Zdjęcie: Adobe Stock
Leki przechowywane w przestrzeni kosmicznej psują się szybciej. Podczas polskiej misji kosmicznej IGNIS naukowcy zbadają, czy biodegradowalne „tarcze” polimerowe mogą wydłużyć ten czas. Jeśli się powiedzie, może to utorować drogę do stworzenia nowych systemów dostarczania leków dla astronautów.
„Stabilność leków” będzie jednym z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji naukowo-technicznej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Badania te przeprowadzi dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, polski astronauta zaangażowany w projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Start misji zaplanowano „nie wcześniej niż w maju”, chociaż próbki do tego eksperymentu zostaną wysłane na orbitę już 21 kwietnia, wraz z komercyjną misją zaopatrzeniową prowadzoną przez SpaceX.
Głównym celem tego eksperymentu jest ocena, w jaki sposób warunki orbitalne wpływają na okres przydatności biodegradowalnych polimerowych systemów przechowywania i uwalniania leków. Mówiąc prościej, badanie ma na celu ustalenie, czy leki zamknięte w tych „powłokach” wykazują większą trwałość niż dostępne w sprzedaży tabletki, lub przynajmniej, czy dorównują im pod względem trwałości.
Jako pomysłodawca i koordynator tego eksperymentu, dr Jakub Włodarczyk z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu, zauważył, że wcześniejsze badania wskazują, że leki przechowywane w szafkach na leki na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ulegają degradacji szybciej niż te na Ziemi. Jest to spowodowane przede wszystkim podwyższonym poziomem promieniowania kosmicznego.
„Dlatego zdecydowaliśmy się wykorzystać właściwości biopolimerów do skonstruowania bariery ochronnej dla leków. Polimery składają się z lekkich atomów, takich jak węgiel, tlen lub wodór, przy czym wodór jest najskuteczniejszym materiałem osłonowym wśród nich. Oznacza to, że może on skutecznie blokować promieniowanie kosmiczne, które wnika głęboko w stację, potencjalnie docierając do ludzkiego ciała lub wnętrza leków” – wyjaśnił naukowiec PAP.
Włodarczyk podkreślił, że stosowanie polimerów w kontekście medycznym i farmaceutycznym jest coraz powszechniejsze, a systemy dostarczania leków z polimerów zaczynają pojawiać się na rynkach komercyjnych. Niemniej jednak naukowcy nadal poszukują nowych zastosowań dla tych materiałów. „W naszych badaniach wykorzystujemy biodegradowalne polimery, które ulegają całkowitemu rozkładowi i mogą być bezpiecznie wchłaniane przez ludzki organizm. Chcę podkreślić, że polimery to nie tylko „zły plastik” kojarzony z zanieczyszczeniem środowiska i opakowaniami jednorazowymi; mogą to być również materiały, które poprawiają zdrowie ludzi i pomagają w eksploracji nowych granic” – dodał.
Polimery, podstawowe elementy składowe tworzyw sztucznych, można formować i mieszać z różnymi substancjami niemal bez ograniczeń. „Można je łączyć z lekami na podstawie tych samych zasad, co właśnie osiągnęliśmy. Następnie tę mieszankę wykorzystano do stworzenia próbek w postaci folii o grubości około 1 mm i wymiarach około 24 cm kwadratowych. W tym formacie polimerowe systemy dostarczania leków zostaną wystrzelone w kosmos” – zauważył badacz.
Włodarczyk wyjaśnił, że leki w nośniku polimerowym nie będą testowane w zamierzonej formie podczas eksperymentu, ale raczej w ich najprostszej geometrycznej konfiguracji. „Nasze systemy dostarczania leków służą jedynie jako punkt wyjścia; wiadomo, że takiej folii nie można połknąć ani wszczepić. Jednak opracowanie formy aplikacji odpowiedniej do naszych potrzeb będzie zależało od konkretnych zastosowań — ten system uwalniania leku można zmielić, wymieszać z hydrożelem i wstrzyknąć podskórnie lub można z niego wytworzyć włókna, aby stworzyć implant lub opatrunek, który uwalnia lek” — stwierdził.
Kolejną zaletą polimerów jest zdolność do regulowania szybkości ich rozpadu w warunkach biologicznych, co pozwala na zaprogramowane uwalnianie leku — gwarantując tym samym, że substancja czynna zostanie podana w określonym przedziale czasowym, a nie w całości na raz.
„Od kilku lat badam biopolimerowe systemy dostarczania leków. Kiedy dowiedziałem się o możliwości przeprowadzenia eksperymentu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, natychmiast zacząłem sprawdzać, czy przeprowadzono już jakieś badania. Okazało się, że nie ma żadnych publikacji naukowych na ten temat; mogłem znaleźć tylko badania, które badały systemy metalowe lub konwencjonalne metody dostarczania leków w ogóle. To mnie zaskoczyło, biorąc pod uwagę, że jest to wysoce rozwinięty obszar na Ziemi, w którym większość instytucji naukowych skupia się na farmacji lub chemii i pracuje nad innowacyjnymi systemami dostarczania leków” – zauważył naukowiec.
Przykłady takich biopolimerowych systemów dostarczania leków obejmują opatrunki, które są nakładane raz na ranę, pozwalając lekowi działać przez kilka dni lub nawet tygodni; lub lek w formie podskórnie wszczepionego urządzenia, które uwalnia substancję czynną w kontrolowanych dawkach do krwiobiegu, na przykład przez tydzień. W trakcie tego procesu nośnik polimerowy stopniowo się rozkłada i jest wchłaniany przez organizm, a jego nietoksyczne produkty degradacji są wykorzystywane przez komórki do produkcji energii lub wydalane, w zależności od ich natury.
Źródło
