Космические эксперименты Роскосмоса послужат людям на Земле
Напечатанный на биопринтере бифштекс и приложение для чтения посланий из космоса — это уже не идеи фантастов из книг про будущее, это — наша реальность. Эксперименты, которые проводят Роскосмос и его дочерняя корпорация АО «ОРКК» (официальный оператор Роскосмоса по космическим экспериментам), делает высокие технологии доступными и полезными для каждого человека.
«Необходима трансплантация». Порой эти слова врача звучат как приговор. Ожидающие подходящий донорский орган пациенты вынуждены стоять в очереди месяцы и даже годы, которых у них просто нет. Решение предлагает Роскосмос, представивший в ходе прошедшего в конце августа форума «Армия-2020» на стенде ОРКК уникальный магнитный 3D-биопринтер «Орган.Авт».
Эксперимент с использованием данного принтера был проведён на российском сегменте МКС ещё в декабре 2018 года. Впервые в мире в условиях невесомости методом магнитной левитационной сборки была успешно осуществлена формативная биофабрикация тканево-инженерных конструкций хряща человека и щитовидной железы крысы. Эксперимент имеет неоспоримый мировой приоритет, поскольку ранее подобные исследования в условиях невесомости никем не проводились.
Магнитный 3D-биопринтер «Орган.Авт» является по сути своей мультиплатформенным устройством, поскольку позволяет как осуществлять направленную сборку живых органных конструктов и разных типов бактерий, так и изучать поведение кристаллических форм химических соединений (неорганические компоненты матрикса костной ткани, лекарственные препараты, ферменты и гормоны).
В апреле 2020 года с использованием магнитного 3D-биопринтера на российском сегменте МКС был проведён эксперимент по получению гибридных материалов на основе метастабильных фосфатов кальция (аналогов неорганической составляющей костной ткани). В результате проведённого эксперимента получено 12 уникальных экспериментальных образцов костной ткани, которые планируется трансплантировать лабораторным животным.
Почему эксперимент проводился в космосе и в чём отличие российской разработки от 3D-печати на Земле, рассказал директор департамента реализации проектов АО «ОРКК» Андрей Диваев.
Обычный 3D-принтер печатает послойно, в магнитном организована объёмная печать, — пояснил он.
Структура ткани формируется под воздействием магнитных полей. Для этого в состав питательной среды вводится парамагнетик — вещество, реагирующее на магнитное поле. В результате частицы размером с десятые доли миллиметра, помещённые в данную питательную среду, становятся управляемыми и собираются в единую структуру, как снежинки в снежный ком.
roscosmos.ru
На орбите нет силы тяжести, поэтому возможно использование низких концентраций парамагнетика, не оказывающих токсичного эффекта на клеточный материал, уточнил Диваев. Не нужна и биоразлагаемая подложка — вместо неё используется магнитное поле.
Фактически появилась возможность изготавливать фрагменты органов и тканей. То есть космические технологии в прямом смысле этого слова пришли к людям.
Но сам эксперимент на этом не заканчивается. Ещё одна область применения магнитного 3D-биопринтера — печать еды. Можно, к примеру, использовать раствор с клеточным материалом для изготовления мяса с помощью магнитного 3D-биопринтера. На МКС уже попробовали напечатать из клеток коровы кусок говядины. Данный эксперимент также оказался удачным — в результате получился кусок говядины из клеток неумерщвлённого животного. Такое мясо подходит для полноценного питания, так что проблему с пищей для участников экспедиций на Марс или колонизаторов Луны можно считать решённой.
Но и на Земле эта технология может очень пригодиться. Производство такого мяса в промышленных масштабах сможет значительно повлиять на экологию, ведь для традиционного животноводства требуются огромные объёмы питьевой воды и оно сопровождается выделением большого количества парниковых газов, что влечёт изменение климата. Да и биопечать абсолютно гуманна, так что люди, отказывающиеся от бифштексов из умерщвлённого животного, в будущем смогут позволить себе стать мясоедами.
Ещё один перспективный проект Роскосмоса — эксперимент «Созвездие». В его идее — передача световых сообщений из космоса на Землю. Логотип компании, портрет человека, символ события, например, пять колец к открытию Олимпийских игр, — эту появившуюся на ночном небе картинку смогут увидеть миллиарды людей одновременно.
Выведенная на орбиту группировка спутников будет выстраиваться по заданной схеме в определённое изображение, пояснил Диваев. Такое «звёздное послание» будет доступно в каждом уголке планеты. В то же время система управления позволит выбирать место и время появления картинки в небе.
roscosmos.ru
Более того, с помощью специального мобильного приложения на Земле можно будет получать не только визуальную информацию, но и узнавать детали. Это как считать QR-код: наводишь камеру смартфона на «созвездие» и читаешь на экране информацию об участниках события, или историческую справку, или описание нового продукта. Иначе говоря, проект «Созвездие» в буквальном смысле открывает безграничные возможности для рекламы.
Результаты этих и других космических экспериментов, проводимых Роскосмосом в сотрудничестве с частными инвесторами, открыты для использования на коммерческой основе. В целом за последние годы только на МКС было реализовано 77 научно-прикладных программ, большинство из которых имеют медицинское и косметологическое значение. В условиях микрогравитации испытываются новые методики лечения и диагностики заболеваний. В результате эксперимента на МКС была улучшена вакцина против гепатита В и получены новые эффективные препараты иммуностимулирущего и противоопухолевого действия. Итоги ещё одного эксперимента на МКС позволят с помощью добавления пробиотика в обычный йогурт корректировать нарушения метаболизма кальция.
Полвека назад космические достижения страны были поводом для гордости. Сейчас времена изменились. Помимо удовлетворения амбиций, нужна практическая польза от дорогостоящих проектов. Коммерческое использование космических экспериментов — вот способ поставить высокие технологии на службу человеку на Земле.
