Zdjęcie: Adobe Stock
Leki przechowywane w kosmosie ulegają szybszej degradacji. Podczas polskiej misji kosmicznej IGNIS naukowcy zbadają, czy biodegradowalne „bariery” polimerowe mogą wydłużyć ten czas. Jeśli się powiedzie, może to utorować drogę do stworzenia nowych systemów dostarczania leków dla astronautów.
„Drug Stability” będzie jednym z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji naukowo-technicznej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Badania poprowadzi dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, polski astronauta Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Start misji zaplanowano „nie wcześniej niż w maju”, chociaż w przypadku tego konkretnego eksperymentu próbki mają zostać wystrzelone na orbitę już 21 kwietnia, wraz z komercyjną misją zaopatrzeniową SpaceX.
Głównym celem eksperymentu jest ocena, w jaki sposób warunki orbitalne wpływają na trwałość biodegradowalnych polimerowych systemów przechowywania i uwalniania leków. Mówiąc prościej, celem jest określenie, czy leki w tych „powłokach” wykazują większą trwałość w porównaniu z dostępnymi w sprzedaży tabletkami, lub przynajmniej, czy dorównują ich trwałości.
Dr Jakub Włodarczyk z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu, który jest pomysłodawcą i koordynatorem tego badania, zauważył, że wcześniejsze badania wykazały, że leki przechowywane w szafkach na leki na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ulegają degradacji szybciej niż te na Ziemi. Zjawisko to przypisuje się przede wszystkim podwyższonym poziomom promieniowania kosmicznego.
„W związku z tym postanowiliśmy wykorzystać właściwości biopolimerów, aby opracować rodzaj tarczy ochronnej dla leków. Polimery składają się z lekkich atomów, takich jak węgiel, tlen i wodór, przy czym wodór jest najskuteczniejszym materiałem osłonowym spośród nich. Oznacza to, że może on w rzeczywistości blokować promieniowanie kosmiczne, które wnika głęboko w stację, potencjalnie docierając do ludzkiego ciała lub wnętrza leków, jak to ma miejsce w tym przypadku” – wyjaśnił naukowiec PAP.
Włodarczyk podkreślił, że stosowanie polimerów w medycynie i farmacji jest obecnie dość powszechne, a systemy dostarczania leków na bazie polimerów zaczynają być dostępne komercyjnie. Niemniej jednak wciąż badane są nowe zastosowania tych materiałów. „W naszych badaniach wykorzystujemy biodegradowalne polimery, które ulegają całkowitemu rozkładowi i mogą być bezpiecznie wchłaniane przez organizm. Ważne jest podkreślenie, że polimery to nie tylko „zły plastik” kojarzony z zanieczyszczeniem środowiska, opakowaniami jednorazowego użytku i wszechobecnym problemem mikroplastiku. Są to również materiały, które mogą znacząco poprawić ludzkie zdrowie i samopoczucie oraz przyczynić się do eksploracji nowych granic” – dodał.
Polimery, podstawowe elementy składowe tworzyw sztucznych, można kształtować niemal bez ograniczeń i mieszać z różnymi substancjami. „Można je łączyć z lekami w podobny sposób, co właśnie osiągnęliśmy. Następnie wykorzystaliśmy tę mieszankę do stworzenia próbek w postaci folii o grubości około 1 mm i powierzchni około 24 cm kwadratowych. W tej konfiguracji wytworzone systemy dostarczania leków z polimerów zostaną wysłane na orbitę” – podkreślił badacz.
Włodarczyk wyjaśnił, że leki w nośniku polimerowym nie będą oceniane w zamierzonej formie podczas eksperymentu, ale raczej w najprostszym kształcie geometrycznym. „Nasze systemy dostarczania leków służą jedynie jako punkt wyjścia; wiadomo, że takiego filmu nie można połknąć ani wszczepić. Jednak późniejsze stworzenie formy aplikacji odpowiedniej do naszych potrzeb zależy od konkretnych zastosowań – taki system uwalniania leku można zmielić, wymieszać z hydrożelem i wstrzyknąć podskórnie lub przekształcić we włókna, które z kolei można wykorzystać do stworzenia implantu lub opatrunku uwalniającego lek” – stwierdził.
Dodatkową zaletą polimerów jest możliwość regulowania szybkości ich rozpadu w środowisku biologicznym, co umożliwia programowanie szybkości uwalniania leku – zapewniając, że składnik aktywny można podawać przez określony czas, a nie od razu.
„Od kilku lat badam biopolimerowe systemy dostarczania leków. Kiedy odkryłem możliwość przeprowadzenia eksperymentu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, natychmiast zacząłem sprawdzać, czy ktoś już zgłębiał ten temat. Stało się oczywiste, że nie ma żadnych prac naukowych na ten temat; znalazłem tylko badania dotyczące systemów metalowych lub tradycyjnych form dostarczania leków w ogóle. To mnie zaskoczyło, ponieważ jest to obecnie 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 jednorazowo, a lek działa przez kilka dni lub nawet tygodni; lub lek podawany w formie implantu umieszczonego podskórnie, który dostarcza substancję czynną do krwiobiegu w sposób ciągły przez tydzień. Podczas procesu 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 rodzaju polimeru.
Źródło
