Bio-impression 3D pour l'espace. Crédit :TU Dresden/OHB System/Blue Horizon
L'impression 3D de tissus humains pourrait aider à garder les astronautes en bonne santé jusqu'à Mars. Un projet de l'ESA a produit ses premiers échantillons de peau et d'os bio-imprimés.
Ces échantillons de pointe ont été préparés par des scientifiques de l'hôpital universitaire de l'université technique de Dresde (TUD), partie du consortium du projet avec OHB System AG en tant que maître d'œuvre, et spécialiste des sciences de la vie Blue Horizon.
"Les cellules de la peau peuvent être bio-imprimées en utilisant le plasma sanguin humain comme une" bio-encre " riche en nutriments - qui serait facilement accessible par les membres de l'équipage de la mission, " commente Nieves Cubo de TUD.
"Toutefois, le plasma a une consistance très fluide, ce qui rend difficile le travail dans des conditions gravitationnelles altérées. Nous avons donc développé une recette modifiée en ajoutant de la méthylcellullose et de l'alginate pour augmenter la viscosité du substrat. Les astronautes pourraient obtenir ces substances à partir de plantes et d'algues respectivement, une solution réalisable pour une expédition spatiale autonome.
"La production de l'échantillon osseux impliquait l'impression de cellules souches humaines avec une composition d'encre biologique similaire, avec l'ajout d'un ciment osseux au phosphate de calcium comme matériau de support de structure, qui est ensuite absorbé pendant la phase de croissance."
Échantillon d'os humain imprimé en 3D. La bioimpression de tissus humains pourrait aider à garder les astronautes en bonne santé jusqu'à Mars. Un projet de l'ESA a produit ses premiers échantillons de peau et d'os bio-imprimés. Cet échantillon d'os a été imprimé avec des cellules souches humaines en utilisant du plasma sanguin humain comme « encre biologique » riche en nutriments avec l'ajout d'un ciment osseux au phosphate de calcium comme matériau de support de structure, ainsi que du méthylcellullose et de l'alginate d'origine végétale et algale ajoutés pour augmenter la viscosité de cette bio-encre, ce qui le rend approprié pour une utilisation dans des conditions de faible gravité. Crédit :ESA—SJM Photographie
Pour prouver que la technique de bio-impression était transférable dans l'espace, l'impression des échantillons de peau et d'os a eu lieu à l'envers. Avec un accès prolongé à l'apesanteur peu pratique, le défi d'un tel test "moins 1 G" représentait la deuxième meilleure option.
Les échantillons représentent les premières étapes d'une feuille de route ambitieuse de bout en bout pour rendre la bioimpression 3D pratique pour l'espace. Le projet examine le type d'installations à bord qui seraient nécessaires, en termes d'équipement, salles chirurgicales et environnements stériles, ainsi que la capacité de créer des tissus plus complexes pour les greffes, aboutissant finalement à l'impression d'organes internes entiers.
"Un voyage vers Mars ou d'autres destinations interplanétaires impliquera plusieurs années dans l'espace, " commente Tommaso Ghidini, responsable des structures de l'ESA, Division Mécanismes et Matériaux, superviser le projet.
"L'équipage courra de nombreux risques, et rentrer tôt à la maison ne sera pas possible. Transporter suffisamment de fournitures médicales pour toutes les éventualités possibles serait impossible dans l'espace et la masse limités d'un vaisseau spatial.
Échantillon de peau bio-imprimé. Crédit :ESA – SJM Photographie
Gros plan sur un os en croissance. Crédit :Hôpital universitaire de l'Université technique de Dresde
Os en croissance. Crédit :Hôpital universitaire de l'Université technique de Dresde
"Au lieu, une capacité de bio-impression 3D leur permettra de répondre aux urgences médicales au fur et à mesure qu'elles surviennent. En cas de brûlures, par exemple, une toute nouvelle peau pourrait être bio-imprimée au lieu d'être greffée ailleurs sur le corps de l'astronaute, causer des dommages secondaires qui peuvent ne pas guérir facilement dans l'environnement orbital.
"Ou dans le cas des fractures osseuses, rendues plus probables par l'apesanteur de l'espace, couplé à la gravité terrestre partielle de 0,38 de Mars, un os de remplacement pourrait être inséré dans les zones blessées. Dans tous les cas, le matériel bio-imprimé proviendrait de l'astronaute lui-même, il n'y aurait donc pas de problème de rejet de greffe."
La bio-impression 3D progressant régulièrement sur Terre, ce projet est le premier à l'adopter hors de la planète, explique Tommaso :« C'est un modèle typique que nous voyons lorsque des technologies terrestres prometteuses sont d'abord exploitées pour l'espace, allant des caméras aux microprocesseurs. Il faut faire plus avec moins, faire fonctionner les choses dans un environnement spatial difficile, ainsi, divers éléments de la technologie sont optimisés et miniaturisés.
"De la même manière, nous espérons que le travail que nous faisons avec la bio-impression 3D contribuera également à accélérer ses progrès sur Terre, accélérer sa disponibilité généralisée, l'apporter aux gens encore plus tôt."
Le projet d'impression 3D de tissus vivants pour l'exploration spatiale est soutenu par les activités de base de l'ESA au sein de l'élément Découverte et préparation, et dirigé par OHB System AG en Allemagne en coopération avec le Center for Translational Bone, Recherche sur les articulations et les tissus mous de la TU Dresden en Allemagne.
