Uczelnie łączą naukę z praktyką

• Strona główna
• Artykuły
• Uczelnie łączą naukę z praktyką

2015-03-30

Uniwersytet Warszawski
W ostatnich miesiącach największym echem, jeśli chodzi o osiągnięcia chemików UW, odbiło się to, którego autorem był prof. Karol Grela, kierownik Laboratorium Syntezy Metaloorganicznej w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych UW. Opracował on nowe katalizatory reakcji metatezy olefin i wprowadził je do praktyki przemysłowej. Mogą być one stosowane m.in. w produkcji leków, materiałów polimerowych, ale też opracowywaniu receptur paliw w oparciu o odnawialne materiały wyjściowe.

Występujące w olefinach wiązanie podwójne węgiel-węgiel jest jednym z najbardziej użytecznych elementów budowy związków organicznych. Wykorzystuje się je do konstrukcji rozmaitych szkieletów organicznych, czyli podstawy wszystkich molekuł (np. leków). Z uwagi na wysoką reaktywność chemiczną wiązanie stanowi jedną z najważniejszych grup funkcyjnych wykorzystywanych w licznych transformacjach chemicznych. Naukowcy od dawna koncentrują się na poszukiwaniu nowych sposobów otrzymywania olefin. I właśnie kontynuując te wysiłki, badacze z UW zajęli się optymalizacją reakcji metatezy olefin. Powstały w efekcie ich prac katalizator ma być niedrogi, łatwy do oddzielenia po reakcji i charakteryzować się wysoką aktywnością i stabilnością. Odbywające się na UW badania umożliwiły znalezienie katalizatorów będących kompleksowymi związkami rutenu, dzięki czemu proces metatezy może być indywidualnie regulowany dla uzyskania szeregu zastosowań w akademickiej chemii organicznej i w przemyśle.

Jeszcze do niedawna katalizatory metatezy olefin można było kupić tylko od jednej firmy z USA i dlatego m.in. przemysł farmaceutyczny unikał metatezy w produkcji nowych substancji. Obecnie stan ten ulega zmianie, a katalizatory stosowane są m.in. przez producentów chemiofarmaceutyków

Politechnika Warszawska
Prof. Tomasz Ciach z Laboratorium Inżynierii Biomedycznej na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW kieruje pracami wykorzystującymi nanotechnologię i mającymi doprowadzić do opracowania nowej metody walki z rakiem. Stworzono już metodę syntezy nanocząstek polisacharydowych przeznaczonych do celowanego podawania leków do nowotworów.

Synteza polega na specyficznym utlenieniu łańcucha polisacharydu i przyłączeniu do tak uformowanych grup aktywnych cząsteczek hydrofobowych. Oznacza to, że leki z grupy cytostatyków, stosowane w leczeniu nowotworów, będą mogły być precyzyjnie dostarczane jedynie do komórek nowotworowych i nie niszczyć zdrowych komórek. W efekcie terapia wiązać ma się ze zmniejszeniem skutków ubocznych.

Jak wyjaśniają naukowcy, nanocząstki powstają w roztworze wodnym dzięki oddziaływaniom hydrofobowym bocznych grup z hydrofilowymi łańcuchami polisacharydowych pod wpływem wody. Prowadzi to do powstawania nanocząstek na drodze samoorganizacji materii. Tak otrzymane nanocząstki mogą być następnie modyfikowane lekami i/lub przeciwciałami. Ze względu na fakt, że komórki nowotworowe mają zmieniony metabolizm mitochondrialny, skazane są na niskowydajny beztlenowy metabolizm glukozy. Zjawisko to, w połączeniu z wysokim tempem wzrostu, powoduje duże zapotrzebowanie nowotworów na glukozę (ok. 200 razy większe niż komórek tkanek podstawowych). Efekt ten jest już wykorzystywany w diagnostyce nowotworów z wykorzystaniem techniki PET. Opracowane w laboratorium nanocząstki wykorzystują ten sam efekt dzięki polisacharydowej warstwie zewnętrznej, która jest rozpoznawana przez przenośniki glukozy komórek nowotworowych. Mechanizm ten prowadzi do gromadzenia się nanocząstek z lekiem w nowotworach z pominięciem zdrowych tkanek.

Politechnika Wrocławska
W Zakładzie Chemii Bioorganicznej PWr, pod kierunkiem prof. Marcina Drąga, opracowano nowatorską technologię badania enzymów proteolitycznych, czyli grupy enzymów trawiennych (proteazy, peptydazy) odpowiedzialnych za rozkładanie białek lub peptydów do wolnych aminokwasów. Jest to osiągnięcie z obszaru medycyny, gdyż wymienione enzymy występują w soku żołądkowym, trzustkowym, jelitowym, a zaburzenia w ich funkcjonowaniu grożą powstaniem w organizmie szeregu stanów patofizjologicznych, czego następstwem są nowotwory, cukrzyca, nadciśnienie oraz liczne infekcje wirusowe i bakteryjne.

Wszelkie istniejące dotychczas narzędzia kompleksowego profilowania enzymów proteolitycznych opierały się na zastosowaniu wyłącznie naturalnych aminokwasów występujących w białkach. Istota rozwijanego we Wrocławiu projektu polega natomiast na wykorzystaniu szerokiej gamy nienaturalnych aminokwasów (niekodowanych w DNA, będących w większości produktami syntezy organicznej) do konstrukcji hybrydowej, czyli zawierającej naturalne i nienaturalne aminokwasy biblioteki substratów fluorogenicznych. Za sprawą tego narzędzia można będzie tworzyć czulsze i tańsze niż do tej pory substraty i markery chemiczne do monitorowania aktywności proteaz w organizmie. Ma to umożliwić szybszą diagnostykę kliniczną oraz zwiększyć wykrywalność chorób we wczesnych fazach. Pierwszym enzymem zbadanym przy pomocy omawianej technologii była ludzka elastaza neutrofilowa, która jest zaangażowana w rozwój nowotworów, a także uczestniczy w procesie zwalczania patogenów. W wyniku przeprowadzonych badań udało się otrzymać nowy peptydowy substrat fluorogeniczny, który jest kilka tysięcy razy lepiej rozpoznawany przez enzym niż komercyjnie dostępne cząsteczki. Wykorzystaniem metody zainteresowane są już pierwsze firmy farmaceutyczne.

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
Zespół kierowany przez prof. Bogusława Buszewskiego, kierownika Katedry Chemii Środowiska i Bioanalityki Wydziału Chemii UMK, we współpracy m.in. z firmą VIGO System, uczestniczy w projekcie Sensormed. Celem postawionym przed badaczami jest opracowanie optoelektronicznego systemu sensorów markerów chorobowych. Chodzi o metodę, która umożliwi wczesną diagnozę chorób na podstawie analizy oddechu człowieka.

W powietrzu wydychanym przez człowieka znajdują się bowiem związki chemiczne charakterystyczne dla danej choroby, tzw. biomarkery. Analiza powietrza pobranego w sposób nieinwazyjny z pęcherzyków płucnych pozwolić ma zatem na wykrycie m.in. cukrzycy, chorób nerek, schorzeń wątroby, a nawet niektórych nowotworów. 

W ramach podjętych prac opracowany zostanie demonstrator optoelektronicznych sensorów do wykrywania lotnych markerów chorobowych. W dotychczasowych badaniach stosowano głownie chromatografię gazową i spektrometrię masową. Trudność wykrywania chorób za pomocą tego rodzaju metod polegała jednak na niedokładnym pomiarze ilości i rodzaju związków chemicznych zawartych w wydychanym powietrzu. Postęp w optoelektronice otwiera nowe i alternatywne możliwości w tej dziedzinie. Przy użyciu specjalnych narzędzi powietrze ma być pompowane do odpowiednio przygotowanych worków, następnie będzie przenoszone do specjalnych ampułek, aby w końcu trafić do analizy. Uzyskany wynik porównuje się z obrazem próbki osoby zdrowej. Jeśli biomarker jest podwyższony lub obniżony oznacza to, że zaszła zmiana, która może świadczyć o zmianie chorobowej. Skuteczność techniki oceniana jest na 80-90%.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 1/2015 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY

przemysł medycznybadania i rozwój