Naukowcy z PUM i ZUT pracują nad nową formą podawania leków. Pomoże pole elektromagnetyczne

Przezskórne podawanie leków wspomagane polem elektromagnetycznym: to brzmi jak science fiction. Pole elektromagnetyczne może spowodować, że leki będą lepiej przyswajalne?

Prof. Rafał Rakoczy: Realizujemy ten projekt w ramach konkursu OPUS 25. W projekcie biorą udział naukowcy z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego (PUM) i Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie (ZUT), jestem kierownikiem tych badań. Na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej zajmowaliśmy się już badaniami, które wykazywały, że leki lepiej przenikają w obecności pola elektromagnetycznego. Nasz projekt polega na opracowaniu i zbadaniu skuteczności systemów przezskórnego podawania leków wspomaganych polem elektromagnetycznym.

Ta metoda dostarczania substancji leczniczych bezpośrednio przez skórę omija układ pokarmowy, minimalizuje więc ryzyko wystąpienia działań niepożądanych. Wspomaganie polem elektromagnetycznym ma na celu zwiększenie efektywności przenikania leków przez skórę oraz poprawę biodostępności.

Połączyliście siły z naukowcami z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego. Ile osób zajmuje się tym projektem?

Prof. Rafał Rakoczy: Już na etapie badań wstępnych zaprosiliśmy naukowców z PUM. Współpraca z ekspertami z różnych dziedzin jest kluczowa dla osiągnięcia wszechstronnych i rzetelnych wyników badawczych. Nad projektem pracuje około 16 osób, w tym specjaliści z zakresu chemii, inżynierii chemicznej, inżynierii materiałowej, czy farmacji.

Jaka jest rola badaczy z PUM?

Prof. Anna Nowak: W projekcie uczestniczą pracownicy z Katedry i Zakładu Chemii Kosmetycznej i Farmaceutycznej, Katedry i Zakładu Fizjologii, Zakładu Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej. Jesteśmy odpowiedzialni za część projektu dotyczącą przenikania leku przez skórę. Mamy w tym zakresie spore doświadczenie. Od kilku lat nasze zainteresowania badawcze były związane z przenikaniem przez skórę substancji farmaceutycznych, głównie leków przeciwzapalnych. Na obecnym etapie, nasza rola w projekcie polega m.in. na przygotowaniu skóry, aplikacji plastra z aktywną substancją farmaceutyczną. Po przeprowadzeniu badania przenikania, które odbywa się za ZUT, odbieramy próbki i oznaczamy zawartość leku, który przeniknął przez skórę czy skumulował się w niej. Następnie opracowujemy wyniki i przekazujemy je kolegom z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego. Wspólnie konsultujemy je, omawiamy oraz wyciągamy wnioski.

W Katedrze i Zakładzie Fizjologii zostają przygotowane preparaty histopatologiczne, które pozwolą nam sprawdzić, czy analizowane leki kumulują się w skórze oraz czy pole magnetyczne nie niszczy komórek skóry. Natomiast pracownicy Zakładu Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej sprawdzają bezpieczeństwo stosowania nowych leków, za pomocą badań in vitro na komórkach skóry.

A czym zajmuje się zespół z ZUT?

Prof. Rafał Rakoczy: Nasi naukowcy odgrywają istotną rolę w zakresie projektowania i optymalizacji urządzeń generujących pole elektromagnetyczne, a także analiz mechanizmów przenikania leków przez skórę. Doświadczenie w inżynierii chemicznej czy inżynierii materiałowej jest przydatne w opracowywaniu innowacyjnych rozwiązań technologicznych. Prowadzimy badania nad różnymi formułami leków, które mogą być stosowane w przezskórnym podawaniu. Opracowujemy nowe formulacje oraz nośniki leków, takich jak celuloza bakteryjna, które mogą zwiększyć skuteczność przenikania leku przez skórę. Analizujemy bezpieczeństwo i tolerancję takich systemów podawania, przeprowadzając testy na modelach in vitro i ex vivo. ZUT dysponuje wysoce wykwalifikowaną kadrą oraz aparaturą badawczą do realizacji niniejszego projektu.

Jak przeprowadzane są badania dyfuzji transdermalnej?

Prof. Anna Nowak: Wykorzystujemy Komorę Dyfuzyjzną Franza. Ten system do badania dyfuzji transdermalnej składa się z sześciu pionowych komór dyfuzyjnych. W komorze akceptorowej umieszczamy np. roztwór leku, plaster czy podłoże farmaceutyczne, w komorze donorowej – roztwór buforowy o pH 7,4, do którego przenikają substancje aktywne. Skóra znajduje się pomiędzy tymi komorami. Przenikanie związków może przebiegać z różną intensywnością. Jeżeli substancja wnika w głąb naskórka – mamy do czynienia z absorbcją, jeżeli przenika w głąb skóry – z penetracją. Natomiast przenikanie poniżej skóry – to na czym nam najbardziej zależy – to resorpcja.

Magnetoterapia wykorzystywana jest głównie w fizjoterapii. Na czym polega wspomaganie polem magnetycznym w przypadku przezskórnego podawania leków?

Prof. Rafał Rakoczy: Odpowiednio dobrane pole elektromagnetyczne ma za zadanie zwiększyć przepuszczalność skóry. Może powodować tymczasowe zmiany w strukturze warstwy rogowej naskórka, co umożliwia lepsze przenikanie molekuł leku. Dodatkowo wpływa to na poprawę wchłaniania leku w głębsze warstwy skóry oraz zwiększenie jego biodostępności. Dotychczasowe badania wykazały, że pole elektromagnetyczne oddziałuje również na postać krystaliczną substancji aktywnej, co znacząco wpływa na takie właściwości substancji jak rozpuszczalność czy lipofilowość, a tym samym biodostępność leku. Pracujemy nad wyjaśnieniem mechanizmów intensyfikacji przenikalności leków przez skórę. Spodziewamy się, że będzie to wypadkowa kilku sposobów działania.

Jakie substancje są poddawane badaniom w ramach projektu?

Prof. Anna Nowak: Badamy substancje przeciwzapalne: ibuprofen, ketoprofen, flurbiprofen, naproksen oraz kwas salicylowy. Okazuje się, że w postaci plastra nie tracą one swoich właściwości, mogą tak samo wnikać w skórę jak np. maści czy żelu. Warto zaznaczyć, że nie wszystkie leki dobrze przenikają przez skórę. To jest kwestia samej cząsteczki: duże cząsteczki znacznie trudniej „przechodzą” przez skórę. Dlatego prowadzone przez nas badania mają na celu wspomaganie przenikania substancji aktywnych.

Skóra jako naturalna bariera ochronna naszego organizmu chroni przed wnikaniem różnych substancji. Nasze badania dążą do możliwości kontrolowanego uwalniania i przenikania substancji aktywnej, dozowania leku w odpowiedniej dawce.

Na jakim etapie jest obecnie projekt? Jakich efektów się spodziewacie?

Prof. Rafał Rakoczy: Projekt realizowany jest od lutego tego roku. Obecnie znajduje się na etapie zaawansowanych badań laboratoryjnych. Osiągnęliśmy już wstępne wyniki dotyczące efektywności różnych pól elektromagnetycznych w zwiększaniu przenikalności skóry oraz skuteczności nowych formuł leków. Zakończenie projektu jest przewidziane na koniec stycznia 2027 roku. Spodziewamy się, że wyniki badań pozwolą na opracowanie skutecznych i bezpiecznych systemów przezskórnego podawania leków, które będą mogły być zastosowane w leczeniu różnych schorzeń. Planujemy kontynuację tego projektu w ramach badań aplikacyjnych, aby w przyszłości tego typu systemy znalazły realne zastosowanie.

Prof. Anna Nowak: Przed nami jeszcze długa droga, ponieważ nasze badania są badaniami wstępnymi. Jednak mamy nadzieję, że za jakiś czas zaowocują przełożeniem na praktykę szczególnie dla osób, u których podanie leków doustnie jest utrudnione, bądź z różnych powodów niemożliwe.

Jakie kolejne wyzwania przed Państwem? Połączycie siły?

Prof. Rafał Rakoczy: W przyszłości należy postawić na projekty interdyscyplinarne, które będą miały potencjał badawczo-rozwojowy, będą początkiem opracowywania innowacyjnych technologii służących dla dobra ludzkości.

Prof. Anna Nowak: W pełni podzielam opinię Pana Profesora o kierunkach dalszej, interdyscyplinarnej współpracy. Nauka to pasja. Gdy spotykają się przedstawiciele odmiennych dyscyplin, których ta pasja tak samo łączy, nie ma innej opcji, aby po ciężkiej, wspólnej pracy nie powstały ciekawe, inspirujące i ważne społecznie wyniki.

Dr hab. n. zdr. Anna Nowak jest profesorem Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego, pracuje w Katedrze i Zakładzie Chemii Kosmetycznej i Farmaceutycznej PUM.

Prof. dr. hab. inż. Rafał Rakoczy jest dziekanem Wydziału Technologii i Inżynierii Chemicznej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.