Dos estudiants de la UPC i de la UAB han estat convidats a presentar els resultats del seu projecte final de carrera davant experts de la NASA, ESA i altres agències espacials reunides aquesta setmana a l'International Astronautical Congress a Sud-àfrica.

Charles Bolden, Administrador General de la NASA, amb Arnau Rabadan i Adèle Peenaert de la Fundació CIM  

"Al principi, ningú volia invertir en el nostre projecte. Mai hagués imaginat que acabaria encaixant la mà amb Charles Bolden [Administrador General de la NASA] i intercanviant experiències amb “Caddie” [Catherine Coleman: astronauta en l'Estació Espacial Internacional]!” diu Sergi.

En 2009, Arnau Rabadan i Sergi Vaquer, llavors estudiants de la Fundació CIM-UPC i UAB, van participar en vols de l'ESA, per estudiar en microgravetat el comportament d'agents biològics responsables de depurar l'interior de les cèl·lules humanes de fàrmacs i altres tòxics. L'objectiu no només era millorar els tractaments mèdics dels astronautes, sinó també comprendre millor els mecanismes d'acció dels transportadors en malalties com el càncer i la SIDA i els mecanismes d'assimilació dels fàrmacs en general.

"Construir una màquina capaç de realitzar experiments en microgravetat que complís totes les especificacions mèdiques, era un repte" explica Arnau. "Però vam tenir la sort de comptar amb el suport d'experts en fabricació i automatització".

L'equipament electromecànic que van desenvolupar amb el suport de la Fundació CIM, Centre Tecnològic de referència de la UPC en el camp de les tecnologies de producció, amb components de Schneider Electric, els va permetre obtenir resultats fiables que van atreure l'atenció de científics de renom mundial.

Els resultats obtinguts per l'experiment en microgravetat s'han comparat amb els obtinguts a terra a l'Institut Municipal d'Investigació Mèdica (IMIM-Hospital del Mar) de Barcelona, on es va desenvolupar la part biotecnològica del projecte. Totes les mostres van demostrar una disminució de 20 vegades la capacitat de transportar medicaments quan es van comparar els resultats dels vols parabòlics amb els de terra.

"Això és significatiu ja que pot arribar a explicar perquè certs medicaments no funcionen de la mateixa manera en l'espai" conclou Sergi, "es necessiten més estudis per acabar d'entendre el perquè d'aquesta reacció i les seves implicacions. A més, amb aquest tipus d'experiments estem una mica més a prop d'entendre com funcionen aquests sistemes en la terra." Un centre d'investigació alemany ja s'ha acostat als dos joves investigadors per parlar d'oportunitats de futur.
 

Arnau Rabadan amb “Caddie” [Catherine Coleman, astronauta a la Estació Espacial Internacional durant 159 dies] 

Arnau Rabadan i Sergi Vaquer al congrés  

Presentació del projecte

Congrés Internacional d'Astronàutica

Ciudad del Cabo acull l'edició número 62 del Congrés Internacional d'Astronàutica (IAC, en anglès) que es celebra del 3 al 7 d'octubre. En aquest congrés, organitzat per la Federació Internacional d'Astronàutica, es reuneixen anualment representants de la indústria aeroespacial, del món acadèmic, investigadors, estudiants i joves professionals. (Més informació en www.iac2011.com)

Els vols parabòlics

Per poder embarcar a bord de l'Airbus A300 ZERO-G des de l'Aeroport de Bordeaux-Mérignac (Bordeus), l'equipament dissenyat per l'equip català va haver de superar a les instal·lacions de Novespace, l'empresa encarregada de l'explotació de l'avió, filial del Centre Nacional d'Estudis Espacials de França, proves de resistència mecànica, de seguretat elèctrica, d'escalfament i control de la temperatura, entre d'altres.
Els vols parabòlics tenen el seu origen com a part de l'entrenament dels astronautes i consisteixen a accelerar l'avió guanyant alçada i reduir els motors al mínim al llarg de 20 segons mentre es descriu una paràbola en caiguda lliure. Durant aquests 20 segons s'aconsegueix, dins de la cabina, unes condicions pròximes a les d'absència de gravetat. Aquestes maniobres es repeteixen fins a 30 vegades seguides per vol, de manera que els investigadors, després dels tres vols que dura una campanya, tenen l'oportunitat d'experimentar uns 30 minuts en microgravetat.

Desenvolupament de l’experiment

L'experiment, coordinat per l’investigador Sergi Vaquer, anomenat projecte ABCtr MicroG, estudiarà el comportament en microgravetat d'uns agents biològics, els transportadors ABC, que són els responsables de depurar l'interior de les cèl·lules humanes de fàrmacs i d'altres tòxics. Per a això, els investigadors han desenvolupat un protocol especial per poder mesurar de manera molt precisa l'activitat d'aquestes molècules al llarg dels 20 segons que dura la microgravetat en cadascuna de les 30 paràboles d’un vol parabòlic.

La part tècnica de l'experiment, realitzada a les instal·lacions de la Fundació CIM a càrrec d'Arnau Rabadán, ha consistit a dissenyar un mecanisme que barreja en l'interior d'una xeringa energia química en forma d’ATP (Adenosina tri fosfat) amb els transportadors ABC que activarà una reacció química. Tot això ha de realitzar-se a una temperatura de 37ºC, igual a la del cos humà. Transcorreguts 20 segons, el sistema introdueix en la xeringa un líquid que refreda la barreja i atura la reacció perquè no sigui afectada durant els períodes de gravetat normal i l’experiment es repeteix en la propera paràbola.
El mecanisme es regeix per un sistema de control electrònic d’alta precisió, ja que s'han de delimitar exactament les condicions de l'experiment i la quantitat de líquids injectats. El sistema de control inclou elements que actuen, com el motor que impulsa les xeringues, i també que supervisen, com els sensors que regeixen la temperatura de la xeringa on es realitza la barreja.
 

Resultats finals

Les proves realitzades tant en microgravetat com a l'Institut Municipal d'Investigació Mèdica (IMIM-Hospital del Mar) es van realitzar correctament. Tots els grups de vol dins de la mostra van experimentar una disminució en l'activitat dels transportadors ABC 20 vegades menor en comparació amb proves realitzades a terra, de forma independent de les condicions de microgravetat o en 1g. Es va observar una tendència a la disminució de l'activitat dels transportadors ABC en condicions de microgravetat pel que fa a les mostres preses durant el vol a 1g.
L'avaluació dels transportadors ABC en vols parabòlics només és factible si s'aconsegueix la reproductibilitat i precisió suficient. Com ja se suposava, els enzims i canals trans-membrana poden funcionar de manera diferent en condicions de microgravetat. Les interaccions lípids-aigua, especialment les que afecten a la membrana cel·lular, afegides a l'estrès gravitacional, poden ser les responsables d'aquestes observacions. La disminució en 20 vegades de l'activitat dels transportadors que s'ha observat en totes les mostres que es van sotmetre al vol parabòlic podria ser deguda als canvis gravitacionals (hiper i microgravetat).
Els resultats finalment seran d'utilitat per millorar els tractaments mèdics dels astronautes, però també ajudaran a comprendre millor els mecanismes d'assimilació dels fàrmacs en general i els mecanismes d'acció dels transportadors en malalties com el càncer i la SIDA.

Els patrocinadors de ABCtr

Schneider Electric, IMIM, Fundació CIM, Interempresas, Solvo Biotechnology, TecniSample, Lloveras, Caixa d’enginyers, Universitat Autònoma de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya, Col·legi d’Enginyers Tècnics Industrials de Barcelona, Caixa Navarra.

L’equip ABCtr

Sergi Vaquer ha treballat com a Metge a l'Oficina de Suport Mèdic de Tripulacions del Centre Europeu d'Astronautes de l'ESA a Colònia, i actualment és metge resident de l'Hospital Parc Taulí de Sabadell (adscrit a la UAB), i investigador de l'Institut Municipal d'Investigació Mèdica (IMIM-Hospital del Mar).
Arnau Rabadán va estudiar a l’escola d’Enginyers Tècnics Industrials de Barcelona (especialitzat en mecànica) a la UPC. Actualment és investigador i gestor de projectes a la Fundació CIM on desenvolupa equipaments científics, com l'equipament d'aquest experiment que va ser el seu projecte final de carrera. Actualment també forma part del Barcelona Moon Team on coordina concursos per enviar experiments científics i minirobots a la Lluna dins el marc del concurs Google Lunar X Prize.
Felip Fenollosa Director adjunt de la Fundació CIM i professor associat del Departament d'Enginyeria Mecànica de la UPC ha supervisat les activitats d'enginyeria, fabricació.

 ESA, A. Li Floch
Arnau Rabadán i Sergi Vaquer abans de volar el 2009 (a la fila de dalt primer i tercer a l'esquerra)

ESA, A. Li Floch
Arnau Rabadán i Sergi Vaquer en microgravetat
 

 ESA, A. Li Floch
Canviant les xeringues durant el vol

Web del projecte: http://www.abctransporters.com/

Informació:
Adèle Peenaert
Coordinadora de la Oficina de Projectes de la Fundació CIM
Tel. 93 401 71 71 – 651 909 996
apeenaert@cim.upc.edu