3D кровеносные сосуды и космос: новые исследования инженеров

Инженеры разработали модель кровеносного сосуда с использованием технологии 3D-биопечати для изучения влияния невесомости на сердечно-сосудистую систему астронавтов. Изменения, происходящие с человеческим телом в микрогравитации, включают изменения в кровотоке, повышенный риск тромбов и даже изменение формы сердца, которое со временем становится более сферическим.

Эти биопечатные модели будут использоваться для оценки механики этих изменений. Ученые из Университета Павии использовали смесь альгината натрия и желатина в качестве биочернил, а ванну с хлоридом кальция - в качестве опоры для печатной структуры. Для сохранения желаемой формы после экструзии мягкой биофабрицированной структуры представляет собой вызов, поэтому был использован метод 3D-биопечати FRESH — свободная обратимая встраивание поддерживаемых гидрогелей, предоставляющий временную поддержку, которая затем может быть удалена после процесса печати.

После завершения создания моделей кровеносных сосудов высокого разрешения их будут подвергать предварительному осмотру, включая микро-КТ сканирование для проверки их внешних и внутренних размеров, пористости, распределения плотности материала и шероховатости; испытания на растяжение и динамический механический анализ для проверки их общей прочности и эластичности; а также тестирование динамики жидкости, при котором через них будет прокачиваться жидкость, подобная крови.

Затем модели будут размещены в машинах случайного позиционирования, которые постоянно меняют их ориентацию относительно земли, чтобы симулировать невесомость, в лаборатории поддержки жизни и физических наук ESA для изучения эволюции их структуры и функционирования. Они также будут подвергнуты устойчивой гипергравитации с использованием центрифуги большого диаметра лаборатории. В будущем метод FRESH 3D-биопечати также может быть использован для тестирования эффективности лекарств и лечения сосудистых заболеваний как на Земле, так и в космосе.