Fot. Prof. Witold Musiał i dr Agnieszka Gola, źródło: Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu 

Projekt dr Agnieszki Goli realizowany jest w Katedrze i Zakładzie Chemii Fizycznej i Biofizyki pod kierunkiem prof. dr. hab. Witolda Musiała. Jego fundamentem są badania nad syntezą oraz zintegrowaną charakterystyką fizykochemiczną tzw. inteligentnych polimerów – materiałów zdolnych do zmiany swoich właściwości pod wpływem określonych bodźców. Inspiracją do podjęcia tej tematyki była propozycja rozszerzenia badań o nowy obszar – projektowanie nośników leków opartych na polimerach reagujących na czynniki fizjologiczne. – Potencjał tych materiałów i możliwość ich zastosowania w terapii celowanej sprawiły, że stały się one głównym kierunkiem moich badań – podkreśla dr Agnieszka Gola. Początkowo prace koncentrowały się na polimerach termowrażliwych, takich jak N-izopropyloakryloamid (NIPA), jednak z czasem zakres badań rozszerzono o bardziej biokompatybilne i biodegradowalne układy oraz materiały reagujące również na zmiany pH.

Materiały, które „czują” organizm 

Tzw. smart polymers to grupa związków, które zmieniają swoje właściwości fizyczne w odpowiedzi na bodźce, takie jak temperatura czy pH. W praktyce oznacza to, że mogą one działać selektywnie, np. uwalniać lek dopiero w określonym miejscu w organizmie. – W badanych układach kluczową rolę odgrywają dwa parametry fizjologiczne: temperatura oraz pH. Oba są ściśle związane ze stanem organizmu i zmieniają się m.in. w przebiegu stanów zapalnych czy chorób nowotworowych – zaznacza badaczka. W odpowiednich warunkach polimer może zmienić swoją strukturę – skurczyć się lub przejść przemianę fazową – co prowadzi do kontrolowanego uwolnienia substancji leczniczej dokładnie tam, gdzie jest potrzebna.

Nowa jakość w dostarczaniu leków

Jednym z największych wyzwań współczesnej farmacji jest zwiększenie skuteczności terapii przy jednoczesnym ograniczeniu działań niepożądanych. Tradycyjne metody podawania leków często nie zapewniają odpowiedniej selektywności działania. Inteligentne polimery oferują w tym kontekście nowe możliwości. Mogą: transportować lek bezpośrednio do miejsca działania, chronić substancję czynną przed degradacją, ograniczać wpływ na zdrowe tkanki, umożliwiać kontrolowane i stopniowe uwalnianie. – W przyszłości takie systemy mogą również pełnić funkcje diagnostyczne, reagując na zmiany w środowisku komórkowym i dostarczając informacji o stanie tkanek – dodaje dr Gola. 

Eksperymenty pełne niespodzianek

Badania nad nowymi materiałami wiążą się z dużą nieprzewidywalnością. Nawet niewielkie zmiany w strukturze polimeru mogą prowadzić do znaczących różnic w jego właściwościach. – Zdarza się, że układ nie zachowuje się zgodnie z oczekiwaniami, np. nie obserwujemy zmętnienia po przekroczeniu temperatury przejścia fazowego albo cząstki zwiększają swój rozmiar zamiast się kurczyć – wyjaśnia badaczka. Takie wyniki, choć początkowo zaskakujące, często prowadzą do najciekawszych odkryć i pogłębienia wiedzy o mechanizmach rządzących badanymi układami. Dodatkowym wyzwaniem jest konieczność łączenia wielu technik analitycznych – od metod termicznych, przez spektroskopię, po techniki mikroskopowe – i ich spójnej interpretacji.

Klucz do przyszłych terapii 

Jednym z najważniejszych wniosków płynących z badań jest znaczenie właściwości fizykochemicznych nośników w projektowaniu skutecznych systemów dostarczania leków. Parametry, takie jak wielkość cząstek, stabilność koloidalna, ładunek powierzchniowy czy temperatura przejścia fazowego, decydują o tym, jak materiał zachowa się w organizmie i jak efektywnie dostarczy substancję czynną. Otrzymywanie stabilnych, dobrze scharakteryzowanych układów otwiera drogę do kolejnych etapów badań. m.in. analizy mechanizmów uwalniania leków czy projektowania bardziej złożonych, wielofunkcyjnych systemów. 

W stronę materiałów wielobodźcowych 

W perspektywie przyszłości największy potencjał mają systemy reagujące jednocześnie na wiele bodźców. Takie rozwiązania mogą jeszcze precyzyjniej dostosowywać swoje działanie do warunków panujących w organizmie pacjenta. Badania prowadzone przez dr Agnieszkę Golę pokazują, że rozwój nowoczesnych terapii zaczyna się od dokładnego zrozumienia materiałów na poziomie fizykochemicznym. To właśnie na tym etapie powstają fundamenty dla bardziej skutecznej, bezpiecznej i spersonalizowanej medycyny.

Autorka: Alisa Hasiak, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu