DALERA
Da sich die Erforschung des Weltraums immer weiter von der Erde entfernt, muss die medizinische Versorgung der Besatzung und der Betrieb lebenserhaltender Systeme unabhängiger von der Versorgung von der Erde werden. Dahingehend großes Potential zeigt das 3D-Bioprinting, eine sich rasch entwickelnde, auf additiver Fertigung basierende Tissue-Engineering-Technologie, die für die regenerative Medizin zunehmend an Bedeutung gewinnt. Es ermöglicht die Herstellung patientenspezifischer Gewebekonstrukte und könnte dazu beitragen, dass die Besatzung bei der Behandlung von Verletzungen, wie zum Beispiel Hautwunden, unabhängig wird. Darüber hinaus kann diese äußerst vielseitige Technologie auch für nichtmedizinische Anwendungen wie die Schaffung von Lebenserhaltungssystemen, die Produktion von Nahrungsmitteln oder zur Arzneimittelsynthese genutzt werden, beispielsweise durch das Biodrucken von Mikroalgen oder Pflanzenzellen.
Das überwiegend eingesetzte 3D-Bioprinting-Verfahren ist die Extrusion von Hydrogel-Strängen, die schichtweise abgelegt werden, um eine spezifische dreidimensionale Geometrie zu erzeugen. Die Schwerkraft unterstützt im Prozess einerseits die Platzierung der Stränge aufeinander, stellt aber andererseits eine Einschränkung in Bezug auf die Formtreue oder die von technischer Seite her realisierbaren Probendesigns dar. Bevor diese Technologie im Weltraum eingesetzt werden kann, muss daher geklärt werden, welche Anpassungen notwendig sind, um unter Schwerelosigkeit eine vergleichbare Druckqualität wie auf der Erde zu erreichen. Darüber hinaus kann ein Parabelflug helfen, die Frage zu beantworten, ob die Aufhebung der Schwerkraft zu verbesserten Druckansätzen führen kann – sowohl im Hinblick auf mögliche Geometrien als auch auf verwendbare Druckmaterialien.
In einem weiteren Teil der Experimente wird der Einfluss der Mikro-g-Umgebung auf Mikroalgen untersucht. Im Rahmen des laufenden DLR-Projekts zum Bioprinting im Weltraum wird deren Potenzial zur Produktion von Sauerstoff, zur Abwasseraufbereitung oder zur Herstellung von Nahrungsmitteln sowie medizinisch einsetzbaren bioaktiven Substanzen im Rahmen eines möglichen Einsatzes im Lebenserhaltungssystem einer Raumstation untersucht. Dabei wird auch untersucht, inwieweit der Einfluss der Schwerelosigkeit davon abhängt, ob die Mikroalgen in herkömmlicher Flüssigkultur kultiviert oder in 3D-biogedruckten Strukturen eingebettet werden.
Die gewonnenen Erkenntnisse dieser Parabelflug-Mission sollen helfen, den Einfluss von Schwerelosigkeit auf den Druckprozess des 3D-Bioprintings besser zu verstehen und Chancen sowie Limitationen des Mikrogravitations-Drucks auszutesten. Dies dient der Vorbereitung von Experimenten an Bord der Internationalen Raumstation ISS, auf der bis Ende 2026 zu Forschungszwecken ein 3D Biodrucker durch die ESA etabliert werden soll.