In de toekomst moeten 3D-bioprinters in ruimteschepen verwondingen sneller genezen door huid en botten te printen. De inkt is weefsel van de astronauten zelf.
Toen astronaut Scott Kelly na een jaar aan boord van het ISS terug kwam op aarde, zag hij er doorleefd uit. En dat is niet gek, het gebrek aan zwaartekracht dat gepaard gaat met de ruimtereis heeft immer een slechte invloed op het lichaam. Vloeistoffen stromen niet zoals ze zouden moeten, spiermassa gaat verloren en botten worden brozer.
De kans dat astronauten tijdens hun ruimtetrip verwondingen of ander letsel oplopen, is dan ook zeker aanwezig. Om herstel te versnellen, ontwikkelden onderzoekers van de technische universiteit Dresden samen met de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) een 3D-bioprinter. Die moet in de toekomst huid en botten printen met materiaal dat aan boord voor handen is; weefsel van de astronauten zelf.
Lees ook:
Een microscopische close-up van groeiend, 3D-geprint bot. © University Hospital of Dresden Technical University
Grondstoffen
Hoewel we 3D-printers in de ruimte(plannen) al veelvuldig gebruikt zien worden, is bioprinten zo ver van onze blauwe bol een stuk lastiger. In tegenstelling tot de Mars-habitats die we waarschijnlijk van Marsgrond zullen printen, is ‘bio-inkt’ om biologische weefsel mee te maken in de ruimte moeilijker te vinden.
Maar het is er natuurlijk wel; in de vorm van astronauten. De onderzoekers suggereerden daarom bloedplasma, het vloeibare deel van bloed, te gebruiken om huidcellen van te maken. Stamcellen van de ruimtereizigers zouden de basis kunnen vormen van bot.
Een stukje huid uit de printer. © ESA/SJM Photography
Groeiend botweefsel geprint met de 3D-bioprinter. © University Hospital of Dresden Technical University
Ondersteboven
Een tweede probleem bleek dat met een beetje pech het ietwat vloeibare goedje onder de microzwaartekracht van een ruimteschip alle kanten op gaat. Hierom veranderden de onderzoekers de viscositeit van de inkt; ze maakten het minder vloeibaar. Dat deden ze door methylcellulose en alginaat toe te voegen – onschadelijke stoffen te vinden in de planten en algen die astronauten tijdens lange reizen meenemen.
De onderzoekers verkleinden de kans op rommelig printwerk verder door de 3D-printer ondersteboven te laten printen (zie het filmpje hieronder). Dat bleek de printer meer controle te geven over de bio-inkt.
Toekomstplannen
De onderzoekers hopen in de toekomst medische noodgevallen, van (brand)wonden tot botbreuken aan boord van ruimteschepen met de 3D-bioprinters op te lossen. Wanneer het precies zover is, is nog onduidelijk. Mogelijk worden in de jaren 2020 al de eerste ‘plakjes huid’ in de ruimte gemaakt. Bot, kraakbeen en zelfs hele organen, staan voor (ver) na 2030 in de planning.
Beeld: ESA, University Hospital of Dresden Technical University
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!