To właśnie tej dziedziny nauki dotyczy znaczna część badań prowadzonych na orbicie. Niestety ostatnimi czasy wielu ludzi może doświadczać wrażenia, iż ogromne pieniądze wydawane rokrocznie na penetrację wszechświata są tak naprawdę środkami straconymi. Po zakończeniu lotów na Księżyc zdecydowano się na wcielenie programu wahadłowców, a następnie budowę stacji kosmicznych. Działania te w pewnej perspektywie miały znaleźć odzwierciedlenie w postaci wymiernych korzyści. Obecnie jednak część z przedstawicieli różnych środowisk, w tym świata naukowego, stwierdza, iż osobom, które w badaniach kosmosu pokładały duże nadzieje, jak na razie może towarzyszyć uczucie niedosytu, a wręcz posmak pewnego rozczarowania.

Produkcja narządów w kosmosie

Jakiś czas temu świat obiegła wieść, iż w kosmosie jest możliwa produkcja narządów. Konkretnie chodzi o wykorzystanie do tego procesu drukowania przestrzennego, w skrócie 3D. Wcielenie pomysłu w życie stało się możliwe za sprawą narzędzia firmy 3D Bioprinting Solutions, które dotarło na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Nie była to jednak typowa biodrukarka przeznaczona do drukowania zaawansowanego, lecz instrument specjalistyczny, z przystosowaniem do pracy w warunkach mikrograwitacji. Choć wyniki badań wydały się obiecujące, to droga do umieszczenia przyrządu na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej cechowała się pewnym poziomem skomplikowania. Pomimo że naukowcy zamierzali badanie przeprowadzić wcześniej, musieli przełknąć gorzką pigułkę porażki i plany odłożyć w czasie. Organ.Aut na ISS miano bowiem wysłać już w październiku 2018 r., a jako wektor, który na ową stację miał ją wynieść, wskazano statek kosmiczny Sojuz MS-10. Ten jednak niedługo po starcie uległ awarii, a tym samym – misja nie została wypełniona. Drugą z prób podjęto niedługo potem, bo już w grudniu 2018 r. Tym razem biodrukarkę umieszczono na statku kosmicznym Sojuz MS-11. Próba zakończyła się pomyślnie.

Do eksperymentu przystąpiono niemal natychmiast po zainstalowaniu biodrukarki 3D na pokładzie ISS, a działania uczonych doprowadziły do wytworzenia… mysiej tarczycy. Tym samym to właśnie ona stała się pierwszym organem, jaki w kosmosie wydrukowano, a następnie miano poddać dogłębnej analizie, już po odesłaniu jej przez stację na niebieską planetę. Dlaczego jednak dążenie do drukowania narządów w kosmosie może być ważne z perspektywy człowieka? Według twierdzeń badaczy warunki mikrograwitacji mają przekładać się na szybsze niż na Ziemi dojrzewanie wydrukowanych narządów i tkanek. To jednak dopiero część kosmicznej przygody. Warto zaznaczyć, że to nie pierwszy pomysł, by druk 3D rozpowszechnić w przestrzeni kosmicznej. Swoją obecność od 2011 r. na ISS zarejestrował bowiem system AMF, będący wspólną inicjatywą NASA oraz przedsiębiorstwa Made In Space. Działanie docelowo miało przełożyć się na możliwość testowania, w jaki sposób na druk przestrzenny wpływają warunki mikrograwitacji, a rozszerzeniem idei miało stać się wsparcie systemu AMF przez ekstruder Allevi ZeroG umożliwiający biodruk.

Szansa dla astronautów

Warto zaznaczyć, że biodrukowanie tkanek w kosmosie stanowi szansę nie tylko dla osób pozostających na Ziemi, lecz spore korzyści może dać również uczestnikom misji kosmicznych. Wyposażanie statków wynoszonych w przestrzeń pozaziemską w biodrukarki właśnie pozwoliłoby w istocie na szybkie reagowanie w przypadku wystąpienia sytuacji kryzysowych. To bardzo ważne, gdyż z racji ograniczonej przestrzeni kapsuł nie jest możliwe zaopatrywanie ich we wszystkie narzędzia, jakie podczas pozostawania w separacji od Ziemi mogą okazać się przydatne. Dlatego Europejska Agencja Kosmiczna już podjęła prace nad zaradzeniem wskazanym problemom. Planuje bowiem wprowadzić w życie możliwość udostępniania członkom załogi narzędzi chirurgicznych, przy których użyciu można choć częściowo zapobiec nieprzyjemnym konsekwencjom doznania poważniejszego uszczerbku zdrowotnego. Biodruk 3D umożliwiłby szybkie reagowanie m.in. na oparzenia. Gdyby do nich doszło, nową skórę można byłoby po prostu wydrukować. To ważne, ponieważ wtedy nie zaistniałaby konieczność pobierania jej z ciała astronauty, a tym samym – ten nie zostałby narażony na kolejną szkodę, szczególnie trudną do wyleczenia w kosmosie.

Za sprawą biodrukarki 3D dałoby się zaradzić także problemom ortopedycznym, co wyjątkowego kolorytu nabiera w kontekście chęci dokonywania dalszej eksploracji przestrzeni kosmicznej. Druk przestrzenny dawałby możliwość poradzenia sobie nawet ze złamaniami kości, których ryzyko wzrasta w trakcie przechodzenia ze środowiska mikrograwitacji do warunków przyciągania marsjańskiego. Kość złamaną dałoby się zastąpić po prostu tą wydrukowaną. Co więcej, za sprawą takiego działania, czyli skompilowania części pochodzących od jednej osoby, z wykorzystaniem komórek macierzystych, z miejsca do historii przeszedłby także kłopot związany z ewentualnym odrzuceniem narządu przez organizm biorcy. W przypadku kości stworzenie fragmentu wymagałoby wykorzystania komórek macierzystych z dodatkiem cementu kostnego w postaci fosforanu wapnia. To on stanowiłby materiał wspierający całą strukturę, a następnie zostałby wchłonięty przez organizm podczas fazy wzrostu. Jeśli chodzi o komórki skóry, to ich drukowanie byłoby realizowane na solidnej podbudowie, czyli przy wsparciu bogatego w składniki osocza. Dodatkowo byłoby prostsze z uwagi na dużą dostępność dla członków załogi misji kosmicznej. Konieczne stało się także rozwiązanie problemu mikrograwitacji. W tym przypadku środkiem zaradczym okazała się zmiana lepkości biotuszu pochodzącego z osocza, które zwykle cechuje się dość dużą płynnością. Naukowcy do mieszanki dodali metylocelulozę i alginian, a to zwiększyło lepkość „atramentu” i uniemożliwiło jego przemieszczanie się w stanie nieważkości. Składniki te mogłyby pochodzić np. z roślin, które astronauci podczas długich podróży mieliby przy sobie.

Kosmiczne fabryki leków. Bajka czy realizm?

Przy optymistycznych wariantach wykorzystania biodruku 3D nasuwa się też pytanie o swego czasu silnie roztaczane w mediach hasła typu: „kosmiczne fabryki leków”. W tym przypadku jednak warto zachować zimną głowę i nie dać się zwieść krzykliwym nagłówkom. Aktualnie kosmiczne fabryki leków to raczej historia dla marzycieli. Oczywiście nie można się też zrażać, lecz chcąc opierać się na twardych danych, trzeba zdać sobie sprawę, że produkcja narządów 3D bądź leków na orbicie, a następnie dostarczanie ich na Ziemię, to procesy jeszcze zbyt skomplikowane i kosztowne, by przynajmniej na okrojoną skalę wcielono je w życie. Wskazane kwestie docelowo miałyby przełożyć się na rozwój technologii eksploracji kosmicznych, a co za tym idzie – wynieść je na o wiele wyższy poziom. Chociaż z pewnością droga do pełnego wykorzystania wszystkich zasobów jest jeszcze długa, warto pamięć, że praktycznie każdy sukces opiera się na drobnych krokach, realizowanych konsekwentnie na przestrzeni wielu lat.