Ett mikrogravitationsexperiment som utformats vid The Methodist Hospital Research Institute kommer att finansieras av The Center for Advancement of Science in Space (CASIS) för att flyga ombord på International Space Station U.S. National Laboratory.

Förslaget att studera spridningen av läkemedelsliknande partiklar kommer att få cirka 200 dollar, 000 från CASIS, som regisseras av kongressen att hantera, främja, och mäklarforskning för det amerikanska nationella laboratoriet i omloppsbana. Om allt går bra på jorden, experimentet kommer att gå till den internationella rymdstationen redan 2014.

Huvudutredare Alessandro Grattoni, Ph.D., och ett team av forskare från Methodist, BioServe Space Technologies vid University of Colorado i Boulder, och NASA Glenn Research Center i Cleveland, Ohio, kommer att studera rörelsen av läkemedelsliknande partiklar genom små kanaler. Forskarnas yttersta mål är att förbättra implanterbara enheter som släpper ut farmaceutiska läkemedel i en jämn takt.

Nästan alla läkemedel som tas oralt stiger i koncentration, förfaller snabbt, och har bara sin högsta effektivitet under en kort tid. Grattoni och co-PI Mauro Ferrari, Ph.D., har arbetat med en lösning - nanokapslar implanterade under huden som släpper ut farmaceutiska läkemedel genom ett nanokanalsmembran och in i kroppen vid en ihållande, jämn takt. För att designa bättre nanokanaler för ett givet läkemedel, Grattoni säger att han och andra behöver förbättra sin förståelse av den bakomliggande fysiken.

"Mycket lite förstås om hur läkemedelspartiklar beter sig när de diffunderar genom trånga utrymmen, sa Grattoni, medordförande för TMHRI:s nanomedicinska avdelning. "Genom att förbättra vårt grepp om fysik och kemi, vi kan utveckla en modell som gör det mycket lättare att designa leveransanordningar för alla läkemedel, och påskynda utvecklingen av denna teknik. "

Grattonis grupp kommer att titta på två saker som de tror spelar en viktig roll i hur partiklar rör sig genom kanaler - den relativa storleken på partikel till kanal, samt laddnings (plus/minus) interaktioner mellan partikeln och kanalen. De fluorescerande kiselpartiklarna kommer att diffundera in i en tom kammare genom en lång rad smala kanaler. Fotografier tagna regelbundet med ett fluorescerande mikroskop visar forskarna hur - och hur snabbt - partiklarna rör sig, hur laddningsgradienter påverkar partiklarna, och effekterna av storleksbegränsningar. Experimentet kommer att utföras under tre månader.

De läkemedel som är intressanta för Grattoni är små (1-6 nanometer) och deras rörelse påverkas inte av tyngdkraftens effekter, men de är för små för att ses eller spåras med mikroskop. Mycket större partiklar (1 mikron, eller 1, 000 nanometer) kan ses och spåras, men i sådana storlekar, tyngdkraften spelar roll. Genom att ta bort gravitationen från bilden, Grattonis grupp kommer att kunna studera rörelser av större partiklar som kan, de tror, härma beteendet hos läkemedelsmolekyler.

"Baserat på hur du konfigurerar nanokanalerna, läkemedlet släpps ut i exakt den takt du vill att det ska, "Sa Grattoni." Detta är ett alternativ till hur läkemedlen för närvarande tas emot av patienter, ofta oralt eller intravenöst, där läkemedlets nivåer tidigt kan öka till nära giftiga nivåer, närma dig sedan terapeutiska nivåer under en kort period, gå sedan till nivåer som inte längre är effektiva, kräver en andra administration. "