SpaceX 猎鹰9号将把 3D 打印肝脏组织送往国际空间站，探索微重力下的人造器官再生

2025-08-27 14:05:03 SpaceX 3D打印肝脏组织,国际空间站再生医学研究,微重力环境与人工器官

SpaceX猎鹰9号即将把由美国维克森林再生医学研究所团队3D打印的肝脏组织送往国际空间站。本次实验由ISS国家实验室资助，将研究微重力环境如何影响人造器官的细胞分布与血管化，为再生医学和长寿研究带来突破。通过在太空中验证3D生物打印技术，科学家希望解决地球上组织快速降解的难题，推动人工器官移植、疾病建模和新药测试的发展。

维克森林再生医学研究所（WFIRM）的研究人员将很快把3D打印的肝脏组织送往国际空间站（ISS），搭乘的是SpaceX的猎鹰9号火箭。

该项目由国际空间站国家实验室（ISS National Laboratory）赞助，将研究微重力环境如何影响功能性人工器官构造的行为。这项研究可能为科学家如何制造更持久的细胞结构提供新见解，用于研究疾病和治疗地球上的患者。

来自该研究所的两个研究团队——Team Winston 和 Team WFIRM——利用3D生物打印技术，创造了带有复杂血管通道的活体器官组织样本，作为NASA血管组织挑战赛（Vascular Tissue Challenge）的一部分。该竞赛旨在加速组织工程的发展，并推进再生医学技术。

由于他们此前在地面上的展示获得成功，他们得到了40万美元的资助，当时他们的3D打印组织在实验室中可维持功能长达30天。然而，在太空中，零重力会改变细胞在血管化构造中的分布、行为和黏附。这些变化可能是改善人工器官存活性的关键。

Team Winston将是两支队伍中首个把样本送往国际空间站的团队。一旦进入轨道，3D打印组织将使用Redwire Space公司的多用途可变重力平台（MVP）进行评估。

该项目计划搭载SpaceX第33次商业补给服务任务发射，预计不早于2025年8月24日美国东部时间凌晨2点45分，从卡纳维拉尔太空军基地升空。这次NASA签约的飞行任务将通过SpaceX的猎鹰9号火箭，向国际空间站运送由ISS国家实验室赞助的20多个实验有效载荷。

“这项合作研究有可能带来非凡的成果，”领导该工作的WFIRM教授James Yoo解释说。“通过利用生物打印技术，我们创造了类似凝胶的框架，带有氧气和营养流动的通道，模仿天然血管，为地球和太空中的医疗治疗开辟了新可能性。”

SpaceX的猎鹰9号火箭将把ISS国家实验室资助的研究送往国际空间站。图片来源：NASA。

在太空中测试3D打印器官组织

在3D生物打印过程中，科学家将活的人体细胞装载到生物墨水中，并通过挤出技术制造功能性器官组织的复制品。这些组织可用于研究疾病、测试药物以及修复因损伤、衰老或病理状况造成的组织损害。

WFIRM的两个研究团队利用这种方法制造了带有血管通道的肝脏组织。在地球上，生产厚的生物打印组织依然困难，因为稳定的血管化难以实现。目前的3D打印组织难以有效吸收氧气和营养，同时排出代谢废物。因此，工程化组织往往迅速降解，WFIRM的3D打印肝脏在地球上仅能维持30天。

微重力可能为这些难题提供解决方案。在没有地球重力的情况下，细胞会改变它们的分布、行为和黏附方式。研究人员认为，理解这些变化，可能为制造更持久的功能性组织带来启发。

WFIRM的国际空间站实验将研究微重力如何影响细胞行为，目标是改善组织的生长和成熟。团队将测试血管细胞是否能正确地排列在肝脏构造中的血管上。Yoo认为，这些结果不仅能推进地球上的组织工程，还可能在未来使太空打印的构造成为可行的移植材料。

NASA的血管组织挑战赛是该机构太空技术任务理事会（Space Technology Mission Directorate）下的百年挑战计划（Centennial Challenges program）的一部分。Methuselah基金会的新器官联盟（New Organ Alliance）组织了这场竞赛，并召集了九位再生医学领域的评审专家。该工作得到了来自NASA、美国国立卫生研究院（NIH）、ISS国家实验室以及多所领先大学专家的支持。

“我们Methuselah基金会的使命是通过再生医学推动人类寿命延长，”该基金会联合创始人兼首席执行官David Gobel解释道。“通过与NASA和ISS国家实验室合作加速创新，我们不仅在改善地球上的人类健康，也在为太空探索的挑战做准备，并强化未来的太空产业。”

WFIRM用于复制人体组织的3D生物打印组织构造。图片来源：维克森林再生医学研究所。

国际空间站上的增材制造

国际空间站是轨道上3D打印研究的关键中心。近年来，增材制造公司、学术研究人员和商业企业将3D打印技术送入微重力环境中进行测试。

来自西安交通大学和中国空间技术研究院的研究人员最近发表的一项综述，全面介绍了在太空中使用聚合物和纤维增强复合材料的3D打印研究。该文发表在ScienceDirect上，认为增材制造是一种颠覆性方法，可以用于制造太空结构。

在轨道上3D打印部件，可以解决与有效载荷质量、机载备件以及发射几何相关的问题。从地球向太空发射物品的成本超过每公斤1万美元。

该综述认定熔融沉积建模（FFF）是最可行的微重力技术，因为它使用固态丝材进料，不涉及自由流动的液体或粉末。NASA最早在1999年的抛物线飞行中，测试了在微重力条件下用ABS材料挤出。后来，Made In Space公司（MIS）进一步开展了相关实验，并在2014年将首台3D打印机送上国际空间站。

最近，芬兰生物打印公司Brinter AM Technologies宣布计划在2024年将其Brinter Core 3D生物打印机送往国际空间站，该任务由欧洲航天局资助。一旦抵达，Brinter Core将在国际空间站哥伦布舱的3D生物系统设施（3D BioSystem）中用于打印生物样本。

国际空间站的工作人员将使用该系统研究微重力如何影响3D打印的细胞构造。这项工作旨在改善太空中的医疗应急响应，并推动个性化药物测试、毒理学研究以及人体部件的生物打印。Brinter首席执行官Tomi Kalpio指出，在未来，宇航员可能会使用生物打印机“制造类似组织的构造，以替代身体受损部位”，从而治疗皮肤烧伤或骨骼损伤。