Gracias a la investigación de la levitación magnética en condiciones de microgravedad, Los científicos han desarrollado una nueva tecnología para la impresión tridimensional de tejidos biológicos. En el futuro, esta tecnología ayudará a crear construcciones biológicas sensibles a la radiación y a reparar tejidos y órganos humanos dañados. Los resultados se publican en Biofabricación .

Existen muchos métodos de bioimpresión tridimensional. La mayoría de ellos utilizan un cierto marco capa por capa de los tejidos biológicos. El material a granel resultante se envía luego a la incubadora donde continúa el cultivo. Hay formas en las que los objetos biológicos se desarrollan sin el uso de un enfoque de múltiples capas, por ejemplo, bioimpresión magnética, en el que el material celular se dirige a la ubicación deseada por medio de campos magnéticos. En este caso, las células deben etiquetarse de alguna manera con nanopartículas magnéticas.

Los investigadores de la empresa 3-D Bioprinting Solutions en colaboración con otros científicos rusos y extranjeros desarrollaron el nuevo método, lo que permite a los investigadores crear objetos biológicos en 3-D sin el uso de un enfoque capa por capa y etiquetas magnéticas. Este nuevo método fue desarrollado con la contribución del Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia (JIHT RAS).

"Durante el período de 2010 a 2017, Se llevaron a cabo una serie de estudios experimentales a bordo del Segmento Orbital Ruso de la Estación Espacial Internacional con el dispositivo experimental Coulomb Crystal. El elemento principal del dispositivo es un electroimán que crea un campo magnético especial no homogéneo en el que las estructuras de las partículas diamagnéticas (están magnetizadas contra la dirección del campo magnético) se pueden formar en las condiciones de microgravedad. "dice el coautor Mikhail Vasiliev, jefe de laboratorio de diagnóstico por plasma polvoriento en JIHT RAS.

En su estudio experimental, Los investigadores de JIHT describieron cómo las pequeñas partículas cargadas se comportan en el campo magnético de una forma especial en condiciones de microgravedad. incluida la gravedad cero. Además, los científicos desarrollaron un modelo matemático de este proceso basado en los métodos de dinámica molecular. Estos resultados explican cómo obtener estructuras tridimensionales homogéneas y extendidas formadas por miles de partículas.

Los métodos convencionales de bioimpresión magnética en 3-D tenían una serie de limitaciones asociadas con la gravedad. Para reducir la influencia de las fuerzas gravitacionales, se puede aumentar la potencia de los imanes que controlan el campo magnético. Sin embargo, esto complicará considerablemente la bioimpresora. La segunda forma es reducir la gravedad. Un grupo de científicos de 3-D Bioprinting Solutions utilizó este enfoque. El nuevo método se llama biofábrica tridimensional formativa, y crea estructuras biológicas tridimensionales no en capas sino inmediatamente desde todos los lados. Los investigadores aplicaron los datos experimentales y los resultados del modelado matemático obtenido por los científicos de JIHT RAS para controlar la forma de tales estructuras.

"Los resultados del experimento del cristal de Coulomb sobre el estudio de la formación de las estructuras ordenadas espacialmente llevaron al desarrollo de un nuevo método para la biofábrica formativa 3-D de las estructuras tisulares basado en el autoensamblaje programable de los seres vivos. tejidos y órganos en condiciones de gravedad y microgravedad mediante un campo magnético no homogéneo, "dijo el autor.

Las bioimpresoras basadas en la aplicación de la nueva tecnología podrán crear varios componentes biológicos que se pueden utilizar, por ejemplo, estimar los efectos adversos de la radiación espacial sobre la salud de los astronautas en misiones espaciales de larga duración. Además, esta tecnología podrá restaurar la función de los tejidos y órganos dañados en el futuro.