Zdjęcie: Adobe Stock
Leki przechowywane w kosmosie ulegają szybszej degradacji. Podczas polskiej misji kosmicznej IGNIS naukowcy zbadają, czy biodegradowalne „osłony” polimerowe mogą wydłużyć ten czas. Jeśli się powiedzie, może to utorować drogę do stworzenia innowacyjnych systemów uwalniania leków dla astronautów.
Eksperyment zatytułowany „Stabilność leków” będzie jedną z 13 inicjatyw w ramach polskiej misji naukowo-technicznej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Będzie nią kierował dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, polski astronauta reprezentujący Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Start misji zaplanowano na „nie wcześniej niż w maju”, chociaż próbki do tego konkretnego eksperymentu zostaną wysłane na orbitę już 21 kwietnia, wraz z komercyjną misją zaopatrzeniową koordynowaną przez SpaceX.
Głównym celem eksperymentu jest zbadanie, w jaki sposób warunki orbitalne wpływają na okres przydatności biodegradowalnych polimerowych systemów przechowywania i uwalniania leków. W istocie celem jest określenie, czy leki zamknięte w tych „powłokach” będą wykazywać większą trwałość niż dostępne w sprzedaży tabletki lub co najmniej porównywalną trwałość.
Według dr. Jakuba Włodarczyka, pomysłodawcy i koordynatora tego eksperymentu z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu, wcześniejsze badania wskazują, że leki przechowywane w szafkach na leki na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ulegają degradacji szybciej niż te na Ziemi. Zjawisko to w dużej mierze przypisuje się podwyższonym poziomom promieniowania kosmicznego.
„Dlatego postanowiliśmy wykorzystać właściwości biopolimerów, aby stworzyć barierę ochronną dla leków. Polimery składają się z lekkich atomów, takich jak węgiel, tlen i 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, jak widać w tym przypadku” – powiedział naukowiec PAP.
Włodarczyk zauważył, że polimery nie są obecnie rzadkością w zastosowaniach medycznych i farmaceutycznych, a systemy dostarczania leków z polimerów zaczynają pojawiać się komercyjnie. Niemniej jednak poszukiwania nowych zastosowań dla tych materiałów trwają. „W naszym eksperymencie wykorzystujemy biodegradowalne polimery, które ulegają całkowitemu rozkładowi i mogą być bezpiecznie przyswajane przez organizm. Chcę podkreślić, że polimery nie powinny być postrzegane wyłącznie jako „złe tworzywa sztuczne”, zanieczyszczenia środowiska, opakowania jednorazowego użytku i wszechobecne mikroplastiki. Mogą być również materiałami, które przyczyniają się do ratowania ludzkiego zdrowia i życia oraz pomagają w eksploracji nowych granic” — dodał.
Polimery, podstawowy składnik tworzyw sztucznych, można formować w sposób dość elastyczny i łączyć z innymi materiałami. „Można je łączyć z lekami, stosując te same zasady, co zrobiliśmy dokładnie my. Następnie wykorzystaliśmy tę mieszankę do stworzenia próbek w postaci folii o grubości około 1 mm i wymiarach około 24 cm kwadratowych. W takiej formie polimerowe systemy dostarczania leków zostaną wysłane na orbitę” – wyjaśnił badacz.
Włodarczyk podkreślił, że leki w nośniku polimerowym nie będą oceniane w zamierzonej formie podczas eksperymentu, ale raczej w najprostszym kształcie geometrycznym. „Nasze systemy dostarczania leków stanowią jedynie punkt wyjścia; wiadomo, że takiej folii nie można połknąć ani wszczepić. Następnie opracowanie formy aplikacji odpowiadającej naszym potrzebom zależy od konkretnych zastosowań — ten system uwalniania leku można zmielić, wymieszać z hydrożelem i wstrzyknąć pod skórę lub można z niego wytworzyć włókna, które następnie mogą utworzyć implant lub opatrunek uwalniający lek” — zauważył.
Kolejną zaletą polimerów jest zdolność do regulowania szybkości ich rozkładu w środowisku biologicznym, co pozwala na programowanie szybkości uwalniania leku — zapewniając, że substancję czynną można podawać przez ustalony okres czasu, a nie całą na raz.
„Od kilku lat zajmuję się badaniem biopolimerowych systemów dostarczania leków. Kiedy odkryłem możliwość przeprowadzenia eksperymentu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, natychmiast zacząłem sprawdzać, czy przeprowadzono już jakieś badania. Stało się jasne, że nie ma żadnych artykułów naukowych na ten temat; znalazłem jedynie badania skupiające się na systemach metalowych lub tradycyjnych formach dostarczania leków. To mnie zaskoczyło, ponieważ jest to wysoce rozwinięta dziedzina na Ziemi, a większość instytucji naukowych związanych z farmacją lub chemią zajmuje się innowacyjnymi systemami dostarczania leków” – zauważył naukowiec.
Przykłady takich biopolimerowych systemów dostarczania leków obejmują opatrunki nakładane na rany, które uwalniają lek przez kilka dni lub nawet tygodni, lub implanty umieszczane podskórnie, które dostarczają substancje czynne do krwiobiegu w stałych dawkach, na przykład przez tydzień. Podczas tego uwalniania nośnik polimerowy stopniowo się rozkłada i jest wchłaniany przez organizm, a jego nietoksyczne produkty degradacji są wykorzystywane przez komórki do pozyskiwania energii lub wydalane, w zależności od ich natury.
Dla
Źródło
