En 2018, una bioimpresora rusa fabricó tejido de cartílago humano en órbita; Años más tarde, la NASA imprimió tejido de corazón humano en la ISS.

A la izquierda, el astronauta de la NASA Matthew Dominick trabaja en la sonda BFF-Cardiac a bordo de la Estación Espacial Internacional. Derecha, tejido cardíaco bioimpreso en 3D para la investigación NASA

Una bioimpresora rusa llamada Organ.Aut llegó a la Estación Espacial Internacional a bordo de la nave espacial Soyuz MS-11 el 3 de diciembre de 2018. Durante la misión, el cosmonauta Oleg Kononenko utilizó el sistema para realizar experimentos con tejido de cartílago humano y una glándula tiroides de roedor. El equipo se desarrolló en torno a la levitación magnética en lugar del método de impresión basado en extrusión que a menudo se asocia con las impresoras 3D convencionales. Los investigadores estaban probando si las estructuras de tejido podrían ensamblarse en microgravedad sin siquiera las estructuras de soporte necesarias en la Tierra.Una descripción técnica del proyecto afirma que el sistema Organ.Aut fue diseñado para la biofabricación por levitación magnética y contenía cámaras experimentales selladas donde se podían ensamblar esferoides de tejido en condiciones de microgravedad. Los experimentos espaciales se llevaron a cabo durante la Expedición 58-59 en diciembre de 2018. Posteriormente, la NASA describió a Organ.Aut como la primera bioimpresora enviada a la estación espacial y dijo que se utilizaba para cultivar células de cartílago en el espacio utilizando un campo magnético.

A la izquierda, el astronauta de la NASA Matthew Dominick trabaja en la sonda BFF-Cardiac a bordo de la Estación Espacial Internacional. Derecha, tejido cardíaco bioimpreso en 3D para la investigación NASA

La microgravedad ofrece una forma diferente de construir tejidoLos materiales biológicos recién impresos pueden colapsar o colapsar antes de que las células tengan tiempo de formar estructuras estables en la Tierra. Los enfoques convencionales pueden utilizar andamios o materiales espesantes para mantener una estructura impresa en su lugar, pero estas adiciones pueden afectar las propiedades biológicas del tejido. La microgravedad cambia este problema, ya que los investigadores pueden trabajar con materiales biológicos más blandos e investigar si las células pueden formar estructuras tridimensionales de forma más natural sin que la gravedad normal de la Tierra tire del material hacia abajo. La NASA explicó más tarde que la Instalación de BioFabricación se desarrolló en torno a esta idea. El sistema utiliza células vivas y biotintas, mientras que la microgravedad permite que los tejidos mantengan formas tridimensionales sin soportes artificiales convencionales.Los investigadores han construido estructuras de tejido cada vez más complejas y han estudiado cómo se comportan después de ser producidos en órbita. El primer experimento ruso proporcionó una demostración de lo que se podía hacer con levitación magnética y células humanas en el espacio, y investigaciones posteriores ampliaron el enfoque con diferentes tecnologías de impresión.

Christina Koch maneja bolsas de medios que permiten la fabricación de tejido similar a un órgano utilizando la BioFabrication Facility (BFF), una impresora biológica 3D en la Estación Espacial Internacional | NASA

El hito del tejido cardíaco de la NASA se alcanzará en 2024Redwire fue desarrollado por la Instalación de BioFabricación de la NASA y representó el siguiente paso en esta investigación. La instalación es una bioimpresora 3D capaz de trabajar con células vivas y fue diseñada para investigar la producción de tejido humano en microgravedad. A diferencia de la impresión 3D convencional, el sistema trabaja con materiales biológicos que deben permanecer sólidos durante el proceso de impresión. La primera impresión orbital exitosa de tejido cardíaco humano utilizando el BFF se produjo a finales de 2018. La NASA dice que la sonda BFF-Cardiac imprimió con éxito una muestra tridimensional de tejido cardíaco humano en mayo de 2024.El tejido impreso permaneció en el entorno de microgravedad durante el experimento antes de ser devuelto a la Tierra para pruebas adicionales. La NASA dijo que los investigadores estaban examinando si el tejido podría eventualmente contribuir a la tecnología de placas cardíacas personalizadas. El material devuelto era una muestra tridimensional de tejido de corazón humano producida como parte de una investigación. Los investigadores están interesados ​​en la microgravedad porque las estructuras formadas sin la atracción gravitacional normal de la Tierra pueden comportarse de manera diferente a medida que se desarrollan y maduran.Organ.Aut de Rusia demostró la bioimpresión orbital de tejido de cartílago humano en 2018, mientras que la NASA y Redwire utilizaron posteriormente la instalación de biofabricación para producir tejido cardíaco humano en 2024. La investigación continúa centrándose en si la microgravedad puede facilitar la fabricación de estructuras biológicas más gruesas y complejas que son difíciles de producir en la Tierra. Esto hace que la tecnología sea un área de investigación en curso en lugar de un método ya preparado para producir órganos o tejidos de reemplazo para pacientes.