Nową, bezpieczną i skuteczną, metodę usuwania narkotyków z organizmu odkryli naukowcy Politechniki Krakowskiej we współpracy z badaczami z innych polskich ośrodków naukowych - z Krakowa i Lublina. Proponują użycie sieci metaloorganicznych (Metal Organic Frameworks, MOF) jako nośników leków z grupy tzw. β-blokerów, stosowanych do detoksykacji organizmu z substancji odurzających. Efekty swoich prac nad innowacyjnym sposobem podawania propranololu przy przedawkowaniu mefedronu zespół badaczy, kierowany przez prof. PK Przemysława Jodłowskiego z krakowskiej Politechniki, opisał na łamach prestiżowego czasopisma „Chemical Engineering Journal”.
Uzależnienia od środków odurzających stały się niebezpieczną chorobą XXI w, a dotykają zwłaszcza młodych ludzi. Szczególnie groźną substancją odurzającą jest mefedron. Związek, zaliczany do grupy syntetycznych katynonów, swoją budową i efektem działania naśladuje amfetaminę. Choć został zdelegalizowany w 2010 r. pozostaje popularny w nielegalnym obrocie z powodu stosunkowo niskiej ceny i łatwej dostępności na czarnym rynku. Jego przedawkowanie może tymczasem prowadzić do bardzo poważnych zagrożeń dla zdrowia, a nawet życia.
Jak ratować pacjenta z objawami przedawkowania tego narkotyku? Nauka zaproponowała tu medycynie m.in. rozwiązanie oparte na obserwacji objawów, wywoływanych przez zażycie mefedronu, takich np. jak wzrost ciśnienia krwi. U chorych z nadciśnieniem stosuje się standardowo leki z grupy tzw. β-blokerów, które działają jako antagoniści receptorów β-adrenergicznych, powodując obniżenie ciśnienia krwi oraz rytmu serca. Leki z tej samej grupy, np. propranolol, powszechnie używany w przypadku zaburzeń rytmu serca, można wykorzystać także do detoksykacji po zatruciu narkotykiem. - Problemem do rozwiązania w kontekście użycia leków z grupy β-blokerów przy zatruciu organizmu mefedronem było znalezienie odpowiedniego nośnika, który uwalniałby lek bezpiecznie i skutecznie – czyli stopniowo i kierunkowo, wykluczając przy tym efekt pierwszego przejścia leku. Ten efekt powoduje eliminację leku z organizmu (na drodze procesów metabolicznych przebiegających np. w błonie śluzowej jelit i wątrobie)przed jego dostaniem się do krążenia ogólnoustrojowego - mówi dr hab. inż. Przemysław Jodłowski, prof. PK z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej.
Pod jego kierunkiem interdyscyplinarny zespół badaczy (Politechniki Krakowskiej, UJ, AGH, Uniwersytetu Medycznego w Lublinie oraz Instytutu Mechaniki Górotworu PAN) opracował skuteczny i innowacyjny system detoksykacji organizmu, rozwiązujący te pułapki. Naukowcy prace prowadzili w ramach projektu pn. „Nowoczesne materiały oparte o sieci metaloorganiczne do usuwania substancji psychoaktywnych – synteza, charakterystyka chemiczna, toksyczność i efektywność w badaniach in vitro i in vivo”. Projekt sfinansowało Narodowe Centrum Nauki w konkursie OPUS 22.
Prof. Przemysław Jodłowski wyjaśnia: - Obecne metody odtruwania organizmu polegają głównie na oczyszczaniu go poprzez stopniowe wypłukiwanie z niego toksyn, przy użyciu dożylnie podawanych środków. Należy jednak pamiętać, że szybkie usuwanie narkotyków może prowadzić do silnych reakcji organizmu, mogących się objawiać się np. arytmią serca czy atakami padaczki. Nasz pomysł polega na użyciu sieci metaloorganicznych do usuwania narkotyków z organizmu. Dzięki charakterystyce takich sieci można uniknąć nagłej reakcji organizmu na podawanie odtrutki. Zastosowanie sieci metaloorganicznych – dzięki możliwości ich modyfikacji – pozwala na kontrolowaną adsorpcję narkotyków oraz kontrolowane podawanie leków z równoczesnym wydzielaniem antidotum na zatrucie organizmu.
MOF-y, czyli sieci metaloorganiczne, są substancjami posiadającymi strukturę jedno, dwu lub trójwymiarową w zależności od materiałów zastosowanych do ich budowy. Składają się z jonów metali, które połączone są ze sobą przez organiczne ligandy, tworząc strukturę krystaliczną. Materiały te mają zastosowanie w wielu dziedzinach – od medycyny (podawanie leków, obrazowanie tomograficzne) po katalizę, znakowanie czy adsorpcję gazów. Innowacyjne podejście, zaproponowane przez zespół pod kierunkiem prof. Przemysława Jodłowskiego, przenosi naukę o sieciach metaloorganicznych na nowy, wyższy poziom i otwiera wiele potencjalnych zastosowań medycznych. Szerokie kompetencje naukowe badaczy z zespołu prof. Jodłowskiego pozwoliły na dokładną charakterystykę materiałów, poszerzoną o obliczenia teoretyczne i przede wszystkim badania biologiczne. Wyniki prac badawczych potwierdziły, że szkielet metaloorganiczny posłużyć może jako nośnik leku eliminującego efekty nadużycia mefedronu oraz jako adsorbent tego narkotyku.
Artykuł na temat nowatorskich polskich badań pt. „Metal-organic frameworks for efficient mephedrone detoxification or supervised withdrawal – synthesis, characterisation and in vivo studies” ukazał się w prestiżowym czasopiśmie „Chemical Engineering Journal”. Dr hab. inż. Przemysław Jodłowski, prof. PK, kierownik projektu finansowanego przez NCN, podkreśla, że badania realizowane w jego ramach są możliwe dzięki zaangażowaniu ekspertów różnych dziedzin z kilku prestiżowych instytucji naukowych. W projekcie – poza Wydziałem Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej – udział biorą: Uniwersytet Medyczny w Lublinie, Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Członkami zespołu są: dr hab. inż. Przemysław Jodłowski, prof. PK, dr inż. Grzegorz Kurowski, mgr inż. Klaudia Dymek, mgr inż. Kornelia Hyjek, dr inż. Paweł Śliwa – wszyscy z Politechniki Krakowskiej, a także dr hab. n farm. Barbara Budzyńska, prof. UML, dr n med. Anna Boguszewska-Czubara, mgr Olga Wronikowska-Denysiuk – Uniwersytet Medyczny w Lublinie, prof. dr hab. Witold Piskorz z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, prof. dr hab. inż. Maciej Sitarz, dr hab. inż. Magdalena Szumera, prof. AGH, dr inż. Piotr Jeleń (Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH), mgr inż. Aleksandra Gajda (Instytut Mechaniki Górotworu PAN).
Naukowcy z PK i współpracujący z nimi eksperci z innych ośrodków będą rozwijać swoją innowacyjną metodę oraz przechodzić następne etapy zmierzające do wprowadzenia jej w medycynie. Mają nadzieję, że finałem ich prac będzie lek (w postaci prostego w użyciu proszku), który wspomoże walkę z jednym z palących problemów współczesności.
inf./fot. Politechnika Krakowska
