Polscy badacze chcą sprawdzić polimerowe osłony leków w przestrzeni kosmicznej

Naukowcy z Zabrza chcą sprawdzić, czy leki z dodatkową osłoną, w postaci biodegradowalnego polimeru, będą trwalsze w warunkach braku grawitacji i podwyższonego promieniowania kosmicznego. 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)

Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ agt/ amac/