零重力，巨大影响：Ken Savin 谈论 Redwire 在太空生物打印方面的突破 – 3D打印行业资讯网

在太空中，微重力不仅是一个问题，而且是一个优势。 Redwire 被誉为太空生物制造领域的创新者，于 2019 年向国际空间站 (ISS) 发送了第一台生物打印机，创造了历史。他们最近更进一步，成功在轨道上生物打印了人类半月板。这一突破为再生医学开辟了新的可能性：太空为创造地球上难以创造的复杂组织提供了理想的条件。 Redwire首席科学家Ken Savin在接受3DPrint.com独家采访时解释说，这一成就远非科幻小说，而是代表了我们未来如何治愈人体的真正转折点。

2023 年 7 月，Redwire 在国际空间站上成功制造了人类膝盖半月板，在太空生物打印方面取得了重大进展。这项成果是 BFF-Meniscus-2 研究的一部分，使用了该公司生物制造设施 (BFF) 的升级版生物打印机，该设施于 2022 年返回国际空间站。半月板是缓冲膝关节的关键软骨，已经被打印出来。使用活的人体细胞，然后在 Redwire 的高级空间实验处理器 (ADSEP) 中培养它们两周。这个过程使组织在微重力下成熟和硬化，绕过了地球上生物打印的挑战，在地球上重力会导致脆弱的结构倒塌。 2023 年 9 月，半月板在载人 6 号任务中返回地球，标志着太空生物打印的重大进展。

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Redwire 在生物打印方面的工作最有趣的方面之一是微重力如何改变打印过程中细胞的行为。在地球上，重力会拉动印记组织，导致细胞变平并失去其自然形状。

“你可以在地球上的培养皿中看到压缩的细胞，”萨文解释道。 “但在太空中它们仍然是球形的，保持着三维结构。这使得能够创建更真实的组织结构，更好地模仿人体器官的复杂性。”

然而，创造面料不仅关乎形式，更关乎生存。在地球上，较大的组织结构需要血管系统向细胞核中的细胞输送营养和氧气。如果没有这个，这些细胞就会因缺乏营养而死亡。

“如果你创造出半英寸见方的组织，中间的细胞将无法获得营养和氧气的流动，”萨文指出。

在太空中，Redwire 正在努力通过开发细胞灌注方法来解决这个问题，确保较大组织结构内的内部细胞获得保持活力所需的营养。萨文解释说，创建这种血管网络是创建功能齐全的复杂组织的下一个主要障碍之一。 Redwire 已经在致力于这项任务，并计划在不久的将来打印脉管系统。

此外，萨文说：“我们不只是做科学；我们还做科学。”我们正在一个陌生的环境中开发设备。由于缺乏重力，即使是最简单的任务（例如将材料涂抹到表面上）也会变得困难。水滴只是落到地球上。在太空中，它会粘在滴管上并滚到一边。”

这要求团队实施在太空处理材料的新方法，这是他们在每次任务中不断应对的挑战。 Bioink 在此过程中发挥着至关重要的作用。萨文解释说，生物墨水的发展与它们在太空中的定位密切相关。

“生物墨水对于打印后细胞如何粘附至关重要。这些墨水的特性决定了您可以使用什么类型的细胞、它们的寿命、它们的连接方式以及它们在打印后形成功能组织的效率。”萨文说。对于 Redwire 来说，改进这些生物墨水是一个持续的优先事项，因为它们是在微重力环境中实现更复杂的组织工程的关键要素。

太空生物打印的前景

尽管 Redwire 的半月板打印项目并不是生物打印的第一次尝试，但它是一个重要的里程碑。这种组织在膝关节的功能中起着至关重要的作用，由于半月板损伤的高发生率而被选择。萨文指出，没有真正的方法可以修复撕裂的半月板，因此这个项目使 Redwire 能够展示其打印保持太空维度的功能性织物的能力，由于重力的影响，这一壮举在地球上实现起来要困难得多在软材料上。

Redwire 的生物打印工作已经取得了令人印象深刻的成果，但该技术的潜在应用远远超出了膝盖修复：“我们也在研究心血管组织，也许不是为了心脏替代，而是为了创建心脏补丁。这是特别令人兴奋的，因为可以使用患者来源的干细胞，从而无需使用抗排斥药物。萨文解释说，该组织在基因上将与受体相同，这与传统移植相比具有显着优势。

2024 年 4 月，Redwire 在国际空间站上成功打印了活体人类心脏组织。 Redwire 使用 BFF 创建了该组织，随后将其带回地球进行进一步测试。该实验的目标是开发可能治疗受损心脏组织的心脏贴片，为更有效的个性化治疗提供一条途径，而不会产生组织排斥的风险。

然而，这种潜力并非没有后勤方面的挑战。 “现在阻碍我们前进的不是打印机的数量；而是打印机的数量。”萨文说，他指的是向太空发送材料和从太空发送材料的需要。尽管存在这些障碍，他仍然对未来的进步持乐观态度：“随着我们技术的进步，物流将不再是一个问题。”

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制作这些织物是一个高度协调的过程，从材料被送入太空到样品返回地球需要 30 至 45 天。当宇航员帮助在太空中进行实验时，密封件是由地面上的 Redwire 控制的。

“打印速度很快，一天之内就可以完成，但是一旦织物被打印出来，它就会变得非常流动，而它不会散开的唯一原因是微重力。因此，它需要在培养箱中保存几周，让细胞发育和增强，然后才能返回地球进行测试。”

展望未来：生物打印在太空中的长期影响

尽管目前的进展令人兴奋，但太空生物打印的长期潜力甚至更大。萨文坦率地谈到了时机：“我们距离打印功能齐全的器官还很远。首先，科学技术仍然需要突破，不仅仅是Redwire，整个生物打印领域都是如此。即使在地球上，我们也面临着脉管系统的问题。此外，如果我们想出了一些东西，并且它有效并且看起来非常好，那么您仍然必须通过道德程序对其进行测试，其中包括体外测试、动物测试和现场临床试验，所以我们是离那还有很长的路要走。”

萨文表示，Redwire 的工作的短期应用可能非常有效，例如使用生物打印组织进行药物测试。 “想象一下，创造出针头大小的小型人体细胞团，非常逼真，制药公司可以用它来测试药物，”他建议道。 “这有可能取代动物测试，提供更道德、更准确的人类生物学模型。这不像更换某人的半月板那么引人注目，但它可以产生巨大的变化。”

除了药物测试之外，Redwire 还致力于开发新系统，以改进太空和地球上的生物研究。萨文提到，他们正在与生物学家合作创建能够简化和自动化生物实验的工具。这项太空研究的结果有助于为地球上的实验室创建更好的系统。从长远来看，这项研究可能会改变生物学的工作方式，实现更大程度的自动化，对太空和陆地科学都有重要的好处。

此外，萨文将人工智能视为未来的关键工具，可以为宇航员在太空中进行实验提供实时指导。人工智能可以充当“数据解释器”和“团队成员”，帮助科学家做出快速有效的决策。这位专家表示，这可能为更复杂的太空实验打开大门，人工智能可以处理生物打印的一些最复杂的方面。

如果没有合作，这一切都是不可能的。萨文表示：“我们严重依赖与业内最优秀人才的合作。”他强调 Redwire 的作用是为太空实验提供设备和平台。 Redwire 在微重力环境中的经验，加上学术和工业合作伙伴的知识，是他们成功的关键。

如果没有合作，这一切都是不可能的。 Savin 强调，该公司在很大程度上依赖于与业内最优秀人才的合作关系，并指出 Redwire 的作用是为太空实验提供设备和平台。它的许多合作伙伴仍未透露姓名，但一些重要的合作伙伴包括制药巨头。 Savin 在礼来公司工作了 20 年，于 1998 年开始了他的职业生涯，担任高级有机化学家。在那里期间，他从事各种治疗领域的工作，从焦虑症、抑郁症到炎症性疾病。后来他担任领导职务，领导药物开发和临床创新。

“我们已经与礼来公司做了很多努力，”萨文补充道，他指的是他的母校是 Redwire 正在合作开展太空研究的制药合作伙伴之一。

Redwire 在生物打印方面的工作正在帮助推进太空医学研究。挑战仍然存在，但进展显示了微重力工作的巨大潜力。萨文总结道，随着每一次任务，他们都离新的可能性更近了一步，从修复受损组织到探索器官替代的未来。随着太空生物制造的不断发展，Redwire 成为新太空工业的主导力量，帮助实现这些突破。