Un posibil medicament împotriva cancerului este testat în spațiu. Ce rol are microgravitația
Urmărește ObservatorNews pe Discover
Capsule aflate pe orbita Pământului, la aproximativ 480 de kilometri altitudine, găzduiesc experimente pentru obținerea unor cristale de medicamente în condiții de microgravitație. Cercetătorii speră că această tehnologie ar putea contribui la dezvoltarea unor tratamente mai eficiente și mai ușor de administrat.
Cristale microscopice ale unei substanţe cu potenţial terapeutic, cultivate într-o capsulă
La aproximativ 480 de kilometri deasupra Pământului, trei capsule de dimensiunea unor mașini de spălat orbitează planeta, găzduind experimente care ar putea schimba viitorul industriei farmaceutice. În interiorul uneia dintre ele sunt cultivate cristale microscopice ale unei substanțe cu potențial terapeutic împotriva cancerului, într-un mediu de microgravitație. Celelalte două sunt utilizate pentru testarea unor materiale de protecție termică și a unor sisteme de navigație necesare reintrării în atmosferă la viteze hipersonice, scrie The Guardian.
Experimentele reprezintă un pas important către dezvoltarea unei noi industrii: producția de medicamente și materiale avansate în spațiu.
Varda Space Industries, compania care deţine trei capsule care orbitează planeta
Capsulele aparțin companiei americane Varda Space Industries, cu sediul în California. Două dintre acestea au fost lansate pe 1 octombrie, la bordul aceleiași rachete, iar cea de-a treia a fost trimisă în spațiu pe 20 octombrie. Compania a reușit astfel să aibă, pentru prima dată, trei vehicule spațiale comerciale simultan pe orbită, apropiindu-se de obiectivul de a construi o flotă de fabrici farmaceutice autonome în spațiu.
"Suntem prima companie din istoria omenirii care a lansat simultan mai multe vehicule comerciale capabile să reintre în atmosferă. Pe măsură ce frecvența lansărilor crește, ceea ce părea cândva un viitor nebunesc - producția de bunuri în spațiu - devine din ce în ce mai sigur", a declarat Will Bruey, directorul executiv al Varda.
De ce ar putea fi mai eficientă producția medicamentelor în spațiu
Unul dintre principalele avantaje ale fabricării materialelor în spațiu este microgravitația. Pe Pământ, gravitația determină particulele aflate în suspensie în lichide să se depună, în timp ce diferențele de densitate generează curenți care pot influența procesul de cristalizare. Aceste fenomene pot afecta structura și calitatea cristalelor obținute.
În condiții de microgravitație, efectele respective sunt considerabil reduse, permițând cristalelor să se formeze într-un mod mai ordonat.
"Dacă reușești să elimini aceste efecte, poți obține cristale care cresc într-un mod mult mai ordonat", explică Dr. Meganne Christian, responsabilă de misiunile de producție în spațiu din cadrul organizației britanice Satellite Applications Catapult.
Pentru industria farmaceutică, această posibilitate ar putea deschide noi perspective în formularea medicamentelor. Dimensiunea, forma și organizarea cristalelor unei substanțe active influențează viteza cu care medicamentul se dizolvă, stabilitatea acestuia și modalitatea de administrare.
În anumite situații, tehnologia ar putea permite reformularea unor medicamente administrate în prezent prin perfuzii intravenoase, astfel încât acestea să poată fi administrate prin injecții mai simple și mai convenabile pentru pacienți.
Beneficiile microgravitației nu se limitează însă la sectorul farmaceutic. Materialele utilizate în industria semiconductorilor, indispensabile pentru fabricarea smartphone-urilor, a vehiculelor electrice și a numeroaselor echipamente electronice, ar putea fi, de asemenea, produse în condiții mai bune în spațiu.
Absența gravitației și a aerului ar putea contribui la obținerea unor cristale mai pure, cu mai puține defecte structurale.
"Personal, mi-ar plăcea foarte mult să încerc să produc grafen în condiții de microgravitație. Teoretic, este un material extraordinar, însă, în practică, cristalele obținute prezintă numeroase defecte. Aceeași situație se întâlnește și în cazul semiconductorilor. Dacă poți reduce numărul defectelor, poți obține un material cu performanțe mult mai ridicate", a explicat Meganne Christian.
Cercetările privind producția în condiții de microgravitație nu sunt noi. Oamenii de știință experimentează de zeci de ani, în special la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS).
Cu toate acestea, stația a funcționat în principal ca un laborator pentru testarea unor concepte și idei științifice, fără să fie proiectată pentru producție industrială. În plus, ISS urmează să fie retrasă din serviciu în jurul anului 2030.
"Nu a fost concepută neapărat având în vedere activitățile de producție", a declarat Dr. Ryan Reeves, director adjunct al departamentului de cercetare științifică din cadrul ISS National Laboratory.
Mai multe companii dezvoltă în prezent stații spațiale comerciale care ar putea înlocui actuala infrastructură, în timp ce altele proiectează laboratoare specializate și echipamente destinate experimentelor în orbită.
Printre acestea se numără și compania britanică BioOrbit, care a trimis recent pe Stația Spațială Internațională un laborator de dimensiunea unui cuptor cu microunde. Proiectul reprezintă un pas către dezvoltarea unor tehnologii pentru producerea medicamentelor împotriva cancerului, care ar putea fi administrate prin autoinjectare.
Totuși, pentru producția la scară mai mare și pentru anumite procese industriale, intervenția directă a oamenilor poate reprezenta un dezavantaj.
"Trebuie să eliminăm oamenii din acest proces, deoarece suntem o sursă de contaminare, producem vibrații și impunem cerințe mult mai ridicate în materie de siguranță", a explicat Meganne Christian.
Aici intervine tehnologia dezvoltată de Varda Space Industries. Compania utilizează vehicule spațiale autonome, denumite free-flyers, care sunt transportate pe orbită cu ajutorul rachetelor SpaceX. Acestea găzduiesc laboratoare miniaturale în care materialele pot fi procesate fără intervenția astronauților.
După finalizarea experimentelor, capsula se desprinde de vehiculul spațial, reintră în atmosfera Pământului și aterizează cu ajutorul unei parașute într-o zonă nelocuită, de unde poate fi recuperată.
Varda se numără printre companiile care au avansat cel mai mult în demonstrarea fezabilității acestui model, reușind deja să readucă pe Pământ mai multe capsule după misiuni orbitale.
Planurile companiei prevăd lansarea a încă șapte misiuni în 2027 și a altor zece în 2028.
Posibilitatea de a desfășura experimente în mod repetat este esențială pentru dezvoltarea medicamentelor, un domeniu în care timpul necesar cercetării și validării rezultatelor poate influența decisiv ritmul inovării.
În paralel, alte companii explorează utilizarea spațiului pentru fabricarea unor materiale avansate. Un exemplu este Space Forge, companie cu sediul în Cardiff, Marea Britanie, care dezvoltă o abordare hibridă pentru producția semiconductorilor.
Ideea presupune cultivarea în spațiu a unor cristale care, după revenirea pe Pământ, ar putea fi utilizate ca suporturi inițiale pentru dezvoltarea unor cantități mai mari de material. Procesul este comparabil, într-o anumită măsură, cu utilizarea unei culturi inițiale pentru obținerea unei cantități mai mari de aluat cu maia.
Primul vehicul spațial al companiei, ForgeStar-1, a demonstrat recent unele dintre procesele necesare fabricării acestor suporturi cristaline pentru semiconductori. Cu toate acestea, compania nu a reușit încă să producă un material finit și să îl readucă pe Pământ.
Andrew Bacon, cofondator și director tehnic al Space Forge, a declarat că obiectivul este demonstrarea întregului proces de fabricație și recuperare a materialelor înainte de 2030.
În opinia sa, evoluțiile recente, inclusiv lansările realizate de Varda, indică faptul că producția industrială în spațiu se apropie de un moment decisiv.
"Când am început, în 2018, nimeni nu vorbea despre acest domeniu. Acum, numeroase companii discută despre el. Oamenii încep să privească această piață foarte serios. Avem senzația că ne aflăm la începutul unei noi revoluții industriale", a afirmat Andrew Bacon.
Costurile și reglementările, principalele provocări ale industriei
Optimismul companiilor este alimentat de reducerea costurilor lansărilor spațiale și de creșterea frecvenței zborurilor comerciale cu rachete. Cu toate acestea, trecerea de la experimente la producția comercială presupune depășirea unor obstacole importante.
În primul rând, companiile trebuie să demonstreze că avantajele obținute prin fabricarea materialelor în microgravitație justifică investițiile considerabile necesare transportului și recuperării echipamentelor.
Nu toate produsele pot fi fabricate mai eficient în spațiu, iar această tehnologie va avea sens, cel puțin în prima etapă, pentru aplicații cu valoare economică ridicată.
Un alt aspect important îl reprezintă cadrul legislativ. Autoritățile de reglementare vor trebui să stabilească modul în care normele existente se aplică medicamentelor fabricate în afara Pământului.
Agenția britanică pentru reglementarea medicamentelor și a produselor medicale (MHRA) urma să publice, spre finalul anului 2026, un plan de clarificare a modului în care legislația farmaceutică actuală va fi aplicată medicamentelor produse pe orbită.
În cele din urmă, una dintre cele mai mari provocări rămâne demonstrarea faptului că procesele de fabricație din spațiu pot furniza rezultate constante și reproductibile. Pentru ca un medicament sau un material să ajungă pe piață, nu este suficient ca experimentul să reușească o singură dată. Rezultatele trebuie confirmate în mod repetat, în condiții controlate.
"Pentru ca un produs să ajungă într-un punct în care să fie viabil comercial, procesul trebuie repetat iar și iar. Exact asta trebuie să demonstreze aceste capsule: că pot obține rezultate constante, de fiecare dată", a concluzionat Meganne Christian.
