Međunarodna svemirska postaja (ISS) nastavlja biti ključna platforma za revolucionarna znanstvena istraživanja, a najnovija misija opskrbe, NASA-ina SpaceX-33, donosi niz inovativnih eksperimenata koji obećavaju značajan napredak kako za buduća svemirska putovanja tako i za život na Zemlji. Ova misija, čije je lansiranje planirano za kraj kolovoza 2025. godine, nosi sa sobom dragocjeni teret koji uključuje testiranje 3D bioprintanja medicinskih implantata, promatranje razvoja inženjerskih jetrenih tkiva u mikrogravitaciji, proučavanje utjecaja bestežinskog stanja na stanice koje formiraju kosti te daljnje eksperimente s 3D printanjem metala u svemiru. Svaki od ovih projekata predstavlja korak naprijed u razumijevanju kompleksnih bioloških procesa i razvoju novih tehnologija. ISS, koja već gotovo četvrt stoljeća služi kao globalni laboratorij, omogućila je znanstvenicima iz više od 110 zemalja da provedu preko 4000 pionirskih eksperimenata, čime se ne samo unapređuje istraživanje svemira, uključujući misije na Mjesec i Mars, već se i pruža neprocjenjiva korist čovječanstvu.

Revolucionarno bioprintanje za regeneraciju živaca

Jedan od najuzbudljivijih eksperimenata na putu prema ISS-u uključuje stvaranje implantabilnog medicinskog uređaja u mikrogravitaciji, dizajniranog za potporu regeneraciji živaca nakon ozljeda. Ovaj uređaj nastaje procesom bioprintanja, naprednom tehnikom 3D printanja koja koristi žive stanice ili proteine kao osnovne materijale. Traume i ozljede često ostavljaju praznine između živaca, a postojeći tretmani imaju ograničenu sposobnost obnavljanja živčane funkcije, što često rezultira trajnim fizičkim oštećenjima. Bioprintani uređaj koji bi premostio takve živčane praznine mogao bi značajno ubrzati oporavak i očuvati funkciju.

Istraživači iz tvrtke Auxilium Biotechnologies Inc. iz San Diega, predvođeni glavnim istraživačem Jacobom Kofflerom, planiraju isprintati do 18 takvih implantata tijekom ove misije. Očekuje se da će se ti implantati koristiti u pretkliničkim studijama na Zemlji tijekom 2026. i 2027. godine. Ključna prednost bioprintanja u mikrogravitaciji leži u potencijalu za stvaranje tkiva više kvalitete u usporedbi s onima proizvedenima na Zemlji. U bestežinskom stanju, stanice se mogu grupirati i organizirati na način koji je teško postići pod utjecajem gravitacije, što može dovesti do homogenijih i funkcionalnijih struktura. Rezultati ovog istraživanja mogli bi podržati buduću proizvodnju medicinskih uređaja u svemiru, ne samo za članove posade na dugotrajnim svemirskim misijama, već i za pacijente na Zemlji koji pate od teških neuroloških ozljeda. Razvoj ovakvih tehnologija otvara vrata potpuno novim pristupima u regenerativnoj medicini, nudeći nadu za poboljšanje kvalitete života milijunima ljudi.

Bioprintana tkiva s krvnim žilama: Korak prema funkcionalnim organima

U drugom značajnom eksperimentu, istraživači s Instituta za regenerativnu medicinu Wake Forest u Winston-Salemu, pod vodstvom glavnog istraživača Jamesa Yooa, planiraju bioprintati jetreno tkivo koje sadrži krvne žile na Zemlji, a zatim promatrati kako se to tkivo razvija u mikrogravitaciji. Cilj ovog istraživanja je razumjeti kako bestežinsko stanje utječe na formiranje i funkciju vaskularnih mreža unutar bioprintanih tkiva. Konačni cilj je podržati eventualnu proizvodnju cijelih, funkcionalnih organa za transplantaciju na Zemlji, što bi predstavljalo revolucionarno rješenje za kronični nedostatak doniranih organa.

Prethodna misija već je testirala preživljavanje i funkciju ove vrste bioprintanog jetrenog tkiva u svemiru. Sadašnji krug istraživanja ima za cilj utvrditi može li mikrogravitacija poboljšati razvoj bioprintanog tkiva, posebno u pogledu vaskularizacije. "Posebno smo zainteresirani za ubrzavanje razvoja vaskularnih mreža u tkivu", ističe Yoo. Vaskularne mreže su ključne jer proizvode krvne žile potrebne za održavanje funkcionalnosti i zdravlja ovih tkiva. Bez adekvatne opskrbe krvlju, bioprintana tkiva ne mogu preživjeti niti obavljati svoje funkcije. Mikrogravitacija može ponuditi jedinstveno okruženje koje potiče brže i učinkovitije formiranje ovih složenih mreža, što bi moglo biti presudno za stvaranje organa koji su dovoljno robusni i funkcionalni za kliničku primjenu. Uspjeh ovog istraživanja mogao bi transformirati područje transplantacijske medicine, nudeći priliku za stvaranje personaliziranih organa bez rizika od odbacivanja.

Borba protiv gubitka koštane mase u svemiru i na Zemlji

Gubitak koštane mase predstavlja ozbiljan izazov za astronaute tijekom dugotrajnih svemirskih letova, a studija matičnih stanica koje formiraju kosti u mikrogravitaciji mogla bi pružiti ključne uvide u osnovne mehanizme ovog fenomena. Istraživači su identificirali protein u tijelu nazvan IL-6 (interleukin-6), koji može slati signale matičnim stanicama da potiču ili stvaranje ili gubitak kostiju. Ovaj rad, koji provodi Mayo Clinic na Floridi pod vodstvom glavnog istraživača Abbe Zubaira, procjenjuje može li blokiranje signala IL-6 smanjiti gubitak koštane mase tijekom svemirskog leta.

Astronauti u mikrogravitaciji doživljavaju ubrzani gubitak koštane gustoće, sličan osteoporozi, ali mnogo brži. Razumijevanje molekularnih mehanizama koji stoje iza ovog procesa ključno je za razvoj protumjera koje bi osigurale zdravlje posade na budućim misijama na Mars i dalje. Ako se pokaže uspješnim, spoj koji blokira IL-6 mogao bi se također procijeniti za liječenje stanja povezanih s gubitkom koštane mase na Zemlji, kao što su osteoporoza i određene vrste karcinoma koje uzrokuju razgradnju kostiju. Osteoporoza pogađa milijune ljudi diljem svijeta, čineći kosti krhkima i podložnima lomovima. Pronalazak učinkovitog tretmana koji cilja na IL-6 mogao bi imati ogroman utjecaj na javno zdravlje, nudeći novu nadu za prevenciju i liječenje ove iscrpljujuće bolesti. Istraživanje u svemiru tako direktno doprinosi rješavanju zemaljskih medicinskih problema, demonstrirajući dvostruku korist svemirskih istraživanja.

Metalno 3D printanje u svemiru: Autonomija misija na dohvat ruke

Kako se trajanje misija i udaljenost od Zemlje povećavaju, opskrba postaje sve teža i skuplja. Aditivna proizvodnja, poznata i kao 3D printanje, nudi rješenje za ovaj izazov omogućavajući izradu dijelova i specijaliziranih alata po potrebi, čime se značajno povećava autonomija misije. Istraživanja na svemirskoj postaji već su postigla veliki napredak u 3D printanju s plastikom, ali plastika nije prikladna za sve primjene, posebno za kritične strukturne komponente ili dijelove koji zahtijevaju visoku čvrstoću i otpornost na ekstremne uvjete.

Istraga ESA-e (Europske svemirske agencije) pod nazivom "Metal 3D Printer" nadovezuje se na nedavno uspješno printanje prvih metalnih dijelova u svemiru. Ovaj projekt, u kojem sudjeluju Airbus Defence and Space SAS i Korisnički centar za podršku CADMOS u Francuskoj, ima za cilj daljnje usavršavanje tehnologije. "Printat ćemo nekoliko malih kockica koristeći različite strategije kako bismo pomogli u određivanju optimalnog pristupa za metalne printere u svemiru, kao i dvije male mlaznice kako bismo ispitali kvalitetu dijelova letjelica printanih u mikrogravitaciji", objašnjava Rob Postema, tehnički službenik ESA-e. Kvaliteta predmeta isprintanih u svemiru usporedit će se s referentnim ispisima napravljenim na Zemlji kako bi se procijenile razlike uzrokovane bestežinskim stanjem i drugim svemirskim uvjetima. Izazovi metalnog 3D printanja u svemiru uključuju upravljanje metalnim prahom u mikrogravitaciji, odvođenje topline i osiguravanje preciznosti. Međutim, potencijalne koristi su ogromne: mogućnost izrade rezervnih dijelova, alata, pa čak i komponenti za buduće baze na Mjesecu ili Marsu, smanjila bi ovisnost o Zemlji i omogućila dulje i složenije misije. Ova istraga predstavlja nastavak napora ESA-e u razvoju sposobnosti proizvodnje i recikliranja materijala u svemiru, što je ključno za održivu prisutnost čovječanstva izvan Zemlje.

Sve ove istrage, koje putuju na ISS putem misije SpaceX-33, naglašavaju neprocjenjivu ulogu Međunarodne svemirske postaje kao laboratorija bez premca. Kroz gotovo 25 godina neprekidnog rada, ISS je omogućila tisuće eksperimenata koji su proširili naše razumijevanje fizike, biologije, medicine i materijala u jedinstvenom okruženju mikrogravitacije. Rezultati ovih istraživanja ne samo da utiru put budućim ljudskim misijama dublje u svemir, već i donose konkretne, opipljive koristi za život na Zemlji, od napredaka u medicini do razvoja novih materijala i proizvodnih tehnika. Svaka nova misija opskrbe, poput ove SpaceX-33, predstavlja novi val inovacija i otkrića, potvrđujući da je ulaganje u svemirska istraživanja ulaganje u budućnost čovječanstva.