Een microzwaartekrachtexperiment ontworpen door het Methodist Hospital Research Institute zal worden gefinancierd door het Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) om aan boord van het International Space Station US National Laboratory te vliegen.

Het voorstel om de diffusie van medicijnachtige deeltjes te bestuderen zal ongeveer $ 200 ontvangen, 000 van CASIS, die door het Congres wordt aangestuurd om te beheren, promoten, en makelaarsonderzoek voor het in een baan om de aarde draaiende U.S. National Laboratory. Als alles goed gaat op aarde, het experiment zal al in 2014 naar het internationale ruimtestation gaan.

Hoofdonderzoeker Alessandro Grattoni, doctoraat, en een team van wetenschappers van Methodist, BioServe Space Technologies aan de Universiteit van Colorado in Boulder, en NASA Glenn Research Center in Cleveland, Ohio, zal de beweging van medicijnachtige deeltjes door kleine kanaaltjes bestuderen. Het uiteindelijke doel van de wetenschappers is het verbeteren van implanteerbare apparaten die farmaceutische medicijnen met een constante snelheid afgeven.

Bijna alle oraal ingenomen medicijnen pieken in concentratie, snel vergaan, en zijn slechts voor een korte periode op hun hoogste effectiviteit. Grattoni en co-PI Mauro Ferrari, doctoraat, hebben aan een oplossing gewerkt:nanocapsules die onder de huid zijn geïmplanteerd en die farmaceutische geneesmiddelen afgeven via een nanokanaalmembraan en in het lichaam op een aanhoudende, constante snelheid. Om betere nanokanalen te ontwerpen voor een bepaald medicijn, Grattoni zegt dat hij en anderen hun begrip van de onderliggende fysica moeten verbeteren.

"Er is heel weinig bekend over hoe medicijndeeltjes zich gedragen als ze door nauwe ruimtes diffunderen, " zei Grattoni, co-voorzitter van de afdeling Nanogeneeskunde van TMHRI. "Door onze greep op de natuurkunde en scheikunde te verbeteren, we een model kunnen ontwikkelen dat het veel gemakkelijker maakt om toedieningsapparatuur voor elk medicijn te ontwerpen, en de ontwikkeling van deze technologieën te versnellen."

De groep van Grattoni zal kijken naar twee dingen die volgens hen een belangrijke rol spelen in hoe deeltjes door kanalen bewegen:de relatieve grootte van deeltje tot kanaal, evenals lading (plus/min) interacties tussen het deeltje en kanaal. De fluorescerende siliciumdeeltjes zullen via een lange reeks smalle kanalen in een lege kamer diffunderen. Foto's die periodiek met een fluorescentiemicroscoop worden genomen, zullen de wetenschappers laten zien hoe - en hoe snel - de deeltjes bewegen, hoe ladingsgradiënten de deeltjes beïnvloeden, en de effecten van groottebeperkingen. Het experiment zal over drie maanden worden uitgevoerd.

De medicijnen die van belang zijn voor Grattoni zijn klein (1-6 nanometer) en hun beweging wordt niet beïnvloed door de effecten van de zwaartekracht, maar ze zijn te klein om gezien of gevolgd te worden met microscopen. Veel grotere deeltjes (1 micron, of 1, 000 nanometer) kan worden gezien en gevolgd, maar in zulke maten, zwaartekracht is belangrijk. Door de zwaartekracht uit het beeld te halen, De groep van Grattoni zal de bewegingen kunnen bestuderen van grotere deeltjes die, zij geloven, het gedrag van medicijnmoleculen nabootsen.

"Op basis van hoe je de nanokanalen configureert, het medicijn wordt vrijgegeven met precies de snelheid die u wilt, " zei Grattoni. "Dit is een alternatief voor de manier waarop de medicijnen momenteel door patiënten worden ontvangen, vaak oraal of intraveneus, waarbij de niveaus van het medicijn al vroeg kunnen stijgen tot bijna-toxische niveaus, dan therapeutische niveaus benaderen voor een korte periode, dan weglopen naar niveaus die niet langer effectief zijn, een tweede regering vereist."