蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）研究團隊宣稱，在拋物線飛行實驗中成功實現了微重力環境下的人體肌肉組織3D打印。該研究旨在通過在無重力條件下重建人體組織，更精確地反映人體自然結構，從而增強疾病建模和藥物研發。這一突破性進展標志著太空生物制造領域的重要里程碑。
△由Parth Chansoria領導的研究團隊利用拋物線飛行模擬了太空微重力環境
太空3D打印破解肌肉萎縮難題
在太空失重條件下，宇航員常常面臨嚴重的生理衰退，尤其是肌肉萎縮。為深入研究和減緩這一現象，ETH Zurich團隊開發了名為“G-Flight（Gravity-independent filament light）”的先進生物制造系統。這種新型系統能夠在微重力環境下，于數秒內高效構建出具有活性的肌肉組織。研究人員采用特殊配方的生物樹脂，在為期30個拋物線飛行周期的失重階段完成了3D打印實驗。
結果顯示，所打印肌肉組織在細胞活力和纖維密度上，與地面重力條件下的樣本相當，展現出優異的生物兼容性和結構精度。此外，該工藝還允許長期儲存載有細胞的生物樹脂，這對于未來的在軌制造而言是一項關鍵優勢。
△G-Flight打印機的光學組件和樹脂配方。A）G-FLight打印機中光引擎各組成部分及激光光路示意。B）指導樹脂儲存和打印操作的實驗流程示意
推進太空生物制造
這一過程的核心是一種被稱為生物墨水的材料，它由載體物質與活細胞混合而成。在地球上，生物墨水的重量會導致打印的結構在固化前坍塌或變形，而嵌入的細胞也可能下沉不均勻，從而導致模型精度降低但在微重力環境下，這些制約因素得以消除，研究人員因此成功打印出了與人體內結構高度一致的肌肉纖維。這種精度對于構建組織模型至關重要，而這些模型能夠提供關于疾病發展和治療機制的可靠數據。
研究人員表示，下一步是在國際空間站（ISS）或未來的軌道研究平臺上制造復雜的類器官和人體組織。這些太空培育的組織模型有助于研究肌肉萎縮癥和太空飛行引起的肌肉萎縮等疾病，并可在更接近真實生物條件的環境下測試治療反應。
本項研究不僅為太空醫學和生物制造領域帶來革命性進展，也為3D打印技術在極端環境下的應用開辟了新路徑。
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高經理
