力环境还具有消除 3D 打印过程中支撑结构需求的优势。在低地球轨道上，可以 3D 打印出在生长过程中无需承受重量的结构。

收到生物打印机后，国际空间站团队将培养 3D 打印细胞、类器官、组织外植体和 3D 细胞基质。这将提供一个独特的机会来评估微重力、辐射和其他太空飞行因素对人体组织的影响。这包括骨骼、软骨、上皮间充质、血管网络以及最终的完整器官。  

据报道，基于微重力的 3D 打印生物模型将在实现具有血管和神经支配的可行且功能齐全的 3D 打印组织方面发挥重要作用。该研究旨在促进对有效生物工程和生物制造过程的理解，并优化细胞和组织工程技术。

展望未来，Brinter 团队正在努力迈出月球 3D 生物打印的下一步。  

△Brinter Core 生物打印机。照片来自Brinter

在轨 3D 打印

Brinter Core 系统将成为最新向国际空间站发射的生物打印机。过去几年，增材制造公司、学术研究人员和商业企业已将 3D 打印技术送往微重力条件下进行测试。  

去年，Redwire 利用生物制造设施在国际空间站成功生产了3D 生物打印的人体膝盖半月板。3D 打印的半月板随后搭乘SpaceX的 Crew-6 任务 返回地球进行进一步分析。

3D 打印完成后，半月板在国际空间站Redwire 的高级太空实验处理器 (ADSEP) 中培养14 天。NASA宇航员Frank Rubio、Warren Hoburg 和 Stephen Bowen 与阿联酋宇航员 Sultan Al Neyadi 一起进行了这项调查。据说这项成就为太空中半月板损伤的治疗开辟了更好的方法，半月板损伤是美国军人最常见的损伤之一。  

2023 年，比利时的五家公司和研究中心还合作3D 打印人工心脏和循环系统，并将于 2025 年送往国际空间站。

作为 AstroCardia 项目的一部分，研究人员希望将微型心脏送入轨道，以便更好地研究该器官的衰老过程。这是因为在零重力条件下，心脏的衰老速度会快 20 倍。

除了生物打印之外，法国金属 3D 打印专家AddUp 还根据 ESA 合同开发了一款专为太空 3D 打印而设计的金属 3D 打印机。该系统由该公司与空中客车防务与航天公司联合开发，旨在评估增材制造在持续微重力条件下的能力和性能。