Mikrogravitationseksperiment får finansiering, kan tage til den internationale rumstation

Et mikrogravitationseksperiment designet på Methodist Hospital Research Institute vil blive finansieret af Center for Advancement of Science in Space (CASIS) for at flyve ombord på den internationale rumstation US National Laboratory.

Forslaget om at undersøge spredningen af ​​lægemiddellignende partikler vil modtage omkring $200, 000 fra CASIS, som er instrueret af kongressen til at styre, fremme, og mæglerforskning for det kredsende U.S. National Laboratory. Hvis alt går godt på jorden, eksperimentet vil gå til den internationale rumstation allerede i 2014.

Hovedefterforsker Alessandro Grattoni, Ph.D., og et team af videnskabsmænd fra Methodist, BioServe Space Technologies ved University of Colorado i Boulder, og NASA Glenn Research Center i Cleveland, Ohio, vil studere bevægelsen af ​​lægemiddellignende partikler gennem bittesmå kanaler. Forskernes ultimative mål er at forbedre implanterbare enheder, der frigiver farmaceutiske lægemidler med en jævn hastighed.

Næsten alle lægemidler indtaget oralt stiger i koncentration, forfalde hurtigt, og er kun på deres højeste effektivitet i en kort periode. Grattoni og co-PI Mauro Ferrari, Ph.D., har arbejdet på en løsning - nanokapsler implanteret under huden, som frigiver farmaceutiske lægemidler gennem en nanokanalmembran og ind i kroppen med en vedvarende, konstant hastighed. At designe bedre nanokanaler til et givet lægemiddel, Grattoni siger, at han og andre skal forbedre deres forståelse af den underliggende fysik.

"Meget lidt er forstået om, hvordan lægemiddelpartikler opfører sig, når de diffunderer gennem trange rum, " sagde Grattoni, medformand for TMHRIs Nanomedicinske afdeling. "Ved at forbedre vores forståelse af fysik og kemi, vi kan udvikle en model, der vil gøre det meget lettere at designe leveringsanordninger til ethvert lægemiddel, og fremskynde udviklingen af ​​disse teknologier."

Grattonis gruppe vil se på to ting, de mener spiller en stor rolle i, hvordan partikler bevæger sig gennem kanaler - den relative størrelse af partikel til kanal, samt ladnings (plus/minus) interaktioner mellem partiklen og kanalen. De fluorescerende siliciumpartikler vil diffundere ind i et tomt kammer gennem en lang række af smalle kanaler. Fotografier taget med jævne mellemrum med et fluorescerende mikroskop vil vise forskerne, hvordan - og hvor hurtigt - partiklerne bevæger sig, hvordan ladningsgradienter påvirker partiklerne, og virkningerne af størrelsesbegrænsninger. Forsøget vil blive udført over tre måneder.

De lægemidler, der er af interesse for Grattoni, er små (1-6 nanometer), og deres bevægelse er ikke påvirket af tyngdekraftens virkninger, men de er for små til at blive set eller sporet med mikroskoper. Meget større partikler (1 mikron, eller 1, 000 nanometer) kan ses og spores, men i sådanne størrelser, tyngdekraften betyder noget. Ved at fjerne tyngdekraften fra billedet, Grattonis gruppe vil være i stand til at studere bevægelserne af større partikler, der kan, de tror, efterligne lægemiddelmolekylers adfærd.

"Baseret på hvordan du konfigurerer nanokanalerne, stoffet frigives med nøjagtig den hastighed, du ønsker, " sagde Grattoni. "Dette er et alternativ til den måde, som stofferne i øjeblikket modtages af patienter på, ofte oralt eller intravenøst, hvor lægemidlets niveauer tidligt kan stige til næsten giftige niveauer, derefter nærme sig terapeutiske niveauer i en kort periode, derefter spore af til niveauer, der ikke længere er effektive, kræver en anden administration."