I cuori stampati in 3D sulla ISS potrebbero aiutare gli astronauti a viaggiare nello spazio profondo / Hearts 3D printed on the ISS could help astronauts travel to deep space

I cuori stampati in 3D sulla ISS potrebbero aiutare gli astronauti a viaggiare nello spazio profondo / Hearts 3D printed on the ISS could help astronauts travel to deep space

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Illustrazione della piattaforma del progetto PULSE che utilizza la levitazione magnetica ed acustica per biostampare un modello di cuore umano / Illustrazione della piattaforma del progetto PULSE che utilizza la levitazione magnetica e acustica per biostampare un modello di cuore umano

Gli studi cardiaci spaziali stanno aprendo la strada agli esseri umani per viaggiare nel vuoto.

Preparandosi per un futuro in cui gli astronauti inizieranno ad avventurarsi nelle profondità del nostro sistema solare, gli scienziati stanno sviluppando cuori stampati in 3D che intendono lanciare sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2027.

L'idea è semplicemente quella di vedere come si comportano questi organi artificiali quando esposti a forti radiazioni spaziali perché, se un giorno gli esseri umani vorranno avventurarsi nelle profondità dello spazio, avremo bisogno di sapere se i nostri cuori possono davvero portarci lì.

Dietro l'entusiasmante piano ci sono i ricercatori con un programma chiamato Pulse. Finanziato dall'European Innovation Council, il sito Web di Pulse sottolinea l'importanza di generare materiali biostampati complessi, precisi e facilmente manipolabili per "rendere l'esplorazione spaziale a lungo termine un'opzione più sicura e praticabile". Tuttavia, il gruppo spiega anche che questo sforzo può aiutare anche con le scoperte della medicina terrestre, in particolare per quanto riguarda le terapie contro il cancro che espongono anche il corpo umano a radiazioni intense.

"Gli ambiziosi obiettivi del progetto PULSE sono tanto legati alla ricerca spaziale quanto all'assistenza sanitaria sulla Terra", ha dichiarato Lorenzo Moroni, coordinatore del progetto e professore di biofabbricazione per la medicina rigenerativa presso l'Università di Maastricht nei Paesi Bassi . "Gli organoidi biostampati che replicano da vicino la complessità degli organi umani hanno il potenziale per ridurre la dipendenza dalla sperimentazione animale e fornire una piattaforma più accurata ed efficiente per studiare i meccanismi delle malattie e valutare le risposte ai farmaci".

Mentre il progetto di PULSE è certamente innovativo in quanto i cuori completamente stampati in 3D non sono mai stati inviati alla ISS prima, gli scienziati si sono dilettati con l'esposizione delle cellule cardiache a condizioni spaziali in passato.

Ad esempio, varie istituzioni come la Brown University e la Johns Hopkins University hanno collaborato con la NASA per inviare alcuni campioni di tessuto cardiaco alla ISS negli ultimi anni, più recentemente come parte della missione di rifornimento robotico CRS-27 di SpaceX. Lo scopo era vedere come ogni soggetto cellulare, affettuosamente chiamato "tessuto su chip", si contrae in condizioni di microgravità e scoprire se il danno naturale del muscolo cardiaco può essere invertito, poiché l'ambiente spaziale imita in qualche modo gli effetti dell'invecchiamento sull'essere umano corpo, ma in avanti veloce. E questo fa parte di un elenco di molti altri esperimenti interessanti derivanti dal tessuto su chip. 

In effetti, gli astronauti di stanza fisicamente sulla ISS monitorano costantemente anche la loro salute cardiovascolare per studi scientifici attivi sul cuore come Vascular Echo dell'Agenzia spaziale canadese, che esamina come le arterie ed il cuore rispondono ai cambiamenti della pressione sanguigna che si verificano nello spazio.

Al contrario, tuttavia, PULSE spera di inviare cuori artificiali completi al laboratorio in orbita terrestre, non campioni di cellule né organi funzionanti rinchiusi in corpi umani.

Forse, il vantaggio di questa tecnica rispetto alla prima sarebbe che replica molto meglio un vero cuore, e rispetto alla seconda sarebbe che è facilmente testabile e controllabile per specifici esperimenti di ricerca.

Secondo una panoramica del programma, i ricercatori intendono costruire questi cuori con quella che chiamano "tecnologia PULSE", in riferimento ad un sistema che sfrutta la cosiddetta "levitazione magnetica" e "levitazione acustica". 

Fondamentalmente, la levitazione acustica utilizza le onde sonore per sospendere qualcosa a mezz'aria mentre la levitazione magnetica attinge ai campi magnetici per lo stesso effetto. Potresti aver già sentito parlare della levitazione magnetica nel caso dei Maglev, treni che si librano appena sopra il suolo per raggiungere velocità sbalorditive. Anche quelli sfruttano il potere della levitazione magnetica, anche se per i viaggi veicolari.

Nel caso di PULSE, lo scopo di queste due tecniche di levitazione è consentire agli scienziati di manipolare perfettamente varie parti di un organo biostampato (si pensi, cellule e idrogel) in modo tale che il campione rispecchi in modo eccellente la sua vera controparte.

Se un giorno l'umanità riuscirà a realizzare il sogno di entrare nella sua era di esplorazione dello spazio profondo e abitazione su Marte, i risultati di tutti gli studi sullo spazio cardiaco, incluso PULSE, potrebbero essere i pezzi principali del puzzle.

ENGLISH

Space cardiac studies are paving the way for humans to travel in a vacuum.

Preparing for a future where astronauts begin venturing deep into our solar system, scientists are developing 3D printed hearts they plan to launch to the International Space Station in 2027.

The idea is simply to see how these artificial organs behave when exposed to strong space radiation because, if humans are ever going to venture into the depths of space, we'll need to know if our hearts can really take us there.

Behind the exciting plan are researchers with a program called Pulse. Funded by the European Innovation Council, the Pulse website highlights the importance of generating complex, precise and easily manipulated bioprinted materials to "make long-term space exploration a safer and more viable option." However, the team also explains that this effort can help with Earth medicine breakthroughs as well, especially with regards to cancer therapies that also expose the human body to intense radiation.

'The ambitious goals of the PULSE project are as much related to space research as they are to healthcare on Earth,' said Lorenzo Moroni, project coordinator and professor of biofabrication for regenerative medicine at Maastricht University in the Netherlands. "Bioprinted organoids that closely replicate the complexity of human organs have the potential to reduce reliance on animal testing and provide a more accurate and efficient platform for studying disease mechanisms and evaluating drug responses."

While PULSE's design is certainly groundbreaking in that fully 3D printed hearts have never been sent to the ISS before, scientists have dabbled with exposing heart cells to space conditions in the past.

For example, various institutions such as Brown University and Johns Hopkins University have partnered with NASA to send some heart tissue samples to the ISS in recent years, most recently as part of SpaceX's CRS-27 robotic refueling mission. The aim was to see how each cellular subject, affectionately called 'tissue on a chip', contracts in microgravity and to find out if natural heart muscle damage can be reversed, as the space environment somehow mimics the effects of aging about the human body, but fast forward. And this is part of a list of many other interesting experiments stemming from tissue on a chip.

In fact, astronauts physically stationed on the ISS also constantly monitor their cardiovascular health for active scientific studies of the heart such as the Canadian Space Agency's Vascular Echo, which examines how the arteries and heart respond to changes in blood pressure that occur in the ISS. space.

In contrast, however, PULSE hopes to send complete artificial hearts to the Earth-orbiting lab, not cell samples or functioning organs encased in human bodies.

Perhaps, the advantage of this technique over the former would be that it replicates a real heart much better, and over the latter would be that it is easily testable and controllable for specific research experiments.

According to an overview of the program, the researchers plan to build these hearts with what they call "PULSE technology," referring to a system that uses so-called "magnetic levitation" and "acoustic levitation."

Basically, acoustic levitation uses sound waves to suspend something in mid-air while magnetic levitation taps into magnetic fields for the same effect. You may have already heard of magnetic levitation in the case of maglevs, trains that hover just above the ground to reach mind-boggling speeds. Those too harness the power of magnetic levitation, albeit for vehicular travel.

In the case of PULSE, the purpose of these two levitation techniques is to allow scientists to seamlessly manipulate various parts of a bioprinted organ (think, cells and hydrogels) such that the sample beautifully mirrors its real counterpart.

If humanity can one day fulfill the dream of entering its era of deep space exploration and inhabitation of Mars, the results of all heart space studies, including PULSE, could be the major pieces of the puzzle.

Da:

https://www.space.com/international-space-station-3d-printed-hearts-astronauts-deep-space-travel?utm_source=notification