29 listopada 2020

Nowe nośniki leków ułatwią proces leczenia!

Standardowe sposoby podawania leków nie wykorzystują w pełni terapeutycznych możliwości medykamentów. Jest to spowodowane przez dystrybucję leku w organizmie, która rozpoczyna się w chwili podania leku przeważnie drogą doustną. Zmniejsza to szansę na dotarcie dużej ilości dawki do miejsca przeznaczenia, co wymusza zwiększenie jej w aplikowanym preparacie. W 1975 roku powstał pomysł zastosowania nośników leków, które uskuteczniły by dostarczenie leku do miejsca docelowego poprzez lepszą biodystrybucję. Rozmowa z dr inż. Jolantą Pulit-Prociak.

Problematyka podejmowanych prac przez Panią dr inż. Jolantę Pulit-Prociak z Politechniki Krakowskiej ma charakter interdyscyplinarny i jest niejednokrotnie na pograniczu wielu dziedzin, takich jak technologia chemiczna, nanotechnologia, ochrona środowiska, biotechnologia i inne.

Prace badawczo-rozwojowe, w których dotychczas uczestniczyłam związane były z szeroko pojętą nanotechnologią, w szczególności z otrzymywaniem nanomateriałów, charakterystyką ich właściwości fizykochemicznych oraz zastosowaniem ich w wytwarzaniu produktów użytkowych. Analizując możliwości wykorzystania tlenków metali, moją uwagę zwrócił fakt, iż tego rodzaju materiały stosowane są m.in. w roli nośników leków. Stosowanie nanotechnologii i nanomateriałów w systemach dostarczających leki jest coraz bardziej powszechne. Jednakże, tego typu nośniki substancji czynnych mogą stanowić poważne zagrożenie dla przyjmujących je organizmów żywych. Pojawił się więc pomysł, aby poszukać rozwiązania, które przy zachowaniu wszystkich korzyści płynących z zastosowania tlenków metali jako nośników substancji czynnej, jednocześnie ograniczyłoby lub wyeliminowałoby negatywne skutki temu towarzyszące – mówi dr inż. Jolanta Pulit-Prociak.

O tym, jak ważne i innowacyjne są te badania może świadczyć uzyskane w 2018r. finansowanie w ramach Programu „Lider”, który jest realizowany pod patronatem Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. W projekt zaangażowana jest Politechnika Krakowska przy udziale sześciorga wykonawców, w tym dwóch młodych naukowców (przed uzyskaniem stopnia doktora) oraz dwóch badaczy z innych jednostek naukowych, tj. Uniwersytetu Rolniczego i Uniwersytetu Jagiellońskiego. Zespół jest w połowie prac.

Kieruje Pani projektem, którego celem jest opracowanie technologii otrzymywania nietoksycznych nośników substancji aktywnych na bazie tlenków cynku i tytanu, dlaczego ten projekt jest tak ważny?

Zastosowanie połączeń lek-nośnik umożliwia kontrolowane uwalnianie substancji czynnych. Nośniki leków znane są od dawna, a ich stosowanie niesie wiele korzyści, takich jak obniżenie toksyczności czystego leku, zwiększenie jego stabilności, rozpuszczalności i biodostępności.

Rolę nośnika może spełniać szereg substancji chemicznych. Spośród nanomateriałów nieorganicznych, w tej roli najczęściej stosuje się nanocząstki metaliczne lub tlenkowe, których charakterystyczną cechą jest posiadanie przynajmniej jednego wymiaru mieszczącego się w przedziale od 1 do 100 nm. W porównaniu do związków organicznych, w tym polimerowych, przewagą stosowania substancji nieorganicznych jako nośników leków jest ich zwiększona odporność na zmiany temperatury, pH, stres mechaniczny i degradację hydrolityczną. Jednakże, możliwe jest pojawienie się szkodliwych skutków stosowania nanocząstek tlenkowych jako nośników leków. Jest to związane z uwalnianiem się jonów metalicznych i ich ujemnych oddziaływaniem na organy wewnętrzne organizmów żywych. Co więcej, z uwagi na fakt, iż właściwości fizykochemiczne oraz aktywność chemiczna i biologiczna materiałów nanometrycznych różnią się od właściwości i aktywności tych samych materiałów występujących w formie litej, potencjalne skutki zagrożenia wynikającego z ich stosowania są trudne do przewidzenia.

Celem projektu jest opracowanie nowych nośników na bazie nanocząstek tlenkowych, które będą spełniać rolę nośników leków i dzięki modyfikacji chemicznej ich toksyczność zostanie wyeliminowana lub w znaczącym stopniu ograniczona. Będą mogły one dotrzeć do konkretnej tkanki zmienionej chorobowo, oraz będą charakteryzować się zwiększoną biodostępnością i korzystnym profilem uwalniania leku.

Jednocześnie w wyniku realizacji projektu, nastąpi znaczący postęp w rozwoju działań mających na celu łączenie interdyscyplinarnego charakteru różnych dziedzin. Koncepcja projektu zakłada integrację różnych kierunków naukowych w celu wytworzenia innowacyjnych i nowoczesnych nanonośników o ograniczonych właściwościach toksycznych lub całkowicie nietoksycznych. Projekt skupia wiedzę z zakresu nanotechnologii, inżynierii materiałowej (o podłożu organicznym i nieorganicznym), biotechnologii, inżynierii chemicznej i biomedycznej, a towarzyszą temu nowoczesne techniki badawcze.

Jakie wyzwania spotyka pani na swojej drodze jako młody naukowiec?

Prowadzenie projektu dla młodego naukowca jest świetnym sposobem na poszerzenie swoich zainteresowań badawczych oraz umiejętności związanych z organizacją pracy i zarządzaniem zespołem.

Niestety, wiele młodych naukowców, pomimo ciekawych pomysłów nie uzyskuje za pierwszym razem dofinansowania na swoje prace badawcze, które dałoby możliwość swobodnego rozwijania naukowych przedsięwzięć. Jednak, nie należy się zniechęcać. Przyjęcie krytycznych uwag prowadzi do udoskonalenia swoich planów. Ponadto, zaletą projektów badawczych jest to, że ich założeniem jest zbudowanie zespołu, a wsparcie innych osób jest tu szczególnie pomocne. Dlatego, w moim odczuciu możliwość realizacji grantu jest zawsze sukcesem zespołowym – podkreśla dr inż. Jolanta Pulit-Prociak.

Jakie są Pani plany na przyszłość?

Moje najbliższe plany są związane z realizacją projektu Lider, którego zakończenie planowane jest na grudzień 2021r. Oczywiście nasz zespół realizuje także inne zadania badawcze, dlatego w międzyczasie będziemy się też zajmować bieżącymi zobowiązaniami.

Współpraca, którą podejmuję z sektorem przemysłowym jest wyjątkowo cennym doświadczeniem. Dzięki niej poszerzyłam swoją wiedzę praktyczną związaną z wytwarzaniem materiałów konsumenckich.

Mając na uwadze dalszy rozwój, chciałabym aplikować o przyznanie dofinansowania na kolejne prace badawcze, które związane będą z zastosowaniem nanomateriałów.

-Augustyna Szczepańczyk