Эксперимент в условиях микрогравитации получил финансирование и может отправиться на МКС
Эксперимент в условиях микрогравитации, разработанный в Исследовательском институте Методистской больницы, получит финансирование от Центра содействия науке в космосе (CASIS) для проведения на борту Национальной лаборатории США Международной космической станции.
Предложение по изучению диффузии частиц, подобных лекарственным препаратам, получит около $200 000 от CASIS, который уполномочен Конгрессом управлять, продвигать и организовывать исследования для орбитальной Национальной лаборатории США. Если всё пройдёт успешно на Земле, эксперимент может отправиться на МКС уже в 2014 году.
Руководитель исследования Алессандро Граттони, Ph.D., и команда учёных из Методистской больницы, BioServe Space Technologies в Университете Колорадо в Боулдере и Исследовательского центра NASA им. Гленна в Кливленде, штат Огайо, будут изучать движение частиц, подобных лекарствам, через крошечные каналы. Конечная цель учёных — усовершенствовать имплантируемые устройства, которые высвобождают фармацевтические препараты с постоянной скоростью.
Почти все лекарства, принимаемые перорально, дают пик концентрации, быстро снижаются и находятся на пике эффективности лишь короткое время. Граттони и его со-руководитель Мауро Феррари, Ph.D., работают над решением — нанокапсулами, имплантируемыми под кожу, которые высвобождают препараты через наноканальную мембрану в организм с постоянной, устойчивой скоростью. Для проектирования лучших наноканалов для заданного препарата необходимо улучшить понимание лежащей в основе физики.
«Очень мало известно о том, как частицы лекарств ведут себя при диффузии через узкие пространства, — сказал Граттони, сопредседатель департамента наномедицины TMHRI. — Улучшив понимание физики и химии, мы сможем разработать модель, которая значительно облегчит проектирование устройств доставки для любого препарата и ускорит разработку этих технологий».
Группа Граттони изучит два фактора, которые, по их мнению, играют важную роль в движении частиц через каналы: относительный размер частицы по отношению к каналу, а также взаимодействия зарядов (плюс/минус) между частицей и каналом. Флуоресцентные кремниевые частицы будут диффундировать в пустую камеру через длинную серию узких каналов. Периодически сделанные фотографии с помощью флуоресцентного микроскопа покажут учёным, как и как быстро движутся частицы, как градиенты заряда влияют на частицы и каковы эффекты ограничений по размеру. Эксперимент будет проводиться в течение трёх месяцев.
Интересующие Граттони препараты крошечные (1–6 нанометров), и их движение не зависит от гравитации, но они слишком малы, чтобы их можно было увидеть или отследить с помощью микроскопов. Гораздо более крупные частицы (1 микрон, или 1000 нанометров) можно увидеть и отследить, но при таких размерах гравитация имеет значение. Убрав гравитацию из уравнения, группа Граттони сможет изучить движение более крупных частиц, которые, как они полагают, могут имитировать поведение молекул лекарств.
«В зависимости от того, как вы сконфигурируете наноканалы, препарат высвобождается именно с той скоростью, с которой вы хотите, — сказал Граттони. — Это альтернатива тому, как пациенты получают лекарства сейчас, часто перорально или внутривенно, когда уровни препарата сначала могут достигать почти токсичных значений, затем приближаться к терапевтическим уровням на короткий период, а затем снижаться до уровней, которые уже не эффективны, что требует повторного введения».