НАСА вырастит лес с помощью 3D-принтеров
Исследователи НАСА и Стэнфордского университета пытаются создать 3D-печатные клеточные кластеры, способные продуцировать неживые структурные биоматериалы, такие как костные минералы, зубная эмаль или дерево. Ученые утверждают, что они уже на пути к успеху и смогут совершить задуманное к октябрю этого года.
Глава команды – Линн Ротшильд, биолог-эволюционист, сотрудник НАСА и преподаватель астробиологии в Стэнфорде. Диана Джентри – кандидат наук, специалист в области биомеханической инженерии. Ротшильд, Джентри и студентка Стэнфордского университета Эшли Микс долго и упорно работали над проектом, цель которого доказать возможность печати биоматериалов на 3D-принтере. В прошлом году команда НАСА вручила команде награду в 100000 долларов в рамках программы «Выдающиеся инновационные проекты» (NIAC).
Эта программа призвана помочь воплотить в жизнь идеи, описанные в научной фантастике.
И научная фантастика уже не кажется такой далекой, учитывая, что команда Ротшильд работает над технологией, которая сможет позволить восстанавливать космические скафандры, обитаемые отсеки кораблей и даже человеческое тело при помощи набора клеток, напечатанных на 3D-принтере. Они считают, что в будущем 3D-принтер станет основным аппаратом для создания любых сменных частей.
На данный момент удобные материалы биологического происхождения, такие как дерево, кость или шелк, невозможно создавать в космосе из-за ограниченных возможностей производства и обработки. Команда под началом Ротшильд надеется, что новая технология трехмерной печати приведет нас к будущему, где все – от инструментов и композитных материалов до еды и тканей человеческого тела – можно будет создать на Марсе и на Земле.
Вот как работает эта технология. Вместо того чтобы сразу напечатать синтетический биоматериал, принтер создает кластеры клеток в гелевом растворе, обладающие химической сигнальной системой и связанные друг с другом. Раствор геля из клеток выдавливается из пьезоэлектрической печатающей головки, образуя набор клеток, которые производят и выделяют нужные биоматериалы.
В данный момент ученые, которых спонсирует НАСА, отлаживают технические устройства, применяемые в данной технологии, и работают над гигантской базой клеток, существующих в природе. В будущем эти данные можно будет использовать в области клеточной инженерии.
«Клетки производят огромное количества земных материалов, начиная от шерсти и шелка и заканчивая резиной и целлюлозой. Я уже не говорю о мясе и растительных продуктах, которые мы едим... – сказала Ротшильд в интервью сайту Techcrunch. – Многие из этих материалов производятся клетками. Вы ведь не повезете корову, тутового шелкопряда или дерево на Марс. Однако вам может понадобиться шелк или дерево. Вместо того, чтобы брать туда целый организм и пытаться получить что-нибудь, почему бы не провести процесс искусственного синтеза? Возможно, эта технология окажется полезной и на Земле, ведь достаточно напечатать набор клеток, чтобы потом они произвели нужные вам продукты».
Эксперименты с 3D-печатью клеток проводятся по всему миру. 3D-печатные пирожки с мясом, созданные учеными из Нидерландов, и синтетическое ухо, сделанное в Корнельском университете – вот самые известные примеры. В это же время компания Organovo из Сан-Франциско исследует целый ряд возможных применений трехмерной биопечати в медицине, включая синтез искусственной печеночной ткани, который они провели в своей лаборатории две недели назад.
Эксперты считают 3D-биопечать двигателем развития медицины, при помощи нее каждому конкретному пациенту можно будет помочь с учетом его индивидуальных физиологических особенностей. Но, как показывают исследования ученых НАСА, этой технологии можно найти еще множество самых разных применений и вне медицины.
