Mniejsza tabletka i dłuższe uwalnianie leku dzięki polimerom w kształcie gwiazdy

O nowych polimerach, które będzie można dodawać do leków o długotrwałym procesie uwalniania substancji czynnej opowiada serwisowi Nauka w Polsce dr Izabela Zaborniak z Politechniki Rzeszowskiej, laureatka konkursu LIDER NCBR. Sukces jej projektu może oznaczać poprawę komfortu pacjentów – zwłaszcza dzieci i osób starszych. Polimery spełnią niezbędne funkcje, ale będzie je można zastosować w mniejszej ilości niż obecnie stosowane dodatki. Mniej substancji pomocniczych to obniżone koszty produkcji tych leków.

Chemiczka wraz z utworzonym przez siebie zespołem pracuje nad polimerami w kształcie gwiazdy lub szczotki. Rdzeniem takiej substancji będzie cukier kuchenny, otoczony ośmioma ramionami zbudowanymi z różnych składników chemicznych. Uzyskane polimery będą używane jako dodatki do leków, w których substancja czynna uwalniana jest w sposób kontrolowany w różnych częściach układu pokarmowego dzięki zastosowaniu polimerów jonowych. Dodatkowo, stosowanie polimerów niejonowych wpływa na właściwości fizykochemiczne materiału, zwiększa zgodność z organizmem i kontroluje, jak szybko lek się rozpuszcza.

„Obecnie w farmakologii bardziej skupiamy się na poprawie sposobu podawania leków niż na poszukiwaniu nowych substancji czynnych. Terapię można optymalizować poprzez zmianę postaci leku, wykorzystując już dostępne substancje czynne. Modyfikacje w technologii uwalniania substancji leczniczej pozwalają na uzyskanie leków o różnych działaniach – zarówno szybko, jak i długotrwale działających” – mówi dr Zaborniak.

Jak wyjaśnia chemiczka, leki o kontrolowanym uwalnianiu, zdefiniowane przez Europejską Agencję Leków (EMA), różnią się od tych, które podawane są w sposób konwencjonalny. Modyfikacje wpływają na szybkość, profil lub miejsce uwalniania substancji aktywnej. Na przykład tabletki dojelitowe o opóźnionym uwalnianiu uwalniają substancję nie tylko w żołądku, ale także w jelicie, a tabletki o przedłużonym uwalnianiu umożliwiają stopniowe wchłanianie przez wiele godzin.

Leki w nowej formie nie wymagają częstego przyjmowania. Jest to ważne zwłaszcza dla osób starszych, które przyjmują wiele leków jednocześnie i mogą zapominać o kolejnej dawce. Choć dawka leku o przedłużonym uwalnianiu jest większa niż tradycyjnego preparatu, stosuje się ją zazwyczaj tylko raz dziennie. Niepożądane skutki uboczne są minimalne dzięki utrzymaniu równomiernego stężenia substancji aktywnej w organizmie.

Jednak problemem może być duża wielkość takich leków. Dzieci i seniorzy mogą mieć kłopot z zażywaniem dużych tabletek, co może prowadzić do zaprzestania leczenia.

W projekcie LIDER naukowcy pracują na modelowych preparatach o przedłużonym i opóźnionym uwalnianiu. Substancje pomocnicze stanowią tu odpowiednio 32 proc. i 68 proc. masy tabletki. Aby zwiększyć efektywność i skoncentrować substancję czynną, badacze planują wykorzystać właśnie rozgałęzione polimery.

Gwiaździste polimery zawierają substancję pochodzenia naturalnego i posiadają osiem łańcuchów polimerowych z wieloma reaktywnymi grupami funkcyjnymi. Ich zastosowanie może potencjalnie zmniejszyć ilość substancji pomocniczych w tabletce, a co za tym idzie - jej masę. Naukowcy spodziewają się nawet dwukrotnej redukcji substancji pomocniczych w modelowych lekach.

Jak podkreśla dr Zaborniak, wybór techniki syntezy polimerów nie jest przypadkowy, a ich precyzyjnie zdefiniowana struktura jest kluczowa w farmakologii. Równowaga farmaceutyczna i biologiczna produktu leczniczego wymaga jednorodności i powtarzalności wytwarzania partii polimerów. To jest warunek dopuszczenia odtwórczego produktu leczniczego na rynek.

„Różnice w składzie substancji pomocniczych, wynikające z braku kontroli nad procesem wytwarzania polimeru rozgałęzionego, mogą wpływać na biodostępność, a zatem skuteczność leku. Dlatego synteza takich polimerów wymaga zastosowania technologii umożliwiającej uzyskiwanie precyzyjnych struktur w sposób powtarzalny” – tłumaczy badaczka.

Kontrolowaną syntezę polimerów rozgałęzionych, w tym gwiaździstych o rdzeniu pochodzenia naturalnego, umożliwia metoda zwana polimeryzacją rodnikową z przeniesieniem atomu (ATRP).

Dr Zaborniak zdobywała doświadczenie w tej technice polimeryzacji w trakcie pracy doktorskiej oraz badań w grupie prof. Pawła Chmielarza na Politechnice Rzeszowskiej. Odbyła też m.in. trzymiesięczny staż w grupie badawczej prof. Krzysztofa Matyjaszewskiego w Carnegie Mellon University (USA), gdzie opracowano metodę ATRP. Obecnie rozwija tę metodę w kierunku proekologicznym. Badaczka zaznacza, że uzyskanie kontrolowanej struktury polimerów przy użyciu tradycyjnych metod polimeryzacji rodnikowej jest trudne, zwłaszcza w przypadku nietypowych architektur, takich jak topologia gwiazdy czy szczotki.

Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ bar/