国際宇宙ステーションは軌道上の3Dプリント研究のために新しいバイオプリンターを受け取る予定

2024年9月2日、アンタークティックベアは、フィンランドのバイオプリンティング企業であるBriinter AM Technologies Oyが、Briinter Core 3Dバイオプリンターを国際宇宙ステーション（ISS）に打ち上げると発表したことを知りました。
宇宙システム製造業者である Redwire Space NV は、国際宇宙ステーションの 3D バイオシステム施設の設計、開発、検証を行う欧州宇宙機関の資金提供プロジェクトを主導しており、Brinter バイオプリンターのエンドユーザーとなります。

改造後、ブリンター・コアは軌道上で生物学的サンプルを3Dプリントできるようになり、宇宙の厳しい技術要件を満たすことができるようになる。このシステムは、国際宇宙ステーションのコロンバスモジュールにある 3D-BioSystem 施設に統合される予定です。
ISS の乗組員は、低地球軌道 (LEO) に到達すると、Brinter Core を使用して、3D プリントされた細胞構造に対する微小重力の影響をテストします。この研究は、宇宙での健康上の緊急事態への対応方法についての理解を深めることを目的としている。また、パーソナライズされた医薬品開発テスト、毒物学、3Dプリントされた身体部位についても調査します。
ブリンターAMテクノロジーズ社のCEO、トミ・カルピオ氏は次のようにコメントしている。「バイオプリンティング技術は、宇宙での医療をサポートし、長期ミッション中の乗組員の自律性を高める大きな可能性を秘めています。」
同氏はさらに、宇宙飛行士は皮膚の火傷や骨の損傷を治療する際にバイオプリンターを使って「身体の損傷部分を置き換える組織のような構造物を作る」ことができるだろうと付け加えた。
△国際宇宙ステーションのRedwireバイオ製造施設。写真提供：Redwire。
新しいバイオプリンターがISSの研究をサポート
ブリンター氏は、宇宙での細胞構造の3Dプリントは人類の宇宙探査を支援する上で重要な役割を果たすだろうと述べた。長期間かつ長距離のミッションでは、適切なタイミングで地球に帰還することが必ずしも最も便利な選択肢ではないため、深刻な健康状態を治療するための新しい技術が必要になるだろう。
「長期にわたる深宇宙探査ミッションでは、厳しい宇宙環境で機能するために、少ない資源でより多くのことを行う必要があるため、さまざまな技術要素を最適化し、小型化する必要がある」とカルピオ氏は語った。
同社は、細胞または組織特有の生体材料をさまざまな細胞タイプと高解像度の 3D バイオプリンティングと組み合わせることで、組織や臓器のモデリング方法を改善できると考えています。この研究は、組織の生成、再生、寿命の生物物理学的メカニズムの理解を深めることにも役立つでしょう。
宇宙と低地球軌道の低重力条件は、組織やより大きな臓器に発達する可能性のある 3D バイオプリント構造を研究するための新しい環境も提供します。微小重力環境では、細胞は空間的に制限されない成長を示し、複雑な 3D 集合体を形成します。しかし、地球上では、細胞は通常 2D 単層培養で増殖します。
微小重力環境には、3D プリントプロセス中にサポート構造が必要なくなるという利点もあります。低軌道では、成長しても重量を支える必要のない構造物を 3D プリントすることが可能です。
バイオプリンターが届くと、ISS チームは 3D プリントされた細胞、オルガノイド、組織切片、3D 細胞マトリックスを培養します。これにより、微小重力、放射線、その他の宇宙飛行要因が人体組織に与える影響を評価するユニークな機会が提供されます。これには、骨、軟骨、上皮間葉、血管網、そして最終的には完全な臓器が含まれます。
微小重力ベースの 3D プリント生物モデルは、血管新生と神経支配を備えた生存可能で完全に機能する 3D プリント組織を実現する上で重要な役割を果たすことが報告されています。この研究は、効果的なバイオエンジニアリングおよびバイオ製造プロセスの理解を深め、細胞および組織工学技術を最適化することを目的としています。
今後、Briinter チームは月面 3D バイオプリンティングの次のステップに進むために取り組んでいます。
△ Binter Coreバイオプリンター。写真提供：ブリインター
軌道上の3Dプリント
Binter Core システムは、国際宇宙ステーションに打ち上げられる最新のバイオプリンターになります。過去数年間にわたり、積層造形企業、学術研究者、商業企業は、3D プリント技術を微小重力環境でテストしてきました。
昨年、Redwire は、自社のバイオファブリケーション施設を使用して、国際宇宙ステーションで 3D バイオプリントされた人間の膝半月板の製造に成功しました。 3Dプリントされた半月板は、その後、さらなる分析のためにSpaceXのCrew-6ミッションで地球に持ち帰られました。
3Dプリント後、半月板は国際宇宙ステーションにあるRedwireのAdvanced Space Experiment Processor（ADSEP）で14日間培養されました。 NASAの宇宙飛行士フランク・ルビオ、ウォーレン・ホーバーグ、スティーブン・ボーエンがUAEの宇宙飛行士スルタン・アル・ネヤディとともに調査を実施した。この成果は、米軍兵士に最も多く見られる傷害の一つである宇宙での半月板損傷の治療に、より優れたアプローチをもたらすと言われている。
2023年には、ベルギーの5つの企業と研究センターも協力して人工心臓と循環器系を3Dプリントし、2025年に国際宇宙ステーションに送る予定だ。
アストロカーディアプロジェクトの一環として、研究者たちは臓器の老化過程をより詳しく研究するために小型の心臓を軌道上に送りたいと考えている。これは、無重力状態では心臓の老化が 20 倍も速まるためです。
バイオプリンティングに加えて、フランスの金属 3D プリンティング専門企業 AddUp は、ESA との契約に基づき、宇宙 3D プリンティング用に設計された金属 3D プリンターも開発しました。このシステムは、持続的な微小重力条件下での積層造形の能力と性能を評価するために、同社とエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社が共同で開発した。

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