Modelowanie molekularne z wykorzystaniem komputerów o ogromnych mocach obliczeniowych to obecnie najlepszy sposób chemików na projektowanie nośników leków.

Właśnie taką metodę do badania właściwości hydrożeli wykorzystują też studenci Politechniki Wrocławskiej z koła Biochemistry and Nanophysics Group (BANG). Uczestniczą oni w grancie dr Karoliny Labus i dr. Łukasza Radosińskiego, w którym odpowiadają za opracowanie metodologii otrzymania wirtualnych modeli hydrożeli.

Hydrożele mają strukturę bardzo podobną do naturalnego środowiska komórek i tkanek. Dlatego są wyjątkowo efektywnymi nośnikami leków, a także stosowane są jako opatrunki, materiały stomatologiczne, elementy implantów. Są podstawowym „budulcem” szkieletu w regeneracji tkanek czy przy tworzeniu np. soczewek kontaktowych nowej generacji.

Ponieważ hydrożele mają dużo pustej przestrzeni, wykorzystuje się je również jako suberabsorbenty, potrafiące chłonąć duże ilości wody.

 "Studentom z koła BANG jako drugiej grupie badawczej na świecie udało się stworzyć wirtualny model molekularny hydrożelu żelatynowego" - informuje Politechnika Wrocławska. Dokonała tego grupa kierowana przez należącego do koła BANG Kubę Wojciechowskiego.

Praca studentów wymagała wielu obliczeń z użyciem komputerów o dużej mocy. "Żelatyna jest bardzo skomplikowanym polimerem, trudnym w modelowaniu. Zaproponowana przez studenta metoda jest zdecydowanie szybsza i użyteczniejsza od dotychczas stosowanych" - informuje wrocławska uczelnia.

 Za pomocą odpowiednich programów studenci projektują konkretną cząsteczkę, rozbudowują ją, a potem przeprowadzają symulację. Przykładają odpowiednie siły, z którymi ta struktura zmierzyłaby się w środowisku naturalnym; sprawdzają, jak model zachowuje się przy określonych modyfikacjach i w czasie mieszania z innymi polimerami. Program sam wszystko przelicza i pokazuje, jak w konkretnej sytuacji zachowuje się dana cząsteczka, czy np. szybko nie ulegnie rozpadowi.

 - Zbudowaliśmy model składający się z aminokwasów prostych, na którym możemy teraz testować możliwość wyznaczania różnorodnych właściwości materiałowych takiego hydrożelu" – wyjaśnia w uczelnianym komunikacie Dawid Capała z koła BANG.

- Wyniki otrzymujemy już po kilku godzinach, w przypadku bardziej skomplikowanych układów obliczenia mogą trwać nawet kilka miesięcy, a to i tak jest znacznie mniej niż badania prowadzone tradycyjnymi metodami w laboratorium, z wykorzystaniem kosztownych odczynników - dodaje studentka Politechniki Wrocławskiej Ewa Białek.

Dawid Capała wyjaśnia, że ich praca polega na zbadaniu struktury, a potem nadaniu jej oczekiwanych właściwości.

- Projektujemy określone działania tej cząsteczki. Jeżeli będzie ona wyposażona w lek przeciwbólowy, to ma on uwolnić się w konkretnym miejscu, w dostosowanej ilości - tłumaczy Capała.

Dzięki temu wszczepiony lek, uwalniałby się stopniowo, nie szkodziłby całemu organizmowi, a działał w odpowiednim chorobowo zmienionym miejscu. Jest to szczególnie istotne np. w chorobach nowotworowych, w których tzw. terapia celowana może być ogromną szansą na spowolnienie rozwoju choroby.

 Więcej: PAP-Nauka w Polsce

 

• LEKI