Космические технологии будут спасать людей на Земле

Роскосмос спускается «на Землю»

Очередным стимулом выхода космических технологий на гражданский рынок послужила пандемия COVID-19, борьба с которой потребовала новых инженерных решений, прежде всего в области медицины. Россия, как крупнейшая космическая держава, не осталась в стороне от этого процесса.

Государственная космическая корпорация «Роскосмос» является одним из лидеров процесса трансфера космических технологий «на Землю». На прошедшем в августе форуме «Армия-2020» на стенде Объединенной ракетно-космической корпорации (единый центр компетенций ГК «Роскосмос» по диверсификации и производству продукции гражданского назначения) была представлена широкая экспозиция медицинского оборудования, разработанного предприятиями космической отрасли.

На сегодняшний день девять организаций ракетно-космической промышленности сформировали компетенции в производстве продукции медицинского назначения. В первую очередь разработки ведутся в области создания неонатального оборудования, гипербарических барокомплексов, комплексов УЗИ, оборудования для реанимации, кардиографии, рентгенографии, и хирургии.

Наш ответ COVID-19

Ответом российской космической отрасли на эпидемию COVID-19 стала локализация производства аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для машин скорой помощи или перемещения пациентов концерном «Аксион» в Ижевске.

В условиях пандемии регистрационное удостоверение на аппарат ИВЛ «А-ИВЛ-Э-03» было получено в кратчайшие сроки, еще 15 апреля 2020 года. В столь короткие сроки это удалось осуществить благодаря взаимодействию ОРКК и концерна «Аксион» с Федеральной службой надзора в сфере здравоохранения.

Постепенное затухание эпидемии не означает прекращения выпуска аппаратов. Производимое высокотехнологичное оборудование используется в ходе реализации национального проекта «Здравоохранение» для оснащения лечебно-профилактических учреждений и автомобилей скорой помощи. В ближайшее время этот нацпроект будет формировать спрос практически на всю высокотехнологическую продукцию медицинского назначения, производимую предприятиями космической отрасли.

Принтер жизни

Самым же уникальным оборудованием медицинского назначения, представленным «Роскосмосом» и ОРКК на «Армии-2020», стал 3D-биопринтер «Орган.Авт», созданный лабораторией биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions для выращивания тканей, а впоследствии и органов в лабораторных космических условиях. На Земле таких устройств всего четыре – один у 3D Bioprinting Solutions, второй на МКС, третий в Звездном городке, четвертый – в Музее космонавтики.

Впервые эксперимент с использованием данного принтера был проведен на российском сегменте МКС в декабре 2018 года. В условиях невесомости – впервые в мире – методом магнитной левитационной сборки была успешно осуществлена формативная биофабрикация тканево-инженерных конструкций хряща человека и щитовидной железы крысы. Эксперимент имеет неоспоримый мировой приоритет, поскольку ранее подобные исследования в условиях невесомости никем не проводились.

Магнитный 3D-биопринтер «Орган.Авт» является по своей сути мультиплатформенным устройством, поскольку позволяет как осуществлять направленную сборку живых органных конструктов и разных типов бактерий, так и изучать поведение кристаллических форм химических соединений (неорганические компоненты матрикса костной ткани, лекарственные препараты, ферменты и гормоны).

В апреле 2020 года с использованием магнитного 3D-биопринтера на российском сегменте МКС был проведен эксперимент по получению гибридных материалов на основе метастабильных фосфатов кальция (аналогов неорганической составляющей костной ткани). В результате проведенного эксперимента получено 12 уникальных экспериментальных образцов костной ткани, которые планируется трансплантировать лабораторным животным.

«Обычный 3D-принтер печатает послойно, в магнитном организована объемная печать, – поясняет директор департамента реализации проектов АО «ОРКК» Андрей Диваев. – Структура ткани формируется под воздействием магнитных полей. Для этого в состав питательной среды вводится парамагнетик – вещество, реагирующее на магнитное поле». В результате частицы размером с десятые доли миллиметра, помещенные в данную питательную среду, становятся управляемыми и собираются в единую структуру, как снежинки в снежный ком. На орбите нет силы тяжести, поэтому возможно использование низких концентраций парамагнетика, не оказывающих токсического эффекта на клеточный материал, уточняет Диваев. Не нужна и биоразлагаемая подложка – вместо нее используется магнитное поле.

Но сам эксперимент на этом не заканчивается. Еще одна область применения магнитного 3D-биопринтера – печать еды. Можно, к примеру, использовать раствор с клеточным материалом для изготовления мяса. На МКС уже попробовали напечатать из клеток коровы кусок говядины. Данный эксперимент также оказался удачным – в результате получился кусок говядины из клеток не умерщвленного животного. Такое мясо подходит для полноценного питания, так что проблему с пищей для участников экспедиций на Марс или колонизаторов Луны можно считать решенной.

Очевидно, что космическая медицина становится все более осязаемым подспорьем в борьбе за жизнь и здоровье человека. За несколько последних лет на борту МКС было реализовано 77 научно-прикладных программ медицинского назначения. Условия невесомости и микрогравитации позволяют испытывать новые методики лечения и диагностики заболеваний.