La stampa 3D di tessuti umani potrebbe aiutare a mantenere in salute gli astronauti fino a Marte. Un progetto dell'ESA ha prodotto i suoi primi campioni di pelle e ossa biostampati.

Questi campioni all'avanguardia sono stati preparati da scienziati dell'Ospedale universitario dell'Università tecnica di Dresda (TUD), parte del consorzio del progetto insieme a OHB System AG come capocommessa, e specialista in scienze della vita Blue Horizon.

"Le cellule della pelle possono essere biostampate utilizzando plasma sanguigno umano come un 'bio-inchiostro' ricco di sostanze nutritive, che sarebbe facilmente accessibile dai membri dell'equipaggio della missione, " commenta Nieves Cubo di TUD.

"Però, il plasma ha una consistenza molto fluida, rendendo difficile lavorare in condizioni gravitazionali alterate. Abbiamo quindi sviluppato una ricetta modificata aggiungendo metilcellulosa e alginato per aumentare la viscosità del substrato. Gli astronauti potrebbero ottenere queste sostanze rispettivamente dalle piante e dalle alghe, una soluzione fattibile per una spedizione spaziale autonoma.

"La produzione del campione osseo ha comportato la stampa di cellule staminali umane con una composizione di bioinchiostro simile, con l'aggiunta di un cemento osseo al fosfato di calcio come materiale di supporto della struttura, che viene successivamente assorbito durante la fase di crescita."

Per dimostrare che la tecnica del bioprinting era trasferibile nello spazio, la stampa sia dei campioni di pelle che di ossa è avvenuta capovolta. Con un accesso prolungato all'assenza di gravità impraticabile, la sfida di tali test "meno 1 G" rappresentava la migliore opzione successiva.

I campioni rappresentano i primi passi di un'ambiziosa tabella di marcia end-to-end per rendere pratica la biostampa 3D per lo spazio. Il progetto sta esaminando il tipo di strutture di bordo che sarebbero necessarie, in termini di attrezzature, sale chirurgiche e ambienti sterili, così come la capacità di creare tessuti più complessi per i trapianti, culminando infine nella stampa di interi organi interni.

"Un viaggio verso Marte o altre destinazioni interplanetarie richiederà diversi anni nello spazio, " commenta Tommaso Ghidini, capo delle Strutture dell'ESA, Divisione Meccanismi e Materiali, supervisione del progetto.

"L'equipaggio correrà molti rischi, e tornare a casa presto non sarà possibile. Trasportare scorte mediche sufficienti per tutte le possibili eventualità sarebbe impossibile nello spazio e nella massa limitati di un veicolo spaziale.

"Anziché, una capacità di bioprinting 3D consentirà loro di rispondere alle emergenze mediche non appena si presentano. In caso di ustioni, ad esempio, la pelle nuova di zecca potrebbe essere biostampata invece di essere innestata da altre parti del corpo dell'astronauta, facendo danni secondari che potrebbero non guarire facilmente nell'ambiente orbitale.

"O nel caso delle fratture ossee, rese più probabili dall'assenza di peso dello spazio, accoppiato con la gravità terrestre parziale di 0,38 di Marte, l'osso sostitutivo potrebbe essere inserito nelle aree ferite. In tutti i casi il materiale biostampato avrebbe origine dall'astronauta stesso, quindi non ci sarebbero problemi con il rigetto del trapianto".

Con la biostampa 3D in costante progresso sulla Terra, questo progetto è il primo ad adottarlo fuori dal pianeta, spiega Tommaso:"È uno schema tipico che vediamo quando le tecnologie terrestri promettenti vengono sfruttate per la prima volta per lo spazio, che vanno dalle fotocamere ai microprocessori. Bisogna fare di più con meno, per far funzionare le cose nel difficile ambiente spaziale, così vari elementi della tecnologia vengono ottimizzati e miniaturizzati.

"Allo stesso modo, speriamo che il lavoro che facciamo con la biostampa 3D aiuti ad accelerare i suoi progressi anche sulla Terra, accelerando la sua ampia disponibilità, portandolo alle persone anche prima."

Il progetto Stampa 3D di tessuti viventi per l'esplorazione spaziale è supportato attraverso le attività di base dell'ESA nell'ambito dell'elemento Scoperta e preparazione, e guidato da OHB System AG in Germania in collaborazione con il Center for Translational Bone, Ricerca sulle articolazioni e sui tessuti molli della TU Dresden in Germania.