Ett brett utbud av forskning bygger på växande celler i kultur på jorden, men att hantera dessa celler är utmanande. Med bättre teknik, forskare hoppas kunna minska förlusten av celler från odlingsmedier, skapa kulturer i specifika former, och förbättra återhämtningen av celler för analys - vilket allt skulle förbättra experimentresultaten. Att hantera celler i mikrogravitation innebär ännu större utmaningar, och med pågående cellundersökningar ombord på den internationella rymdstationen, att optimera hanteringstekniker är avgörande.

Undersökningen om magnetisk 3D-cellodling tillämpar den jordbaserade tekniken att använda magnetiska krafter för att hantera cellkulturer i rymdstationens mikrogravitationsmiljö. Forskare lägger till guldatomer i en polymermatris till en kultur av mänskliga lungcancerceller. Dessa atomer binder starkt till cellens membran, vilket sedan gör det möjligt att manipulera dem med magneter.

"Denna teknik kan göra det möjligt för oss att hantera celler i rymden på ett sätt som för närvarande inte är möjligt, " sa projektledaren Luis Zea, forskarassistent vid BioServe Space Technologies, University of Colorado, Flyttblock. "Vi kan använda den för att manipulera celler och se till att de är där vi vill ha dem. Till exempel, när man lägger till färskt medium eller ett fixativ till en kultur, det finns en god chans att celler flyttar sig, som påverkar experimentets parametrar. Efter att ha tillsatt dessa magnetiska partiklar, vi kan använda magneter för att hålla cellerna på ett ställe."

Tekniken, känd som bioprinting, gör det också möjligt att odla cellkulturer i två dimensioner på en yta i rymden, hur de naturligt växer på jorden.

"På jorden, du lägger celler på ett biofilmmedium och de växer på dess yta, " förklarade Zea. "Det händer inte i rymden, eftersom det inte finns tillräckligt med gravitation för att hålla dem vid den ytan. Så för närvarande, vi börjar odla celler på ett medium på marken, lansera till rymden, och starta sedan experimentet. Med de magnetiska partiklarna, vi kan börja odla cellkulturer i rymden på samma sätt som på jorden."

Dessa tvådimensionella cellkulturer ger kontroller för rymdbaserad cellkulturforskning och jämförelser med markstudier. Det förbättrar cell- och vävnadsodlingsförmågan i det kretsande labbet och möjliggör biologisk forskning som tidigare ansetts omöjlig i rymden.

Glauco Souza, principiell utredare på Nano3D Biosciences, Inc i Houston och kollegor har gjort forskning som indikerar att guldnanopartiklarna inte stör biologiska processer när de testas på jorden.

Tekniken har också potentiella tillämpningar för undersökningar som kräver 3D-cellkulturer. I rymden, cellkulturer växer i 3D, som årtionden av forskning har visat är mer representativt för hur celler växer och fungerar i levande organismer. Forskare kanske kan använda denna teknik för att styra formen av 3D-kulturer så att de liknar ett specifikt studiemål, till exempel en viss typ av cancer, sa Zea. Att skapa kulturer som bättre fångar egenskaperna hos vävnad i levande organismer nästan lika lätt på marken som i rymden skulle kunna, till exempel, minska kostnaderna för läkemedelsutveckling.

"Denna undersökning testar en ny teknik och andra forskare kan sedan identifiera hur den kan tillämpas på deras forskningsfält, sa Zea.

Utredningen använder befintlig hårdvara ombord på rymdstationen. Nano3D Biosciences utvecklade den magnetiska nanopartikelteknologin och, med stöd från Center for Advancement of Science in Space (CASIS) som arbetar i U.S. National Lab ombord på stationen, anpassade den för experiment i rymden. Företaget utvecklade också cell bioprinting-tekniken för att bilda 2D- eller monolagerkulturer av celler. Tillsammans, dessa teknologier tillåter odling av celler i 2D och 3D både i rymden och på marken, som hjälper till att isolera effekten av gravitationen på ett experiment.