Космические технологии будут спасать людей на Земле
Во всем мире предприятия космической отрасли являются одним из основных генераторов новейших технологий, большинство из которых долгие годы остается недоступным для гражданского использования. По большей части это сопряжено с секретностью и высокой военизированностью космических разработок. Однако в последние годы во всем мире набирает силу тенденция ускоренного трансфера этих технологий в повседневную жизнь. Ведущие игроки отрасли все чаще заявляют о своих гражданских разработках, позиционируя их как сверхвысокотехнологичные решения в различных областях человеческой жизни.
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.
Портативный аппарат «А-ИВЛ-Э-03» Евгений Одиноков/ РИА Новости
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.