Badacze sprawdzą, czy w kosmosie leki z polimerową „osłoną” będą trwalsze

Czy w przestrzeni kosmicznej leki z dodatkową „osłoną” w postaci biodegradowalnego polimeru będą trwalsze? Sprawdzą to badacze z Zabrza w ramach jednego z eksperymentów, które mają być realizowane na ISS w ramach polskiej misji technologiczno-naukowej „Ignis”. Start zaplanowano najwcześniej na wiosnę 2025 r.

– Chcemy sprawdzić, jak przechowywanie polimerowych, biodegradowalnych systemów uwalniania leków w warunkach panujących na orbicie będzie wpływać na ich czas przydatności. Jeżeli nie zostanie wydłużony, droga do ich wykorzystania w tej dziedzinie zamknie się. Jednak jest szansa, że ich potencjał będzie na tyle duży, że znajdą zastosowanie w trakcie przyszłych misji kosmicznych, które mogą trwać nawet latami. Według naszej wiedzy polimery biodegradowalne nie były dotąd wykorzystywane w tym zakresie. Nikt też nie badał czasu rozkładu tak zabezpieczonych leków na ziemskiej orbicie. To pierwszy tego typu eksperyment, a ilość danych, które możemy z niego wyciągnąć, jest olbrzymia – mówi w rozmowie z serwisem naukawpolsce.pl dr inż. Jakub Włodarczyk z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu, pomysłodawca i koordynator eksperymentu.

Potrzebna dodatkowa ochrona

Jak tłumaczy Jakub Włodarczyk, obecnie astronauci mają dostęp do najpotrzebniejszych leków. Jednak warunki panujące na orbicie – w szczególności podwyższony poziom promieniowania kosmicznego – negatywnie wpływają na ich strukturę i w efekcie te szybciej się rozkładają. Dlatego, jeśli ludzie myślą np. o lotach na Marsa, konieczne jest poszukiwanie nowych form dostarczania leków oraz ich ochrony.

– Naszą propozycją jest zabezpieczenie leku poprzez wprowadzenie go do wchłanialnego nośnika polimerowego. Bowiem – jak w swoich pracach wskazują inni naukowcy – materiały zawierające w swojej strukturze lekkie atomy, takie jak wódor, skuteczniej blokują promieniowanie kosmiczne – wyjaśnia chemik.

Poza tym systemy te umożliwiają uwalnianie leku w sposób kontrolowany, czyli odpowiednio „zaprogramowany”, tak aby substancja lecznicza mogła być dawkowana przez określony czas.

Jak będzie przebiegał eksperyment?

W samym eksperymencie astronauci nie biorą udziału. Ich zadaniem jest wyniesienie próbek na orbitę oraz rozlokowanie paczek w module badawczym Columbus na ISS: jednej części bezpośrednio w przestrzeni laboratorium, w temperaturze otoczenia, a drugiej w lodówce, w niższej temperaturze, która spowalnia procesy rozkładu, a obudowa dodatkowo chroni przed promieniowaniem. Ponadto w CMPW PAN badacze przeprowadzą równolegle eksperyment stanowiący punkt odniesienia dla wyników uzyskanych na orbicie.

Jakub Włodarczyk zapewnia, że zarówno same substancje, jak i cały proces przeprowadzenia badania są bezpieczne. Potwierdziły to liczne analizy, m.in. toksykologiczne.

Naukowcy wybrali do badań trzy polimery, znane i stosowane już w medycynie. Różnią się one między sobą kilkoma właściwościami, z których najważniejsze są szybkość degradacji oraz krystaliczność.

– Dzięki takiemu zróżnicowaniu sprawdzimy, które właściwości są pożądane, a które nie – tłumaczy chemik.

Również same substancje lecznicze różnią się – pod względem działania i struktury chemicznej. Są to leki z grupy przeciwbólowych, przeciwzapalnych, ale też antybiotyki, antydepresanty i lek stosowany przy naświetlaniach w terapii przeciwnowotworowej. Ten ostatni wybrano w kontekście potencjalnej ochrony przed promieniowaniem kosmicznym.

Paczki będą zawierały trzy typy próbek: czystych leków (w postaci sprasowanych pastylek), samych matryc polimerowych i matryc z wprowadzonymi do nich lekami.

– Jedna paczka to ok. 200 g, więc w sumie nasz ładunek będzie ważył zaledwie 1 600-1 700 g. Ma to duże znaczenie podczas misji kosmicznych, gdzie liczy się każdy załadowany gram – wskazuje badacz.

Eksperyment zaplanowano na trzy lata. W tym czasie mniej więcej co rok będą wracały na Ziemię dwie paczki: jedna z laboratorium i jedna z lodówki. W ocenie naukowców będzie to wystarczający czas, żeby oszacować, czy jest sens dalej zgłębiać temat polimerów biodegradowalnych do takich zastosowań.

Interesujące wyniki dla chemii i farmacji

– Pomimo swojej prostoty nasz eksperyment może dostarczyć sporo naprawdę interesujących wyników, zarówno w dziedzinie chemii, jak i farmacji. Stawiamy pierwsze kroki w wykorzystaniu polimerów, którymi od lat się zajmujemy, w zupełnie nowej roli, jaką jest wspieranie zdrowia astronautów. Być może za kilka lat rezultaty, jakie uzyskamy, przyczynią się do zwiększenia poczucia bezpieczeństwa ludzi, których odwaga pchnie do opuszczenia naszej „bladej niebieskiej kropki” – podsumowuje Jakub Włodarczyk.

Zespół badawczy składa się z pięciu pracowników CMPW PAN z Zabrza. Oprócz Jakuba Włodarczyka prace wykonywać będą: dr Mateusz Stojko, dr Monika Musiał-Kulik, dr hab. Katarzyna Jelonek oraz dr hab. Michał Sobota. Eksperyment pt. „Biodegradowalne systemy dostarczania leków w warunkach braku grawitacji” („Stability of Drugs”) zostanie przeprowadzony w ramach misji załogowej Axiom-4 (Ax-4). Jak podali badacze, działania nadzoruje Europejska Agencja Kosmiczna we współpracy z Polską Agencją Kosmiczną i Ministerstwem Rozwoju i Technologii.

Źródło: naukawpolsce.pl/Agnieszka Kliks-Pudlik

Czytaj także: Adamed Pharma otwiera nowe laboratoria w Pabianicach