Una amplia variedad de investigaciones se basa en el crecimiento de células en cultivo en la Tierra, pero el manejo de estas células es un desafío. Con mejores técnicas, los científicos esperan reducir la pérdida de células de los medios de cultivo, crear culturas en formas específicas, y mejorar la recuperación de células para análisis, todo lo cual mejoraría los resultados del experimento. El manejo de células en microgravedad plantea desafíos aún mayores, y con las investigaciones celulares en curso a bordo de la Estación Espacial Internacional, optimizar las técnicas de manipulación es fundamental.

La investigación del cultivo de células magnéticas en 3D aplica la técnica basada en la Tierra de utilizar fuerzas magnéticas para manipular cultivos de células en el entorno de microgravedad de la estación espacial. Los investigadores agregan átomos de oro en una matriz de polímero a un cultivo de células de cáncer de pulmón humano. Estos átomos se unen fuertemente a la membrana de las células, que luego permite manipularlos con imanes.

"Esta tecnología puede permitirnos manejar células en el espacio de una manera que actualmente no es posible, "dijo el gerente de proyecto Luis Zea, investigador asociado en BioServe Space Technologies, Universidad de Colorado, Roca. "Podemos usarlo para manipular células y asegurarnos de que estén donde las queremos. Por ejemplo, al agregar medio fresco o un fijador a un cultivo, hay una buena probabilidad de que las células se muevan, que afecta los parámetros del experimento. Después de agregar estas partículas magnéticas, podemos usar imanes para mantener las células en un solo lugar ".

La técnica, conocido como bioimpresión, también permite cultivar cultivos celulares en dos dimensiones en una superficie en el espacio, la forma en que crecen naturalmente en la Tierra.

"En la tierra, pones células en un medio de biopelícula y crecen en su superficie, ", Explicó Zea." Eso no sucede en el espacio, porque no hay suficiente gravedad para mantenerlos en esa superficie. Así que actualmente comenzamos a cultivar células en un medio en el suelo, lanzamiento al espacio, y luego inicie el experimento. Con las partículas magnéticas, podemos empezar a cultivar cultivos de células en el espacio de la misma forma que en la Tierra ".

Estos cultivos celulares bidimensionales proporcionan controles para la investigación de cultivos celulares basados ​​en el espacio y comparaciones con estudios terrestres. Eso mejora las capacidades de cultivo de células y tejidos del laboratorio en órbita y permite la investigación biológica que antes se consideraba inviable en el espacio.

Glauco Souza, investigador principal en Nano3D Biosciences, Inc en Houston y sus colegas han realizado una investigación que indica que las nanopartículas de oro no interfieren con los procesos biológicos cuando se prueban en la Tierra.

La tecnología también tiene aplicaciones potenciales para investigaciones que requieren cultivos de células 3-D. En el espacio, los cultivos celulares crecen en 3-D, que décadas de investigación han demostrado es más representativo de cómo las células crecen y funcionan en los organismos vivos. Los investigadores pueden utilizar esta tecnología para dirigir la forma de las culturas 3-D para que se asemejen a un objetivo específico de estudio, como un tipo particular de cáncer, Dijo Zea. Crear cultivos que capturen mejor las características de los tejidos de los organismos vivos casi tan fácilmente en el suelo como en el espacio, por ejemplo, reducir los costos de desarrollo de medicamentos.

"Esta investigación prueba una nueva tecnología y otros científicos pueden identificar cómo se puede aplicar a su campo de investigación, "Dijo Zea.

La investigación utiliza hardware existente a bordo de la estación espacial. Nano3D Biosciences desarrolló la tecnología de nanopartículas magnéticas y, con el apoyo del Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS) que administra en el Laboratorio Nacional de EE. UU. a bordo de la estación, lo adaptó para experimentos en el espacio. La compañía también desarrolló la tecnología de bioimpresión celular para formar cultivos de células en 2-D o monocapa. Juntos, estas tecnologías permiten cultivar células en 2-D y 3-D tanto en el espacio como en el suelo, lo que ayuda a aislar el efecto de la gravedad en un experimento.