İnsan sağlığı uzay yolculuğunun Aşil topuğudur. ETH Zürih’teki araştırmacılar artık karmaşık kas dokusunu sıfır yerçekiminde yazdırmayı başardılar. Bu, gelecekte uzay görevlerine yönelik ilaçların test edilmesine olanak sağlayacaktır.
Uzaya giderken astronotların vücutları sıfır yerçekiminde önemli ölçüde bozulur. Bu sorunu çözmek ve uzaydaki öncülerimizi korumak için araştırmacılar gerçekçi test modelleri arıyor.
ETH Zürih’teki bir ekibin araştırması tam da burada devreye giriyor. Mümkün olan en hassas koşullar altında kas dokusu üretmek için Parth Chansoria liderliğindeki araştırma ekibi, kısa bir süre için uzayın mikro yerçekimini simüle etmek amacıyla parabolik uçuşlar kullandı. Bu teknik başarı, araştırmacıları uzun vadeli hedeflerine yaklaştırıyor: hastalıkları incelemek ve yeni tedaviler geliştirmek için yörüngede insan dokusunu büyütmek.
Araştırma dergide yayınlandı İleri Bilim.
Neden sıfır yerçekiminde üretim yapmalısınız?
Kas dokusu gibi ince biyolojik yapıların üretimi, Dünya’daki normal yerçekimi koşulları altında büyük bir zorluk teşkil etmektedir. Amaç, vücuttaki doğal yapılara tam olarak benzeyen doku basmaktır. Ancak yerçekimi bu sürece müdahale eder.
3D baskı için araştırmacılar biyo-mürekkep adı verilen özel bir madde kullanıyor. Bu, canlı hücrelerle karıştırılmış bir taşıyıcı malzemeden oluşur. Biyo-mürekkebin ve gömülü hücrelerin ağırlığı, malzeme sertleşmeden yapıların çökmesine veya deforme olmasına neden olabilir. Ayrıca hücreler biyo-mürekkebin içinde düzensiz bir şekilde batabilir. Bu da daha az gerçekçi modellerin ortaya çıkmasına neden olur.
Mikro yerçekimi altında bu yıkıcı kuvvetler ortadan kaybolur. Yapısal stres olmadan, araştırmacılar kas liflerini tam olarak vücutta hizalandıkları şekilde üretebilirler. Bu hassas yapı çok önemlidir: yalnızca insan vücudunun yapısını doğru şekilde yansıtan modeller, yeni ilaçları test ederken veya hastalığın ilerlemesini incelerken güvenilir sonuçlar sağlar.
Yerçekiminden bağımsız yeni bir sistem
Bu amaçla ETH araştırmacıları, G-FLight (Yerçekiminden Bağımsız Filamentli Işık) adı verilen yeni bir biyofabrikasyon sistemi geliştirdi. Bu sistem saniyeler içinde canlı kas yapılarının hızlı bir şekilde üretilmesini sağlar.
Ekip, özel bir biyo-reçine formülasyonu kullanarak, 30 parabolik döngünün ağırlıksız aşamaları sırasında 3 boyutlu baskı gerçekleştirdi. Sonuçlar, mikro yerçekiminde basılan dokunun, yerçekimi altında basılan dokuya benzer hücre canlılığına ve benzer sayıda kas lifine sahip olduğunu gösterdi. Ek olarak geliştirilen süreç, hücre yüklü biyo-reçinelerin uzun süreli depolanmasını sağlıyor ve bu da uzaydaki gelecekteki uygulamalar için ideal.
Dünyanın ötesindeki hastalık modelleri
Mikro yerçekiminde kas yapılarının başarılı bir şekilde üretilmesi, uzay araştırmaları ve biyotıpta doku mühendisliği için önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Amaç, bu teknikleri Uluslararası Uzay İstasyonunda veya gelecekteki yörünge platformlarında karmaşık insan organoitleri ve dokuları üretmek için kullanmaktır.
Uzayda araştırmacılar bu “organ modelleri” sayesinde temel araştırmalar yürütebiliyorlar: Bunlar, kas distrofisi veya ağırlıksızlığın neden olduğu kas atrofisi gibi hastalıkları incelemek için kullanılıyor. Ek olarak, insan vücudunun karmaşıklığını daha iyi yansıtan bir sistemdeki terapötiklerin etkinliğini test etmek için de kullanılabilirler; çünkü ağırlıksız ortamda 3D baskı, kas liflerinin bu kadar hassas ve kesin bir şekilde hizalanmasına olanak tanır.
