Une grande variété de recherches repose sur la croissance de cellules en culture sur Terre, mais la manipulation de ces cellules est difficile. Avec de meilleures techniques, les scientifiques espèrent réduire la perte de cellules des milieux de culture, créer des cultures sous des formes spécifiques, et améliorer la récupération des cellules pour l'analyse - ce qui améliorerait les résultats des expériences. La manipulation des cellules en microgravité pose des défis encore plus grands, et avec les investigations cellulaires en cours à bord de la Station spatiale internationale, l'optimisation des techniques de manipulation est essentielle.

L'enquête sur la culture cellulaire en 3D magnétique applique la technique terrestre consistant à utiliser des forces magnétiques pour gérer les cultures cellulaires dans l'environnement de microgravité de la station spatiale. Les chercheurs ajoutent des atomes d'or dans une matrice polymère à une culture de cellules cancéreuses du poumon humain. Ces atomes se lient fortement à la membrane des cellules, ce qui permet ensuite de les manipuler avec des aimants.

"Cette technologie peut nous permettre de gérer des cellules dans l'espace d'une manière actuellement impossible, " a déclaré le chef de projet Luis Zea, associé de recherche chez BioServe Space Technologies, Université du Colorado, Rocher. "Nous pouvons l'utiliser pour manipuler les cellules et nous assurer qu'elles sont là où nous les voulons. Par exemple, lors de l'ajout de milieu frais ou d'un fixateur à une culture, il y a de fortes chances que les cellules bougent, ce qui affecte les paramètres de l'expérience. Après avoir ajouté ces particules magnétiques, nous pouvons utiliser des aimants pour garder les cellules en un seul endroit."

La technique, connue sous le nom de bio-impression, permet également de faire croître des cultures cellulaires en deux dimensions sur une surface dans l'espace, la façon dont ils poussent naturellement sur Terre.

"Sur Terre, vous mettez des cellules sur un support de biofilm et elles se développent à sa surface, " expliqua Zea. " Cela n'arrive pas dans l'espace, parce qu'il n'y a pas assez de gravité pour les maintenir à cette surface. Donc actuellement, nous commençons à faire pousser des cellules sur un support au sol, lancement dans l'espace, puis lancez l'expérience. Avec les particules magnétiques, nous pouvons commencer à cultiver des cultures cellulaires dans l'espace de la même manière que sur Terre."

Ces cultures cellulaires bidimensionnelles fournissent des contrôles pour la recherche de cultures cellulaires spatiales et des comparaisons avec des études au sol. Cela améliore les capacités de culture cellulaire et tissulaire du laboratoire en orbite et permet des recherches biologiques auparavant jugées irréalisables dans l'espace.

Glauco Souza, chercheur principal chez Nano3D Biosciences, Inc à Houston et ses collègues ont fait des recherches indiquant que les nanoparticules d'or n'interfèrent pas avec les processus biologiques lorsqu'elles sont testées sur Terre.

La technologie a également des applications potentielles pour les enquêtes nécessitant des cultures cellulaires en 3D. Dans l'espace, les cultures cellulaires se développent en 3-D, ce que des décennies de recherche ont montré est plus représentatif de la façon dont les cellules se développent et fonctionnent dans les organismes vivants. Les chercheurs peuvent être en mesure d'utiliser cette technologie pour diriger la forme des cultures 3D pour ressembler à une cible d'étude spécifique, comme un type particulier de cancer, dit Zea. Créer des cultures qui capturent mieux les caractéristiques des tissus des organismes vivants presque aussi facilement au sol que dans l'espace pourrait le faire, par exemple, réduire les coûts de développement de médicaments.

"Cette enquête teste une nouvelle technologie et d'autres scientifiques peuvent alors identifier comment elle peut s'appliquer à leur domaine de recherche, " dit Zea.

L'enquête utilise le matériel existant à bord de la station spatiale. Nano3D Biosciences a développé la technologie des nanoparticules magnétiques et, avec le soutien du Center for Advancement of Science in Space (CASIS) qui gère au sein du National Lab américain à bord de la station, l'a adapté pour des expériences dans l'espace. La société a également développé la technologie de bioimpression cellulaire pour former des cultures de cellules en 2D ou en monocouche. Ensemble, ces technologies permettent de cultiver des cellules en 2D et 3D aussi bien dans l'espace qu'au sol, ce qui permet d'isoler l'effet de la gravité sur une expérience.