宇航员在没有地球引力的情况下可能会难以正常工作，但失重环境并非总是不利的。研究表明，许多药物中使用的晶体在太空中生长时会受益。
本周，罗文大学(Rowan University)亨利·M·罗文工程学院(Henry M. Rowan College of Engineering)化学工程助理教授Gerard Capellades博士计划将结晶实验送入国际空间站(ISS)轨道。通过这项研究，他希望更好地了解微重力(或极低重力)如何影响片剂和粉末填充胶囊中晶体的形成，旨在改进这些药物的生产。
虽然之前有人在太空中结晶化过药物，但先前的实验主要集中在单一物质制成的晶体上。相比之下，Capellades的实验将在Redwire公司的创新自动化平台PIL-BOX(全称为"空间制药实验室—生物晶体优化实验"，Pharmaceutical In-space Laboratory—Bio-crystal Optimization eXperiments)中进行，该平台用于在微重力环境下培育高质量蛋白质晶体。Capellades的实验将是首个将添加剂融入此过程的实验。
"我们的目标是利用微重力以地球上不可能的方式培育具有可控纯度的多组分合金，"Capellades说。
在这项最新研究中，罗文大学代表Redwire推进双方的研究机会。Redwire通过NASA空间生产应用(InSPA)项目的合同资助了这项研究。实验将通过SpaceX CRS-34商业补给任务送往国际空间站。研究结果可能为地球上制造的药物以及在其他领域使用的多组分晶体的改进奠定基础。
药物片剂、半导体、钢铁、巧克力，甚至肾结石都是晶体——即由高度有序排列的分子组成的固体。这些晶体的生长通常分为两个步骤：溶液中的分子首先移动到晶体表面，然后附着在生长的晶体上。微重力会减缓这种早期运动，通常也会减缓晶体生长的整体速率。这导致形成定义更清晰、质量更高的晶体。
Capellades预计，在此次实验中，国际空间站上培育的晶体将生长得更慢，从而产生更均匀的产品。
先前的实验发现，当在太空中培育时，调节血糖的胰岛素晶体异常大且排列有序。晶体大小和有序性可以影响药物(如胰岛素激素)在体内的释放，可能为改进药物递送创造机会。
目前，晶体药物主要含有单一物质。Capellades对添加第二种安全成分来生成药物合金很感兴趣，这类似于在铁中添加碳制成钢。这种新方法最终可能让制药公司微调药物的特性。
"你不是在设计新的药物分子，但例如，你可能能够将难以溶解的药物转化为可溶片剂，这样你就有注射剂的替代品，"Capellades说。"或者你可能能够通过稳定晶体并确保它只在正确的时间和条件下溶解来延长药物的保质期。"
在他的实验中，Capellades将使用紫色染料作为添加剂，结晶化对乙酰氨基酚等常见物质，用颜色作为晶体内部分布的视觉标记。他的团队会将这些化合物装入Redwire的PIL-BOX中。
一旦准备好的PIL-BOX在国际空间站上就位，Redwire的在轨操作团队将启动自动化程序开始结晶过程。模块内部安装的显微相机将每隔几分钟拍摄照片，以便地球上的Redwire团队可以近乎实时地观察实验过程。
无论结果如何，制药公司可能不会立即将生产转移到轨道上，但空间技术的进步可能使地球外生产在未来越来越可行。Capellades预计，制药公司将在添加剂稳定新晶体结构的情况下，使用太空培育的晶体作为在地球上更好晶体生长的种子。对于仅以微小数量使用的高价值材料(例如某些半导体或激光光学器件)，在太空全面生产晶体合金可能更有意义。
Capellades实验室的两名研究生进行了测试以准备发射。时机是一个特别的挑战，特别是因为微重力会以难以预测的程度减缓结晶过程。
"这很冒险，"Capellades说。"第一次就必须做对的压力很大，因为你只有一次机会让事情发生。"
更新于2026年5月15日：发射计划于5月15日星期五下午5:45进行。NASA将在其YouTube频道直播此次活动。
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