Stampa 3D a testa in giù, per l’esplorazione umana su Marte
Il tessuto umano stampato in 3D potrebbe aiutare nel mantenere gli astronauti in buona salute per tutto il percorso fino a Marte. Un progetto ESA ha prodotto i primi campioni di pelle e di ossa bio-stampati.
Questi campioni all'avanguardia sono stati preparati da scienziati dell'Ospedale Universitario dell'Università Tecnica di Dresden (TUD), parte del consorzio di progetto insieme a OHB System AG come appaltatore principale, e alla società specialista di scienze umane Blue Horizon.
"Le cellule della pelle possono essere bio-stampate utilizzando plasma di sangue umano come 'bio-inchiostro' ricco di sostanze nutritive – che sarebbe di facile accesso per i membri dell'equipaggio di una missione", dice Nieves Cubo della TUD.
"Tuttavia, il plasma ha una consistenza molto fluida, che lo rende difficile da lavorare in condizioni di gravità alterate. Pertanto, abbiamo sviluppato una ricetta modificata aggiungendo metilcellulosa e alginato per aumentare la viscosità del substrato. Gli astronauti possono ottenere queste sostanze dalle piante e dalla alghe rispettivamente, una soluzione fattibile per una spedizione spaziale auto-sostenuta".
"Produrre campioni di ossa ha richiesto stampare cellule staminali umane con una simile composizione di bio-inchiostro, con l'aggiunta di un cemento osseo fosfato di calcio come materiale di supporto alla struttura, che è stato successivamente assorbito durante la fase di crescita".
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Per provare che la tecnica della bio-stampa fosse trasferibile allo spazio, la stampa dei campioni di pelle e di ossa è stata eseguita a testa in giù in entrambi i casi. Vista l'impossibilità di un accesso prolungato all'assenza di gravità, che sarebbe risutato poco pratico, la sfida del test a 'meno 1 G' ha rappresentato l'opzione migliore.
I campioni rappresentano i primi passi di un'ambiziosa mappa da parte a parte per rendere la bio-stampa in 3D fattibile per lo spazio. Il progetto sta studiando il tipo di caratteristiche a bordo che sarebbero richieste, in termini di attrezzatura, stanze chirurgiche ed ambienti sterili, così come la possibilità di creare tessuti più complessi per i trapianti – culminando infine nella stampa di interi organi interni.
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"Un viaggio su Marte o altre destinazioni interplanetarie significa molti anni nello spazio", commenta Tommaso Ghidini, Responsabile ESA della Divisione delle Strutture, dei Meccanismi e dei Materiali, che supervisiona il progetto.
"L'equipaggio correrebbe molti rischi, ed un rientro anticipato a casa non è possibile. Portare sufficiente forniture mediche per tutte le possibili eventualità sarebbe impossibile nello spazio limitato e per la massa della navicella spaziale".
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"Invece, la capacità di bio-stampare in 3D permetterà loro di rispondere alle emergenze mediche quando si presentano. In caso di ustioni, per esempio, della pelle nuova di zecca può essere bio-stampata invece di essere trapiantata da qualche altra parte del corpo dell'astronauta, provocando un danno secondario che potrebbe non guarire facilmente nell'ambiente in orbita".
"Oppure, in caso di frattura ossea – più probabile a causa dell'assenza di peso dello spazio, insieme alla gravità parziale di 0.38 di Marte – l'osso di ricambio potrebbe essere inserito nelle parti colpite. In tutti i casi, il materiale bio-stampato avrebbe origine dagli astronauti stessi, così da non avere problemi legati al rigetto da trapianto".
Con la stampa 3D che va avanti saldamente sulla Terra, questo progetto è il primo ad adottarla al di fuori del pianeta. Spiega Tommaso Ghidini: "È un disegno tipico che si ripete quando delle promettenti tecnologie a terra vengono sfruttate per lo spazio, spaziando dalle telecamere ai microprocessori. Più bisogni da soddisfare con meno, per far funzionare le cose nello stimolante ambiente spaziale, quindi vari elementi della tecnologia vengono ottimizzati e miniaturizzati".
"Allo stesso modo, speriamo che il lavoro che facciamo con la bio-stampa 3D aiuti ad accelerarne il suo progresso anche sulla Terra, contribuendo alla sua disponibilità su ampia scala, portandola alla gente ancora prima".
Il progetto 3D Printing of Living Tissue for Space Exploration (Stampa 3D di Tessuto Vivo per l'Esplorazione Spaziale) è supportato attraverso le Attività di Base dell'ESA all'interno della sezione Discovery & Preparation (Scoperta e Preparazione), e guidato da OHB System AG in Germania in cooperazione con il centro di ricerca Centre for Translation Bone, Joint and Soft Tissue Research dell'Università Tecnica di Dresden, Germania.
