„Symulacje komputerowe struktury i właściwości układów

„Symulacje komputerowe struktury i właściwości układów
nanostrukturalnych zawierających nanocząsteczki magnetyczne”
Tomasz Piotr Warzocha
[email protected]
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie,
Wydział Chemii, Zakład Chemii Teoretycznej
Działaniom terapeutycznym większości leków towarzyszą działania niepożądane.
Najbardziej obiecującym sposobem ograniczenia negatywnych skutków stosowania
farmaceutyka jest jego dostarczenie do miejsca, w którym jest on potrzebny, w taki sposób,
by jak najbardziej ograniczyć jego kontakt ze zdrowymi komórkami. Szczególne znaczenie
ma to w przypadku leczenia nowotworu (chemioterapii), gdzie wykorzystywana jest m.in.
cisplatyna, która ma działanie cytostatyczne. Niszczy ona komórki, które szybko się dzielą –
oznacza to, że poza komórkami rakowymi uszkadzane są również zdrowe komórki szpiku
kostnego, błony śluzowe czy też komórki włosów. Stąd też takie działania niepożądane jak
łysienie, anemia, nudności i wymioty.
Już w latach siedemdziesiątych XX w. rozpoczęto badania nad transportem leków
mające na celu stworzenie odpowiednich nośników (wektorów) leków. Taki idealny wektor
musi spełniać kilka warunków: możliwość kierowanego transportu, kontrolowane uwalnianie
leku, niska cytotoksyczność nośnika, duża pojemność na czynniki aktywne, izolacja leku od
otoczenia i możliwość transportu cząsteczek hydrofobowych. W literaturze można znaleźć
bardzo wiele ciekawych propozycji układów pełniących rolę wektora leków takich jak
nanocząstki magnetyczne, nanorurki węglowe czy też magnetyczne liposomy, ale żadna z
nich nie spełnia wszystkich wymienionych wyżej wymagań. Połączenie właściwości
niektórych z nich mogłoby doprowadzić do stworzenia idealnego nanonośnika.
Zaproponowaliśmy
nanorurki
węglowej
magnetycznie
oraz
dwóch
kontrolowaną
nanocząsteczek
nanokapsułkę,
magnetycznych
zbudowaną
z
kowalencyjnie
przyłączonych do jej końców. Obecny stan wiedzy w dziedzinie nanomateriałów umożliwia
stworzenie takiej struktury, zarówno nanorurki jak i nanocząsteczki można sfunkcjonalizować
w kontrolowany sposób. Taka nanokapsułka łączyłaby dużą pojemność absorpcyjną
cechującą nanorurki węglowe z możliwością kontrolowania zachowania nanocząsteczek
magnetycznych za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego, co pozwoliłoby na wybór
miejsca akumulacji nośników leku a następnie kontrolowane uwalnianie substancji
terapeutycznych.
Rozpoczęte badania mają na celu optymalizację struktury takiego nanopojemnika oraz
określenie warunków, w których dochodzi do otwarcia/zamknięcia struktury. Stosowanie do
tego celu metod symulacji komputerowych pozwala na dokonanie tego bez konieczności
kosztownej i czasochłonnej syntezy zaproponowanego wektora. Zoptymalizowanie struktury
nanokapsułki pozwoli na zaproponowanie drogi jej syntezy bez angażowania dużych
kosztów. Co więcej, wiedza o jej zachowaniu w różnych warunkach pozwoli na przewidzenie
jej stosowalności jako nośnika odpowiednich farmaceutyków w leczeniu konkretnych
schorzeń. W tym momencie najbardziej obiecujące wydaje się być zastosowanie takiego
nośnika w terapii antynowotworowej, gdyż stosowane tam substancje stanowią poważne
zagrożenie dla reszty organizmu. Ale również inne schorzenia, gdzie istotne jest dostarczenie
leku do konkretnego miejsca, mogą być efektywniej leczone, dzięki ograniczeniu efektów
niepożądanych oraz zmniejszeniu dawek lekarstwa przez zastosowanie takiego nośnika leków
jak ten, którego badaniu poświęcona jest moja praca doktorska.