Zespół naukowców koordynowany przez dyrektora Śląskiego Międzyuczelnianego Centrum Edukacji i Badań Interdyscyplinarnychw Chorzowie prof. zw. dr. hab. Mariana Palucha od wielu lat prowadzi intensywne badania nad lekami „przyszłości”. Zgodnie z założeniami nowe substancje powinny nie tylko działać szybciej oraz skuteczniej, ale także być bezpieczniejsze dla organizmu ludzkiego od tych, które obecnie są dostępne na rynku farmaceutycznym. Naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego opracowali i opatentowali sposób otrzymywania wysoce fizycznie stabilnej, amorficznej formy tadalafilu – leku stosowanego u mężczyzn z zaburzeniami erekcji.
Jak wyjaśnia prof. Marian Paluch, ponad 90% substancji aktywnych zawartych w produktach leczniczych o stałej postaci, tj. w tabletkach czy w kapsułkach, to substancje krystaliczne. Leki w takiej krystalicznej formie – ze względu na uporządkowaną strukturę wewnętrzną – bardzo często charakteryzują się słabą rozpuszczalnością w wodzie, co z kolei niezwykle często przekłada się na ich niską biodostępność. Dlatego właśnie poszukuje się metod mających na celu poprawę rozpuszczalności obecnie znanych i stosowanych farmaceutyków. Według badaczy z Uniwersytetu Śląskiego alternatywą dla słabo rozpuszczalnych, krystalicznych substancji jest ich nowa postać uzyskana w wyniku procesu amorfizacji.
Substancje amorficzne, będąc ciałami stałymi, charakteryzują się budową wewnętrzną, która bardziej przypomina ciecze – tworzone są bowiem przez chaotycznie rozmieszczone molekuły. Brak wewnętrznego uporządkowania sprawia, że energia swobodna takiego układu jest wyższa niż w przypadku kryształu, dzięki temu amorficzne substancje znacznie lepiej rozpuszczają się w wodzie, co ma kluczowe znaczenie dla farmacji. – Przekształcając krystaliczną substancję aktywną do formy amorficznej, jesteśmy w stanie otrzymać produkt znacznie lepiej przyswajalny od materiału początkowego – mówi prof. Marian Paluch. Jak dodaje, wyższa biodostępność leku wynikająca jedynie ze zmiany formy substancji leczniczej może przyczynić się do redukcji dawki leku, jaką należy podać pacjentowi, aby uzyskać oczekiwany efekt terapeutyczny. W związku z tym spodziewać się można mniejszej liczby skutków ubocznych powiązanych z niewchłoniętą z przewodu pokarmowego i zalegającą w nim częścią substancji czynnej. Będąc transportowaną przez kolejne odcinki układu pokarmowego, substancja ta może działać drażniąco, powodować powstawanie polipów czy zaburzać działanie flory bakteryjnej. Co więcej, redukcja dawki może przyczynić się również do ograniczenia zanieczyszczania środowiska naturalnego substancjami, których organizm człowieka nie przyswoił, co w przypadku leków ma ogromne znaczenie.
Jednym z ograniczeń amorficznych farmaceutyków jest ich termodynamiczna niestabilność. Oznacza to, że wraz z upływem czasu mogą ulec rekrystalizacji. W wyniku tego procesu tracą swoje cenne właściwości. Innymi słowy, jeśli firma farmaceutyczna wyprodukuje lek, w którym substancja lecznicza w postaci amorficznej z czasem ulegnie krystalizacji, nie tylko pogorszy się jej przyswajalność, lecz także dawka leku okaże się niewystarczająca do wyleczenia chorego. Dlatego właśnie w przypadku amorficznych farmaceutyków niezbędne są badania mające na celu określenie ich fizycznej stabilności. – Aby substancja czynna w formie amorficznej mogła wejść na rynek, musi być fizycznie stabilna przez minimum trzy lata – wyjaśnia dr hab. prof. UŚ Kamil Kamiński z Zakładu Biofizyki i Fizyki Molekularnej UŚ.
W związku z tym jednym z głównych zadań, przed którymi stanęli naukowcy zajmujący się tadalafilem, było opracowanie sposobu otrzymywania jego amorficznej formy, która wykazywałaby wysoką fizykochemiczną stabilność. – Wiedzieliśmy, że tadalafil jest słabo rozpuszczalny w wodzie, dlatego poddaliśmy go procesowi amorfizacji. Kluczowy okazał się wybór metody. Substancje krystaliczne mogą być poddawane procesowi topienia, suszenia rozpyłowego, kompresji czy liofilizacji. Nasz zespół postanowił jednak zastosować metody mielenia tego leku w temperaturze pokojowej oraz temperaturze ciekłego azotu (około −200°C) – mówi prof. Marian Paluch. – W literaturze naukowej dominuje przekonanie, iż dzięki tej metodzie uzyskuje się najmniej stabilne fizykochemicznie substancje amorficzne. Tymczasem okazało się, że otrzymaliśmy zaskakująco stabilną substancję leczniczą, co pozwala myśleć o wprowadzeniu jej na rynek farmaceutyczny – dodaje dyrektor ŚMCEBI.
Proces otrzymywania amorficznej formy tadalafilu, według opatentowanej metody, jest również stosunkowo tani. Mielenie związku należy bowiem do jednej z najmniej kosztochłonnych metod uzyskiwania form amorficznych oraz nie wymaga stosowania innych substancji, takich jak na przykład rozpuszczalniki. – Dzięki zastosowanym rozwiązaniom otrzymujemy czysty, stabilny związek, który łatwo można przetworzyć, by nadać mu końcową postać leku, na przykład formę tabletki. Stabilność, znakomita przyswajalność oraz niskie koszty produkcji amorficznej postaci tadalafilu wróżą wysoki potencjał aplikacyjności opatentowanego rozwiązania – podsumowuje prof. Kamil Kamiński.
Autorami wynalazku są pracownicy Zakładu Biofizyki i Fizyki Molekularnej: prof. zw. dr hab. Marian Paluch (kierownik jednostki), dr hab. prof. UŚ Kamil Kamiński i dr Karolina Adrjanowicz, a także dr Daniel Żakowiecki reprezentujący firmę Polpharma oraz mgr Irena Gruszka z Instytutu Fizyki UŚ i dr inż. Łukasz Hawełek z Instytutu Metali Nieżelaznych.
Małgorzata Kłoskowicz | Sekcja Prasowa UŚ
fot. Sekcja Prasowa UŚ