La cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina (izquierda), los astronautas de la NASA Josh Cassada y Nicole Mann y el astronauta de JAXA Koichi Wakata (derecha) están listos para despliegue el 5 de octubre 2022.
Crédito de la imagen: NASA
La misión Crew-5 de SpaceX de la NASA lanzo a la Estación Espacial Internacional el 5 de octubre desde el Centro Espacial Kennedy en la Florida. Esta misión lleva los astronautas de la NASA Josh Cassada y Nicole Mann, al astronauta de JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón) Koichi Wakata y a la cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina al laboratorio orbital para una misión científica de seis meses.
Aquí hay detalles sobre algo de la ciencia en la que la tripulación trabajará durante su misión:
Cada vez que respiras
Los astronautas experimentan cambios en sus sistemas cardiovascular, respiratorio y musculoesquelético durante el vuelo espacial. Estos cambios podrían plantear un desafío en futuras misiones de larga duración, en particular aquellas en las que las tripulaciones se encuentran con diferentes niveles de gravedad y cuentan con una asistencia médica inmediata muy limitada. CARDIOBREATH, una investigación de la Agencia Espacial Canadiense (CSA, por sus siglas en inglés), examina el desacondicionamiento del sistema cardiorespiratorio y cómo afecta el control de la presión arterial. Los miembros de la tripulación usan una camisa Bio-Monitor personalizada que rastrea la frecuencia cardíaca, la presión arterial, la frecuencia respiratoria y el nivel de actividad antes, durante y después del ejercicio. Los resultados se comparan con las mediciones realizadas antes y después de las misiones de los astronautas.
Los hallazgos podrían proporcionar información sobre cómo se adapta el control de la presión arterial y ayudar a los investigadores a desarrollar formas de mantener a los astronautas más sanos en el espacio. Algunos cambios en el cuerpo que ocurren durante los vuelos espaciales son similares a los que se observan en los seres humanos a medida que envejecen en la Tierra; esta investigación también puede ayudar a mejorar la salud de los pacientes de edad avanzada en todo el mundo.
El astronauta de la Agencia Espacial Canadiense David Saint-Jacques usando el Bio-Monitor en un vuelo anterior, un sistema de camisa inteligente diseñado para medir y registrar los signos vitales de los astronautas.
Crédito de la imagen: CSA/NASA
Construyendo un corazón que late
Las cardiopatías son la principal causa de muerte en los Estados Unidos. El cultivo de células cardíacas humanas ayuda a los investigadores a estudiar las enfermedades cardíacas y descubrir y probar nuevos tratamientos farmacológicos. En microgravedad, las células pueden crecer en cultivos en tercera dimensión (3D) con mejor estructura y propiedades que los cultivos de segunda dimensión (2D) cultivados en la Tierra. En un estudio anterior, MVP Cell-03, investigadores cultivaron con éxito células cardiacas en la estación y las llevaron a la Tierra para seguir analizándolas.
El proyecto ÁGUILA analiza cómo el vuelo espacial afecta características de las células del músculo del corazón derivadas de las células de vástago, continuando con los esfuerzos por diseñar un modelo funcional del corazón en 3D hecho con tejido que los investigadores puedan utilizar para probar medicamentos nuevos. Este estudio es uno de varios patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia y está programado para volar a la estación espacial este otoño en la misión comercial CRS-18 de Northrop Grumman de servicios contratados de reabastecimiento con la NASA.
Una vez que la investigación llega a la estación espacial, los miembros del equipo inoculan cultivos descongelados en los compartimientos del Laboratorio espacial automatizado de bioproductos (Space Automated Bioproduct Laboratory). Los miembros del equipo intercambian medios de cultivo cada cuatro días, examinan los cultivos en el microscopio, y cosechan y congelan medios condicionados para un análisis posterior.
La astronauta Jessica Meir de la NASA instala para la investigación MVP Cell-03, que indujo a las células de vástago que generen células precursoras del corazón y cultivó esas células para su posterior estudio.
Crédito de la imagen: NASA
La bioimpresión avanza
La instalación BioFabrication (BFF, por sus siglas en inglés) mejorada vuelve a la estación espacial con el lanzamiento de la CRS-18 de Northrop Grumman. En su primer viaje al espacio en 2019, la BFF imprimió con éxito parte de un menisco de la rodilla humano y una gran cantidad de células humanas del corazón. La escasez de órganos para el trasplante significa que muchos potenciales recipientes mueren antes de que uno llegue a estar disponible. La microgravedad permite la impresión de muestras de tejido de mejor calidad que en la tierra, y las tecnologías de bioimpresión en 3D podrían ayudar a aliviar la escasez de órganos imprimiendo órganos y tejidos de reemplazo para trasplantes.
Según Aaron Rogers de Redwire, que desarrolló la BFF, las mejoras proporcionan la capacidad de controlar la temperatura de los cabezales de impresión. “Muchas tintas biológicas son termosensibles y algunas inclusive se solidifican a temperaturas más altas, pero con los nuevos cabezales de impresión enfriados de la BFF, no necesitamos más tomar eso en consideración al desarrollar nuevas fórmulas,” dice. “Estas próximas investigaciones utilizarán las nuevas formulaciones que no eran posibles en la configuración anterior.”
Esas investigaciones incluyen BFF-Meniscus-2 y BFF-Cardiac.
BFF-Meniscus-2 evalúa las características biomecánicas del tejido de cartílago de la rodilla impreso en 3D. Lesiones musculoesqueléticas incluyendo la rotura de menisco son un problema de salud muy importante en el ejército de los E.E.U.U.
BFF-Cardiac analiza muestras de tejido cardíaco impreso en 3D. Los resultados podrían ayudar a que avancen las tecnologías para producir órganos y tejidos para trasplante, y para bioimprimir alimentos y medicinas en demanda.
El “progreso en la ingeniería del tejido ha sido constante y se están superando las trabas y los problemas a medida que se presentan,” dice a Rogers, investigador principal en BFF-Cardiac. “Con cada nueva solución, nos acercamos a la promesa de los tejidos y órganos diseñados en 3D para trasplantes.”
El astronauta de la NASA Andrew Morgan trabaja en la Insatalación BioFabrication durante el primer viaje de la BFF a la estación espacial, instalando el dispositivo para comenzar las pruebas de impresión de tejidos.
Crédito de la imagen: NASA
Observando los líquidos en microgravedad
El comportamiento de los fluidos y el funcionamiento de los sistemas que implican líquidos son afectados por la gravedad. Comportamiento de líquidos (Liquid Behavior), una investigación de JAXA, explora cómo los líquidos se comportan en ambientes gravitacionales distintos a los de la Tierra. Aunque los científicos han conducido previamente experimentos con líquidos en microgravedad, ésta es la primera observación directa del comportamiento del líquido en ambientes que simulan la gravedad de la Luna y Marte. Los resultados podrían mejorar la exactitud de los modelos que predicen cómo los líquidos se comportan y contribuir a mejorar el diseño de los sistemas de exploración del espacio tales como los rovers lunares, los sistemas de soporte vital, y los tanques de gasolina de los cohetes.
“Esperamos que más compañías privadas se unan a nosotros con sus propias tecnologías para la exploración futura de la Luna y Marte, pero el hardware diseñado para trabajar en la Tierra puede que no funcione en la gravedad parcial de esos ambientes,” dice el co-investigador Sakamoto Yusuke de JAXA. “Los datos adquiridos por esta investigación podrían contribuir al desarrollo del hardware necesario para las misiones a la Luna y Marte.”
La investigación utiliza la Instalación experimental de las células biológicas (Cell Biology Experimental Facility) de la estación, que puede simular ambientes con la gravedad de la Luna y Marte por períodos de tiempo prolongados. El hardware vuela a la estación espacial en la CRS-18 de Northrop Grumman.
Esta imagen muestra un diagrama esquemático del hardware para la investigación Liquid Behavior, que explora cómo se comportan los líquidos en ambientes gravitacionales diferentes del de la Tierra.
Crédito de la imagen: JAXA
Descargue las fotos y los videos de alta resolución de la investigación mencionados en este artículo.
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Melissa Gaskill
Oficina de Investigación del Programa de la Estación Espacial Internacional
Centro Espacial Johnson
Traducción al español: Universidad Nacional de Mar del Plata Mar del Plata, Argentina
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