Dans cette reconstitution de Matthew Landry, les nanoparticules (sphères bleues) traversent un nanocanal (rouge) de dimensions similaires à celles qui seront utilisées dans les expériences spatiales.
Une expérience en microgravité conçue au Methodist Hospital Research Institute sera financée par le Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) pour voler à bord du Laboratoire national américain de la Station spatiale internationale.
La proposition d'étudier la diffusion de particules de type médicament recevra environ 200 $, 000 de CASIS, qui est chargé par le Congrès de gérer, promouvoir, et la recherche de courtiers pour le laboratoire national américain en orbite. Si tout va bien sur Terre, l'expérience ira à la Station spatiale internationale dès 2014.
Chercheur principal Alessandro Grattoni, Doctorat., et une équipe de scientifiques de Methodist, BioServe Space Technologies à l'Université du Colorado à Boulder, et le centre de recherche Glenn de la NASA à Cleveland, Ohio, étudiera le mouvement des particules de type médicament à travers de minuscules canaux. L'objectif ultime des scientifiques est d'améliorer les dispositifs implantables qui libèrent des médicaments pharmaceutiques à un rythme régulier.
Presque tous les médicaments pris par voie orale augmentent en concentration, se dégradent rapidement, et ne sont à leur efficacité maximale que pendant une courte période de temps. Grattoni et co-PI Mauro Ferrari, Doctorat., ont travaillé sur une solution - des nanocapsules implantées sous la peau qui libèrent des médicaments pharmaceutiques à travers une membrane de nanocanaux et dans le corps à un rythme soutenu, taux régulier. Pour concevoir de meilleurs nanocanaux pour un médicament donné, Grattoni dit que lui et d'autres doivent améliorer leur compréhension de la physique sous-jacente.
"On comprend très peu de choses sur le comportement des particules de drogue lorsqu'elles se diffusent dans des espaces restreints, " dit Grattoni, co-président du département de nanomédecine de TMHRI. "En améliorant notre compréhension de la physique et de la chimie, nous pouvons développer un modèle qui rendra beaucoup plus facile la conception de dispositifs d'administration pour n'importe quel médicament, et accélérer le développement de ces technologies."
Le groupe de Grattoni examinera deux choses qui, selon eux, jouent un rôle majeur dans la façon dont les particules se déplacent dans les canaux :la taille relative de particule à canal, ainsi que les interactions de charge (plus/moins) entre la particule et le canal. Les particules de silicium fluorescent diffuseront dans une chambre vide à travers une longue série de canaux étroits. Des photographies prises périodiquement avec un microscope à fluorescence montreront aux scientifiques comment et à quelle vitesse les particules se déplacent, comment les gradients de charge affectent les particules, et les effets des contraintes de taille. L'expérimentation se déroulera sur trois mois.
Les médicaments d'intérêt pour Grattoni sont minuscules (1-6 nanomètres) et leur mouvement n'est pas influencé par les effets de la gravité, mais ils sont trop petits pour être vus ou suivis au microscope. Particules beaucoup plus grosses (1 micron, ou 1, 000 nanomètres) peuvent être vus et suivis, mais à de telles tailles, la gravité compte. En supprimant la gravité de l'image, Le groupe de Grattoni pourra étudier les mouvements de particules plus grosses qui peuvent, ils croient, imiter le comportement des molécules médicamenteuses.
"Selon la façon dont vous configurez les nanocanaux, le médicament est libéré exactement à la vitesse que vous souhaitez, " a déclaré Grattoni. "C'est une alternative à la façon dont les médicaments sont actuellement reçus par les patients, souvent par voie orale ou intraveineuse, dans lequel les niveaux du médicament peuvent atteindre des niveaux presque toxiques dès le début, puis approcher les niveaux thérapeutiques pendant une courte période, puis redescendre à des niveaux qui ne sont plus efficaces, nécessitant une seconde administration.