Publikacja w Chemical Communications (2025)

23 09 2025

Badacze z Uniwersytetu Warszawskiego,  z Wydziału Chemii (zespół prof. Agaty Michalskiej i prof. Krzysztofa Maksymiuka we współpracy z dr. hab. Piotrem Piątkiem, z udziałem dr Doroty Buczyńskiej, dr Emilii Stelmach i dr Justyny Kalisz) oraz z Wydziału Biologii (dr Bohdan Paterczyk) opublikowali w czasopiśmie Chemical Communications artykuł pt. „Towards drug delivery systems triggered by ion-selective interactions” (https://doi.org/10.1039/d5cc00636h).

Zespół zaproponował nowatorski układ kontrolowanego uwalniania leków w obecności wybranego jonu (jonu wyzwalającego), inspirowany zasadą działania selektywnych sensorów jonów. W procesie tym kluczową rolę odgrywa jonofor, czyli związek organiczny selektywnie wiążący się z jonami wywołującymi uwalnianie leku. Lek – kation tworzący parę jonową z anionem organicznym są wprowadzane razem z jonoforem (selektywnie wiążącym jon wyzwalający uwalnianie leku) i innymi składnikami do organicznej matrycy polimerowej która może mieć. formę np. membrany czy układu (maty) nanowłókien. Wybrane jony wyzwalające obecne w roztworze mogą samorzutnie wnikać do matrycy polimerowej z uwagi na duże powinowactwo do jonoforu. Powstawanie kompleksu jonu wyzwalającego z jonoforem skutkuje uwolnieniem jonu leku z fazy polimeru dla zachowania elektroobojętności. W odróżnieniu od innych systemów dozowania leków, w proponowanym układzie można wykorzystywać różne jony wyzwalające (np. jony potasu) dzięki doborowi odpowiedniego jonoforu.

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem warstw polimerowych oraz mat z nanowłókien polimerowych otrzymanych metodą elektroprzędzenia, zawierających jako modelową substancję leczniczą kation błękitu metylenowego oraz jonofor selektywny dla jonów potasu – walinomycynę. Przeprowadzone badania wykazały, że:

• system jest selektywny, uwalnia lek wyłącznie w obecności jonów potasu, podczas gdy w obecności innych podobnych jonów, np. jonów sodu, kationy leku nie są uwalniane,
• szybkość i ilość uwalnianej substancji można regulować stężeniem jonów wyzwalających oraz formatem matrycy polimerowej,
• nanowłókna umożliwiają szybsze i bardziej precyzyjne uwalnianie leku niż klasyczne membrany polimerowe, również przy bardzo niskich stężeniach jonów potasu.

Najważniejsze wnioski:

• zaprezentowany system pozwala na selektywne i kontrolowane uwalnianie leków w odpowiedzi na obecność określonych jonów,
• zastosowanie mat z nanowłókien znacząco zwiększa efektywność i czułość metody,
• metoda otwiera nowe perspektywy dla tworzenia inteligentnych systemów dostarczania leków zależnych od obecności wybranych jonów w środowisku biologicznym.

Prezentowana praca stanowi przełomowy krok w kierunku projektowania biomateriałów terapeutycznych, które reagują na specyficzne bodźce chemiczne w otoczeniu pacjenta – dzięki temu może znaleźć zastosowanie m.in. w medycynie spersonalizowanej.

Więcej szczegółów: https://doi.org/10.1039/d5cc00636h