Polak w kosmosie. Oto ważne eksperymenty dla rozwoju medycyny i farmakologii

Celem misji Ignis jest weryfikacja działania nowatorskich rozwiązań technologicznych w warunkach mikrograwitacji oraz zdobycie tzw. flight heritage – kluczowego elementu dla dalszego rozwoju i komercjalizacji technologii kosmicznych.

W ramach misji przeprowadzonych zostanie 13 eksperymentów. Badania obejmą takie dziedziny, jak biotechnologia, neuropsychologia, sztuczna inteligencja, elektronika czy zdrowie człowieka. Przykładem są eksperymenty nad wpływem mikrograwitacji na układ odpornościowy i mikrobiom jelitowy, testy systemów sztucznej inteligencji przetwarzających dane w czasie rzeczywistym oraz badania neurofeedbacku EEG u astronautów przebywających w izolacji.

W ramach Ignis przeprowadzone zostaną ważne projekty dla rozwoju medycyny i farmakologii: "Astro Performance" (Mollis Textus), który skupia się na analizie układu mięśniowo-szkieletowego astronautów oraz "Stability of Drugs", którego celem jest sprawdzenie, czy polimerowe, biodegradowalne osłony wydłużą trwałość leków przechowywanych na orbicie.

Zobacz także: Polski astronauta o przygotowaniu medycznym do lotu. Nauczył się pobierać sobie krew

Podczas misji IGNIS polscy badacze sprawdzą, jak pobyt w kosmosie i intensywne przygotowania wpływają na tkanki miękkie astronautów. W badaniach wykorzystują sztuczną inteligencję.

- Myśląc o misji kosmicznej, mam na myśli zarówno wpływ mikrograwitacji, który w tym przypadku będzie ograniczony do dwóch tygodni pobytu na ISS, ale też całe przygotowania, jak i późniejszy okres rekonwalescencji. Warto pamiętać, że nie tylko sama misja, ale właśnie też ten okres bardzo aktywnego przygotowania jest potężnym stresem dla układu ruchu astronautów, przez co różne jego aspekty, np. wydolność czy ogólna kondycja, mogą ulegać degradacji - powiedział PAP koordynator eksperymentu dr Norbert Kapiński z firmy Smarter Diagnostics - spółki spin-off Uniwersytetu Warszawskiego.

Prace naukowców będą wspierane przez sztuczną inteligencję.

Zobacz także: Polski astronauta już w kosmosie. Co się stanie z jego ciałem w stanie nieważkości?

- Nasze wyniki mają w przyszłości przysłużyć się do optymalizacji protokołu przygotowywania astronautów – albo i turystów kosmicznych - na tego rodzaju wyprawy - dodał.

W badaniach wykorzystywane są różnorodne dane, takie jak obrazy z rezonansu magnetycznego, wyniki badań krwi, analiza składu ciała oraz ocena funkcjonalności układu ruchu. Zebrane informacje są następnie analizowane przez duże sieci neuronowe, co pozwala na identyfikację nieoczywistych wzorców i personalizację zaleceń dotyczących przygotowania fizycznego.

Badania objęły już dwóch astronautów z załogi Ax-4, którzy zostali przebadani w Warszawie i okolicach w lutym tego roku. Proces diagnostyczny trwał niemal osiem godzin. Wyniki zostaną zestawione z analizami grupy referencyjnej liczącej dziesięć osób o podobnych cechach fizjologicznych, takich jak wiek, płeć czy poziom aktywności fizycznej.

Po zakończeniu misji planowane jest powtórzenie badań, aby sprawdzić, czy astronauci wracają do wcześniejszej formy.

Według badaczy wraz ze wzrostem liczby osób wysyłanych w kosmos, rośnie potrzeba szybkiej i precyzyjnej diagnostyki. - Nie wszyscy będą tak dobrymi fizycznie kandydatami, jak dzisiejsi astronauci, stąd potrzeba narzędzi, które dość szybko zinterpretują nam pewne dane medyczne i niemedyczne, i pomogą lepiej się przygotować - tutaj w kontekście układu ruchu – podkreślił Kapiński.

Badania naukowe związane z lotem Wiśniewskiego skupią się również na farmakologii. Podczas misji IGNIS na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej testowane będą biodegradowalne polimery jako osłony chroniące leki przed rozkładem w warunkach kosmicznych.

Eksperyment "Stability of Drugs", prowadzony przez Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN, ma kluczowe znaczenie dla farmakologii przyszłości. Polimery, składające się z lekkich atomów (w tym wodoru – najlepszego ekranu przed promieniowaniem), mogą spowolnić degradację leków i umożliwić ich długoterminowe przechowywanie na orbicie.

Naukowcy przygotowali folię polimerową o powierzchni 24 cm² i grubości 1 mm, w której umieszczono różne leki – m.in. przeciwbólowe, antybiotyki i cytostatyki. Na ISS trafią 18 zestawów kombinacji lek–polimer, testowanych w różnych warunkach temperaturowych. Astronauci rozlokują paczki z próbkami w module Columbus: część w temperaturze otoczenia, część w chłodni. Każda paczka waży ok. 200 g. Próbki będą wracać na Ziemię przez trzy lata, a wyniki zostaną porównane z badaniami prowadzonymi równolegle w laboratorium.

Jak wyjaśnia dr inż. Jakub Włodarczyk z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN, leki na ISS rozkładają się szybciej niż na Ziemi, głównie przez promieniowanie kosmiczne.

- Dlatego postanowiliśmy wykorzystać właściwości biopolimerów, aby stworzyć dla leków pewnego rodzaju osłonę. Polimery składają się z atomów lekkich, takich jak węgiel, tlen czy wodór, a wodór jest z tych trzech najlepszym materiałem ekranującym - powiedział naukowiec.

W eksperymencie wykorzystano polimery biodegradowalne, które mogą być bezpiecznie wchłonięte przez organizm. Dr Włodarczyk podkreśla, że polimery to nie tylko materiały kojarzone z zanieczyszczeniem środowiska, ale także substancje ratujące zdrowie i życie oraz wspierające eksplorację kosmosu.

Eksperyment otworzy ścieżkę do opracowywania nowych systemów uwalniania leków dla astronautów.

- Często się mówi o transferze technologii z kosmosu na Ziemię, co nieraz miało miejsce w historii. Tutaj mamy odwrotną sytuację, kiedy na Ziemi badania są już na zaawansowanym etapie, a na orbicie to wciąż jeszcze przyszłość - podsumował dr Włodarczyk.

Magdalena Pietras, dziennikarka Wirtualnej Polski

Źródło: PAP