La cartilagine umana ottenuta col bioassemblatore magnetico. Credit: Vladislav Parfenov / 3D Bioprinting Solutions
in foto: La cartilagine umana ottenuta col bioassemblatore magnetico. Credit: Vladislav Parfenov / 3D Bioprinting Solutions

Per la prima volta è stata fabbricata cartilagine umana nello spazio, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Si tratta di un risultato scientifico eccezionale, che getta le basi per la produzione di tessuti umani anche fra le stelle. In futuro, infatti, macchinari in grado di assemblarli – basati sulla levitazione magnetica – potrebbero essere indispensabili per supportare gli astronauti vittime di infortuni, mentre sono impegnati in lunghi viaggi.

Ad assemblare gli sferoidi (gruppi di cellule) di cartilagine umana ottenuta da ginocchia e fianchi è stato il cosmonauta russo della ROSCOMOS Oleg Kononenko, che si è servito di uno speciale bioassemblatore magnetico. A metterlo a punto un team di scienziati del Laboratorio di ricerca biotecnologica “3D Bioprinting Solutions” di Mosca, che hanno collaborato con i colleghi dell'Accademia Russa delle Scienze; dell'Università Tecnologica di Riga (Lettonia): del Dipartimento di Radiologia dell'Università di Stanford (Stati Uniti); dell'Università Susquehanna e di numerosi centri di ricerca russi.

Ma come è stata prodotta la cartilagine? In parole semplici, l'astronauta russo ha iniettato le cellule di cartilagine (i condrociti) in un particolare fluido all'interno del macchinario, che dopo essere stato acceso ha permesso agli sferoidi di fondersi dando vita a una struttura compatta. Sulla Terra esistono già da tempo biostampanti in grado di produrre tessuti umani, che si basano sulla forza di gravita per permettere ai biomateriali (simili a gel e dentifrici) di unirsi e dare vita a strutture complesse, magari attorno a “scheletri” preimpostati. Il problema dello spazio è la microgravità, che rende impossibile far funzionare le normali biostampanti.

Per aggirare il problema, gli scienziati di 3D Bioprinting Solutions guidati dal professor Vladislav A. Parfenov hanno messo a punto un dispositivo per il bio-assemblaggio in grado di assemblare biomateriali affrancandosi dalla gravità terrestre. Il “segreto” risiede in sofisticati magneti, che riescono a tenere sospese le cellule in un fluido paramagnetico. Gli sferoidi immersi nel fluido levitano tra i due magneti e si assemblano al centro di essi, compattandosi in strutture più complesse come tessuti e organoidi. È così che Kononenko ha fabbricato la prima cartilagine umana nello spazio.

L'esperimento avrebbe dovuto tenersi diverso tempo fa, tuttavia il primo prototipo della biostampante a levitazione magnetica andò distrutto nell'incidente alla Sojuz verificatosi nell'ottobre del 2018 (fortunatamente gli astronauti si salvarono). Gli scienziati ne hanno così dovuto costruire un secondo, inviato sulla ISS con la missione successiva. I dettagli della ricerca “Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space” sono stati pubblicati sull'autorevole rivista Science.