Un esperimento di microgravità progettato presso il Methodist Hospital Research Institute sarà finanziato dal Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) per volare a bordo del Laboratorio Nazionale degli Stati Uniti della Stazione Spaziale Internazionale.

La proposta per studiare la diffusione di particelle simili alla droga riceverà circa $ 200, 000 da CASIS, che è diretto dal Congresso a gestire, promuovere, e ricerca sui broker per il National Laboratory orbitante degli Stati Uniti. Se tutto va bene sulla Terra, l'esperimento andrà alla Stazione Spaziale Internazionale già nel 2014.

Investigatore principale Alessandro Grattoni, dottorato di ricerca, e un team di scienziati di Methodist, BioServe Space Technologies presso l'Università del Colorado a Boulder, e NASA Glenn Research Center di Cleveland, Ohio, studierà il movimento di particelle simili a droghe attraverso minuscoli canali. L'obiettivo finale degli scienziati è migliorare i dispositivi impiantabili che rilasciano farmaci farmaceutici a un ritmo costante.

Quasi tutti i farmaci assunti per via orale aumentano la concentrazione, decadere rapidamente, e sono alla loro massima efficacia solo per un breve periodo di tempo. Grattoni e il co-PI Mauro Ferrari, dottorato di ricerca, hanno lavorato su una soluzione:nanocapsule impiantate sotto la pelle che rilasciano farmaci attraverso una membrana di nanocanali e nel corpo a un ritmo sostenuto, tasso costante. Per progettare nanocanali migliori per un determinato farmaco, Grattoni dice che lui e altri hanno bisogno di migliorare la loro comprensione della fisica sottostante.

"Si sa molto poco su come si comportano le particelle di droga mentre si diffondono attraverso spazi ristretti, " disse Grattoni, co-presidente del dipartimento di nanomedicina di TMHRI. "Migliorando la nostra comprensione della fisica e della chimica, possiamo sviluppare un modello che semplificherà molto la progettazione di dispositivi di somministrazione per qualsiasi farmaco, e accelerare lo sviluppo di queste tecnologie."

Il gruppo di Grattoni esaminerà due cose che ritengono svolgano un ruolo importante nel modo in cui le particelle si muovono attraverso i canali:la dimensione relativa da particella a canale, così come le interazioni di carica (più/meno) tra la particella e il canale. Le particelle di silicio fluorescente si diffonderanno in una camera vuota attraverso una lunga serie di canali stretti. Le fotografie scattate periodicamente con un microscopio a fluorescenza mostreranno agli scienziati come e quanto velocemente le particelle si muovono, come i gradienti di carica influenzano le particelle, e gli effetti dei vincoli dimensionali. L'esperimento durerà tre mesi.

I farmaci di interesse per Grattoni sono minuscoli (1-6 nanometri) e il loro movimento non è influenzato dagli effetti della gravità, ma sono troppo piccoli per essere visti o monitorati con i microscopi. Particelle molto più grandi (1 micron, o 1, 000 nanometri) possono essere visti e tracciati, ma a tali dimensioni, la gravità conta. Rimuovendo la gravità dall'immagine, Il gruppo di Grattoni potrà studiare i movimenti di particelle più grandi che possono, loro credono, imitare il comportamento delle molecole dei farmaci.

"In base a come si configurano i nanocanali, il farmaco viene rilasciato esattamente alla velocità desiderata, Ha detto Grattoni. “Si tratta di un'alternativa al modo in cui i farmaci vengono attualmente ricevuti dai pazienti, spesso per via orale o endovenosa, in cui i livelli del farmaco possono raggiungere livelli quasi tossici all'inizio, quindi avvicinarsi ai livelli terapeutici per un breve periodo, poi scendere a livelli che non sono più efficaci, bisogno di una seconda amministrazione».