Polacy testują leki na orbicie. "Nie każdy sprawia problemy"
Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od miesięcy leżą, zamknięte w niewielkich pakietach, polskie leki. Nie czekają na chorego astronautę, ale na promieniowanie kosmiczne, próżnię i upływ czasu.
Badacze z Zabrza i Warszawy chcą sprawdzić, czy ukrycie substancji czynnych w biodegradowalnych matrycach polimerowych pozwoli zbudować znacznie trwalszą, kosmiczną apteczkę i przy okazji poprawić terapie na Ziemi. Pierwsze próbki wrócą na Ziemię latem 2026 r., a pełne wnioski poznamy dopiero pod koniec dekady.
Apteczka, która starzeje się zdecydowanie za szybko
Na ISS wszystko jest trudniejsze. Leki trzeba dowieźć rakietą, przechowywać w ograniczonej przestrzeni, a przy tym liczyć się z tym, że kosmiczne promieniowanie rozkłada cząsteczki chemiczne szybciej, niż w aptece. Badania analizujące daty ważności preparatów z pokładu stacji pokazały, że znaczna część farmaceutyków traci stabilność wcześniej, niż przewidują etykiety projektowane z myślą o warunkach ziemskich.
Dla krótkich misji to jeszcze da się przykryć częstymi dostawami z Ziemi. Jednak przy planowanych lotach na Księżyc czy Marsa (liczonych w latach, a nie miesiącach) wizja apteczki, w której połowa leków traci moc w połowie drogi, staje się dużym zagrożeniem dla zdrowia załogi.
Nic więc dziwnego, że obok rakiet, habitatów i systemów podtrzymywania życia, na listę priorytetów NASA i ESA trafił pozornie przyziemny problem: jak sprawić, by leki nie starzały się w kosmosie tak szybko, jak dziś.
Stability of Drugs: polska apteka w folii na orbicie
Na tym tle wyrasta polski eksperyment Stability of Drugs, realizowany w ramach misji IGNIS. Za projektem stoi zespół z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu, współpracujący z europejskimi partnerami i wykorzystujący czas na ISS, który wywalczył m.in. Sławosz Uznański-Wiśniewski.
Zamiast klasycznych blistrów z tabletkami naukowcy wysłali w kosmos zestaw cienkich folii – polimerowych matryc, w których niczym bakalie w cieście zatopione są cząsteczki substancji czynnej. Nośnik nie jest więc zwykłym opakowaniem, ale częścią systemu terapeutycznego: kontroluje tempo uwalniania leku i, jak mają nadzieję badacze, osłania go przed destrukcyjnym wpływem promieniowania.
Na orbitę poleciało 6 różnych substancji, dobranych tak, by przetestować możliwie szerokie spektrum problemów. W zestawie są m.in. antybiotyk, lek radioprotekcyjny, steryd, niesteroidowy lek przeciwzapalny, preparat przeciwdepresyjny i przeciwlękowy.
Każdy z nich zamknięto w kilku wariantach polimerowych osnów – od amorficznych, które rozpadają się szybko, po wysoko krystaliczne, degradujące się tygodniami. Dla porównania na ISS wysłano także zwykłe proszki o czystości odczynnikowej, czyli coś zbliżonego do substancji używanej przy produkcji klasycznych tabletek.
Jak czytamy na łamach portalu Nauka w Polsce, pierwsza partia próbek ma wrócić na Ziemię po około roku na orbicie, latem 2026 r. Kolejne będą zdejmowane później, aż do 2028 r. Dopiero gdy każda porcja przejdzie szczegółową analizę chemiczną i porównanie z bliźniaczymi próbkami inkubowanymi równolegle w warunkach laboratoryjnych na Ziemi, zespół będzie mógł odpowiedzieć na najważniejsze pytanie: czy polimerowy pancerz rzeczywiście ratuje leki w kosmosie.
Plastik, który znika, zamiast szkodzić
W czasach, gdy plastik kojarzy się głównie z mikroplastikiem w oceanach, eksperyment Stability of Drugs brzmi trochę jak herezja: więcej tworzyw sztucznych w medycynie. Ale tylko do czasu. Badacze z Zabrza zastrzegają, że mówimy o zupełnie innej klasie materiałów.
W projekcie wykorzystuje się polimery biodegradowalne, takie jak polilaktyd, kopolimer polilaktyd-glikolid czy polikaprolakton. To długie łańcuchy złożone z lekkich atomów węgla, wodoru i tlenu, które po spełnieniu swojej funkcji rozkładają się w organizmie na nieszkodliwe produkty – m.in. dwutlenek węgla i związki podobne do tych, które powstają przy metabolizmie cukrów.
Takie materiały są już dziś stosowane w medycynie, choć na razie głównie w wersjach ziemskich. Z polimerów robi się m.in. wchłanialne nici chirurgiczne, rusztowania dla regenerującej się kości czy implanty o przedłużonym uwalnianiu leków przeciwbólowych i hormonalnych.
– Nie każdy rodzaj plastiku sprawia problemy. Ten, którego używamy, jest w 100 proc. bezpieczny, biozgodny i organizm po prostu go rozkłada, nie pozostawiając żadnych cząstek mikroplastiku – podkreśla dr inż. Jakub Włodarczyk, lider projektu.
Jeśli hipoteza o dodatkowej roli antyradiacyjnej się potwierdzi, te same materiały mogą stać się jednocześnie osłoną przed promieniowaniem i inteligentnym dozownikiem leku – zarówno w kosmosie, jak i w onkologii czy terapii bólu przewlekłego na Ziemi.
Jak promieniowanie kosmiczne psuje leki?
Na orbitę okołoziemską dociera cały zestaw wysokoenergetycznych cząstek: protonów, jąder cięższych pierwiastków, elektronów uwięzionych w pasach radiacyjnych, a także ostre dawki promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego. Na powierzchni Ziemi większość z nich wyłapuje atmosfera i pole magnetyczne, ale astronautów i ich apteczkę chroni już tylko cienka warstwa aluminium, kompozytów i materiałów wykończeniowych stacji.
Dla cząsteczki leku każde takie spotkanie to ogromne ryzyko. Promieniowanie jonizujące potrafi zrywać wiązania chemiczne, zmieniać kształt cząsteczki, inicjować reakcje z tlenem. Z pozoru tabletka wygląda identycznie, ale jej aktywność biologiczna spada albo pojawiają się produkty uboczne o nieznanym działaniu.
Polimery używane w eksperymencie Stability of Drugs zbudowane są głównie z lekkich atomów, które dobrze pochłaniają i rozpraszają energię promieniowania. Zespół z CMPW PAN zakłada, że odpowiednio gruba osnowa z takich materiałów zadziała jak bufor: fotony i cząstki będą wytracać się w warstwie polimeru, zanim dotrą do właściwej cząsteczki leku. Jeśli się to uda, wrażliwe farmaceutyki mogłyby przetrwać na orbicie znacznie dłużej niż dziś.
ISS jak gigantyczne porównawcze laboratorium
Choć polski astronauta wrócił już dawno na Ziemię, eksperyment trwa. Na ISS próbki przechodzą inkubację w realnych warunkach stacji. Są więc narażone na zmiany temperatury, wibracje, promieniowanie kosmiczne i specyficzny skład atmosfery pokładowej. Nie wykonuje się na nich skomplikowanych procedur. Cała magia wydarzy się dopiero po sprowadzeniu ich do laboratoriów w Polsce.
Równolegle identyczne zestawy leżą w inkubatorach na Ziemi. Naukowcy starają się na bieżąco dopasowywać warunki laboratoryjne – temperaturę czy czas przechowywania – do danych z ISS, tak by jedyną istotną różnicą było promieniowanie kosmiczne. Dzięki temu porównanie będzie dużo bardziej wiarygodne. Jeśli w kosmicznych próbkach pojawią się dodatkowe produkty rozkładu, będzie można wprost powiązać je z pobytem na orbicie.
Przeczytaj także:
Czas działa tu w obu kierunkach. Z jednej strony opóźnia publikacje i widoczne efekty pracy zespołu – pełne wyniki mają pojawić się dopiero na przełomie 2028 i 2029 r. Z drugiej jednak daje bezcenną informację, jak zachowują się leki naprawdę długo przechowywane poza Ziemią, a nie tylko bombardowane krótką dawką promieniowania w akceleratorze.
