To jeden z eksperymentów, które mają być realizowane na ISS w ramach polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS.
Eksperyment zostanie zrealizowany podczas polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS. Start zaplanowano nie wcześniej niż 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” – powiedział w rozmowie z Nauką w Polsce dr inż. Jakub Włodarczyk z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych (CMPW) PAN w Zabrzu.
„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” – dodał badacz, który jest pomysłodawcą i koordynatorem eksperymentu.
Włodarczyk powiedział, że 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 – kontynuował – 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, gdyż jak w swoich pracach wskazują inni naukowcy, materiały zawierające w swojej strukturze lekkie atomy takie jak wodór, skuteczniej blokują promieniowanie kosmiczne” – tłumaczył chemik.
Poza tym, te systemy umożliwiają uwalnianie leku w sposób kontrolowany, czyli odpowiednio „zaprogramowany”, tak aby substancja lecznicza mogła być dawkowana przez określony czas.
W samym eksperymencie astronauci nie biorą udziału. Ich zadaniem jest wyniesienie próbek na orbitę oraz rozlokowanie paczek w module badawczym Columbus na ISS. Jedna część zostanie umieszczona bezpośrednio w przestrzeni laboratorium, w temperaturze otoczenia, a druga 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.
Włodarczyk zapewnia, że zarówno same substancje, jak i cały proces przeprowadzenia badania są bezpieczne, co potwierdziły liczne analizy, m.in. toksykologiczne.
Naukowcy do badań wybrali trzy polimery, znane i stosowane już w medycynie, które różnią się między sobą kilkoma właściwościami, z których najważniejsze są szybkość degradacji oraz krystaliczność. „Dzięki takiemu zróżnicowaniu sprawdzimy, które właściwości są pożądane, a które nie” – tłumaczył chemik.
Również same substancje lecznicze różnią się pod względem działania i struktury chemicznej. Są to leki z grupy leków przeciwbólowych, przeciwzapalnych, ale też antybiotyki, antydepresanty i lek stosowany przy naświetlaniach w terapii przeciwnowotworowej (ten ostatni wybrany 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 około 200 g, więc w sumie nasz ładunek będzie ważył zaledwie 1600-1700 g. Ma to duże znaczenie podczas misji kosmicznych, gdzie liczy się każdy załadowany gram” – opisał badacz.
Eksperyment zaplanowano na trzy lata (w czasie których, mniej więcej co rok będą wracały na Ziemię dwie paczki: jedna z laboratorium i jedna z lodówki). „W naszej ocenie będzie to wystarczający czas, żeby oszacować, czy jest sens dalej zgłębiać tematów polimerów biodegradowalnych do takich zastosowań” – powiedział Włodarczyk.
„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, które uzyskamy przyczynią się do zwiększenia poczucia bezpieczeństwa ludzi, których odwaga pchnie do opuszczenia naszej "Bladej Niebieskiej Kropki" - podsumował Jakub Włodarczyk.
Zespół badawczy tworzy 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 „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 (ESA) we współpracy z Polską Agencją Kosmiczną (POLSA) i Ministerstwem Rozwoju i Technologii (MRiT).
PAP/ks