Учёные напечатали мышечную ткань на 3D-принтере в условиях невесомости

Для создания мышечной ткани в максимально точных условиях исследовательская группа под руководством доктора Парта Чансориа использовала параболические полёты для имитации невесомости. Автор: ETH Zurich / Wiley Online Library

Здоровье человека — это «ахиллесова пята» космических путешествий. Исследователям из Цюрихской высшей технической школы (ETH Zurich) удалось напечатать сложную мышечную ткань в условиях невесомости. В будущем это позволит тестировать лекарства для космических миссий.

В невесомости тела астронавтов значительно деградируют. Чтобы решить эту проблему и защитить наших первопроходцев в космосе, учёные ищут реалистичные тестовые модели.

Именно здесь пригодилось исследование команды ETH Zurich. Чтобы создать мышечную ткань в максимально точных условиях, исследовательская группа под руководством Парта Чансориа использовала параболические полёты для кратковременной симуляции невесомости. Этот технический прорыв приближает учёных к их долгосрочной цели — выращиванию человеческих тканей на орбите для изучения болезней и разработки новых методов лечения.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.

Зачем производить в невесомости?

Создание тонких биологических структур, таких как мышечная ткань, представляет большую сложность в условиях нормальной гравитации на Земле. Цель — напечатать ткань, которая выглядит точно так же, как естественные структуры в организме. Однако гравитация мешает этому процессу.

Для 3D-печати исследователи используют специальное вещество под названием биочернила. Оно состоит из материала-носителя, смешанного с живыми клетками. Вес биочернил и встроенных клеток может привести к обрушению или деформации структур до того, как материал затвердеет. Кроме того, клетки могут оседать в биочернилах неравномерно. Это приводит к созданию менее реалистичных моделей.

В условиях микрогравитации эти разрушительные силы исчезают. Без структурного напряжения исследователи могут производить мышечные волокна точно так, как они выровнены в теле. Эта точная конструкция крайне важна: только модели, точно отражающие структуру человеческого тела, дают надёжные результаты при тестировании новых лекарств или изучении течения болезней.

Новая гравитационно-независимая система

Для этого исследователи ETH разработали новую систему биофабрикации под названием G-FLight (Gravity-independent Filamented Light). Эта система позволяет быстро производить жизнеспособные мышечные конструкции в течение секунд.

Принтер G-FLight и примеры напечатанных микронитевых конструкций. Автор: Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202512727

Используя специальную формулу биосмолы, команда выполнила 3D-печать во время невесомости в 30 параболических циклах. Результаты показали, что ткань, напечатанная в условиях микрогравитации, имела схожую жизнеспособность клеток и аналогичное количество мышечных волокон по сравнению с тканью, напечатанной под действием гравитации. Кроме того, разработанный процесс позволяет осуществлять долгосрочное хранение биосмол, загруженных клетками, что идеально подходит для будущего применения в космосе.

Модели болезней за пределами Земли

Успешное создание мышечных конструкций в условиях микрогравитации представляет собой важный шаг вперёд для тканевой инженерии в космических исследованиях и биомедицине. Цель состоит в том, чтобы использовать эти методы для производства сложных человеческих органоидов и тканей на борту Международной космической станции или будущих орбитальных платформ.

В космосе исследователи могут проводить фундаментальные исследования благодаря этим «органным моделям»: их используют для изучения таких заболеваний, как мышечная дистрофия или атрофия мышц, вызванная невесомостью. Кроме того, их можно использовать для проверки эффективности терапевтических средств в системе, которая лучше отражает сложность человеческого тела — потому что 3D-печать в невесомости позволяет выравнивать мышечные волокна с такой точностью.

Больше информации: Michael Winkelbauer et al, Prolonged Cell Encapsulation and Gravity‐independent Filamented Light Biofabrication of Muscle Constructs, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202512727

Источник: ETH Zurich

Интересный факт: биопечать в космосе — активно развивающееся направление. В 2019 году российские космонавты на МКС впервые напечатали хрящевую ткань человека и щитовидную железу грызуна, используя магнитный 3D-биопринтер «Орган.Авт». А в 2024 году компания Redwire запустила на МКС биопринтер для печати человеческих сердечных тканей, что открывает новые возможности для регенеративной медицины непосредственно в космосе.