CIRCULATION 1 – Der Einfluss kurzzeitiger Mikrogravitation auf ein humanes Zirkulationssystem während eines Parabelflugs
Werden Menschen über längere Zeit den Bedingungen des Weltraumfluges ausgesetzt, so führt diese Exposition zu einer Vielzahl von negativen gesundheitlichen Effekten. Neben dem Bewegungsapparat, dem Immunsystem oder den Augen ist auch das Herz-Kreislauf-System von den Auswirkungen der Mikrogravitation und der kosmischen Strahlung betroffen.
Im Rahmen der fünfundvierzigsten Parabelflugkampagne der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden wir einerseits einen magneto-akustischen Levitations-Bioassembly-Ansatz testen, der die berührungslose Manipulation von Herzorganoiden mithilfe kontrollierter magnetischer und akustischer Felder unter Mikrogravitationsbedingungen ermöglicht und eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Bioprinting-Verfahren darstellt, welche zumeist auf mechanischer Extrusion basieren, einer Technik ,die die Lebensfähigkeit der Zellen beeinträchtigen kann und in der erreichbaren strukturellen Komplexität der Gewebskonstrukte einschränkt ist. Das System nutzt eine Anzahl sich gegenüberliegender Ringmagnete und eine Ultraschall-Wandleranordnung, um kombinierte Schwebekräfte in einer zylindrischen Bioassemblierungskammer zu erzeugen, die Herzorganoide zu komplexen 3D-Strukturen anordnen. Das Ziel dieses Ansatzes ist es, in Zukunft hochkomplexe und hochdichte Herzgewebemodelle zu konstruieren, die für die Forschung unter Mikrogravitation und weltraumähnlichen Bedingungen geeignet sind.
Zum anderen untersuchen wir Endothelzellen, die die Innenseite der Blutgefäße auskleiden und eine Schnittstelle zwischen Blut und Gewebe bilden. Unter physiologischen Bedingungen sind sie einem ständigen mechanischen Reiz durch den Blutstrom, ausgesetzt, welcher zahlreiche Prozesse steuert und zur Regulierung verschiedener Proteinaktivierungskaskaden, wie dem Gefäßtonus und der Aufrechterhaltung der Homöostase, führt. Für die Parabelflugkampagne haben wir ein miniaturisiertes in-vitro-Strömungssystem entwickelt, mit dem wir den Effekt von Gravitationsänderungen auf ein den Blutgefäßen ähnelnden Strömungssystem untersuchen können.