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(資料圖片僅供參考)

據(jù)發(fā)表在新一期《科學(xué)進(jìn)展》上的一項研究，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊在模擬太空微重力的條件下，利用3D打印技術(shù)制造出結(jié)構(gòu)精確的人體肌肉組織。這種高保真度的組織模型對于研究疾病機(jī)制、測試新藥至關(guān)重要，也為太空生物制造和人類健康研究開辟了新路徑。

宇航員在太空微重力環(huán)境中長期駐留時，身體會面臨肌肉急劇萎縮等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為更好地理解這一過程并保護(hù)未來深空探索者，科學(xué)家致力于開發(fā)更精確的生物模型。

在地球表面，制造類似人體內(nèi)天然結(jié)構(gòu)的肌肉組織面臨巨大障礙。工程師通常使用一種名為“生物墨水”的特殊材料，其中混合了活細(xì)胞和支撐性載體，通過逐層打印構(gòu)建組織。然而，地球重力會使尚未固化的柔軟結(jié)構(gòu)在成型前發(fā)生塌陷或變形，同時細(xì)胞在墨水中不均勻沉降，導(dǎo)致最終組織結(jié)構(gòu)失真，難以真實反映人體生理狀態(tài)。

在微重力環(huán)境下，這些干擾因素被消除。沒有了重力對結(jié)構(gòu)的拉扯，可以打印出與人體內(nèi)自然排列完全一致的肌肉纖維。

團(tuán)隊此次開發(fā)了一套名為G-FLight（重力無關(guān)的燈絲光）的新型生物制造系統(tǒng)，可在幾秒鐘內(nèi)快速生成具有活性的肌肉結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊利用拋物線飛行創(chuàng)造的短暫失重環(huán)境，在30次連續(xù)的失重階段中完成了3D打印實驗。他們采用一種特制的生物樹脂配方，確保細(xì)胞在打印過程中保持高存活率。結(jié)果顯示，微重力下打印的肌肉組織不僅細(xì)胞活性良好，肌纖維數(shù)量也與地面打印的樣本相當(dāng)。此外，該工藝支持載細(xì)胞生物樹脂的長期儲存，具備未來在太空長期任務(wù)中實際應(yīng)用的潛力。

這項技術(shù)的成功標(biāo)志著空間組織工程的重要進(jìn)展。團(tuán)隊的長期目標(biāo)是在空間站或未來的軌道實驗室直接培育人類組織和類器官。

在太空中制造的這些“迷你器官”不僅能用于研究失重引發(fā)的肌肉退化，還可作為研究肌萎縮等疾病的平臺。更重要的是，微重力下打印的組織結(jié)構(gòu)更接近真實人體，能為藥物測試提供更準(zhǔn)確的評估環(huán)境，從而加速新療法的開發(fā)。這一突破不僅服務(wù)于太空探索，也將反哺地球上的醫(yī)學(xué)研究。

總編輯圈點

科學(xué)家首次在類似太空的失重環(huán)境中成功制造出了活的人體肌肉組織。在地球上打印活體組織其實非常困難，重力會導(dǎo)致未固化的“生物墨水”下垂、變形甚至坍塌。此次，科研人員通過一種特殊的“拋物線飛行”來創(chuàng)造短暫的失重環(huán)境，成功完成3D打印實驗。未來，我們可以在太空環(huán)境中建立“生物實驗室”，進(jìn)一步培養(yǎng)人體組織。這些高保真肌肉模型，能幫我們更精準(zhǔn)地模擬肌肉萎縮疾病或衰老過程，加速相關(guān)新藥的研發(fā)和測試。

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微重力條件下打印出人體肌肉組織為太空生物制造等研究開辟新路徑熱點聚焦

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