„Hiszek benne, hogy a kutatásom fontos és értékteremtő vállalkozás”

Biohatóanyag-tartalmú gyógyszerek hatékony és méretnövelt előállítását a világon úttörőként kutatja Vass Panna, a BMe Kutató Pályázat egyik nyertese.

 

„Bízom benne, hogy kutatásaim jövőbeli eredményeként segíthetem a különböző betegségekben szenvedők gyógyulását, betegségük kezelését vagy a kellemetlen tüneteik enyhítését” – fogalmazta meg tudományos tevékenységének távlati céljairól Vass Panna, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar (VBK) Szerves Kémia és Technológia Tanszékének, valamint a kar FirePharma Kutatócsoportjának tudományos segédmunkatársa, aki megosztott első helyezést ért el a „BMe Kutatói Pályázat” 2020-as felhívásán, azaz a Műegyetem e-pályázatán, a kiemelkedő kutatási területek interneten keresztül történő bemutatására kiírt felhíváson. Vass Panna arra vállalkozott, hogy egy gyógyszeriparban is alkalmazható módszert dolgozzon ki a hatékonyságuk miatt egyre többet alkalmazott, ám a különböző környezeti tényezőkre rendkívül érzékeny ún. biohatóanyagok szilárd formájának méretnövelt előállítására.

 

(A BMe Kutatói Pályázat további nyertese He Haijun, a GPK Polimertechnika Tanszékének PhD-hallgatója, aki Triboelektromos nanogenerátorokon (TENG) alapuló szenzorral ellátott, könnyen átlélegezhető és intelligens maszkszűrőt alkotott meg az emberi légzés monitorozásához. A fiatal kutatóval a bme.hu készített interjút – szerk.)

 

A BMe Kutatói Pályázat”  2010-ben Mihály György professzor, az Egyetemi Habilitációs Bizottság és Doktori Tanács (EHBDT) elnöke kezdeményezésére indult, és azóta minden évben megrendezett tudományos megmérettetés a műegyetemi fiatal kutatók számára.

Az EHBDT célja a pályázat kiírásával, hogy a BME kutatási eredményei közül a legkiemelkedőbbeket közérthetően prezentálva az e-felületen mindenki számára elérhetően láttassa, megmutatva ezzel a BME tudományos-technikai potenciálját. A felhívás további célja, hogy elősegítse a hazai ismeretterjesztést és az egyetem kutatási témáinak nemzetközi szinten történő nívós megjelenését is.

A pályázatra olyan doktori hallgatók adhatják be pályaműveiket, akik még nem töltötték be a 35. életévüket, valamint a benyújtás időpontjában még nem rendelkeznek PhD-fokozattal. Az egyéni pályaművek a témavezető jóváhagyásával és írásos ajánlásával adhatók be. Az értékelés során a legfontosabb szempontok az értekezés által képviselt tudományos, műszaki (művészeti) érték, a megfogalmazás színvonala és közérthetősége, valamint a várható vagy már megvalósult tartalom tudományos jelentősége.

„Az elmúlt 10 év tapasztalata, hogy a beérkező nagyszámú színvonalas pályázatok mindig nehéz helyzetbe hozzák a zsűrit, hogy a jók közül a legjobbakat válassza ki” – fogalmazott Nyulászi László, az EHBDT elnöke. A műegyetemi kutató felhívta a figyelmet, hogy a doktoranduszhallgatók számára szóló 2021-es ösztöndíjas pályázati kiírás - amely tartalmát tekintve a 2020-as feltételekkel megegyező felhívás - részletei jelenleg még véglegesítés alatt állnak, a pályázatok benyújtási határideje: 2021. július 5.

A 2020-as év BMe Kutatói Pályázat nyerteseinek listája az alábbi linken érhető el.

Az elmúlt években egyre nagyobb mértékben alkalmazzák a biohatóanyagokat a korszerű medicinák előállításához. Térnyerésüket bizonyítja, hogy 2018-ban a világ 20 legnagyobb árbevételt generáló gyógyszere közül 14 biohatóanyag-alapú volt. A biohatóanyagok éves forgalma 2017-ben 190 milliárd dollár volt, ám ezt a mértéket 2025-re már 500 milliárd dollárnál is többre prognosztizálják.

A biohatóanyagok számos betegség vagy tünetegyüttes kezelésében nagymértékű hatékonysággal kecsegtetnek, ám hátrányuk, hogy előállításuk és gyógyszeripari alkalmazásuk jelentős kihívás elé állítja a kutatókat. A korábban használt hagyományos hatóanyagokhoz képest sokkal komplexebb molekulák (pl. fehérjék vagy lehetnek akár egész sejtek is), ami miatt a környezet változásaira vagy külső behatásokra nagyon érzékenyek, könnyen degradálódnak (pl. vizes környezetben rendkívül instabilak), emiatt kíméletes előállítási és gyógyszeripari feldolgozási módszerek megalkotása szükséges ahhoz, hogy ezeket az érzékeny alapanyagokat hatékonyan be tudják vetni.

Vass Panna baktériumok szálképzéséről tart előadást egy nemzetközi konferencián.

„A biohatóanyagok különböző módszerekkel történő szárítása megoldást jelenthet a köztes alapanyagok vagy végtermékek stabilizálására, könnyebb kezelésére, szállítására és tárolására” – árult el részleteket a kutatásában tárgyalt problémakörről Vass Panna. Kifejtette, hogy az iparban gyakran alkalmazzák az ún. fagyasztva szárítás módszerét, ám ez az eljárás rendkívül alacsony hőmérsékleten megy végbe, ami károsíthatja a szélsőséges viszonyokra érzékeny biohatóanyagokat, időigényes, csak szakaszosan kivitelezhető, ráadásul nagyon drága technika a végrehajtáshoz szükséges berendezések és azok üzemeltetési költségei miatt. A díjazott műegyetemi kutató e módszer alternatívájaként kezdett kísérletezni az eredetileg textiliparban használt elektrosztatikus szálképzéssel, amely elődjeihez képest egy új, hatékony és kíméletes eljárásnak bizonyul biohatóanyagok szárítására. „A folyamat szobahőmérsékleten megy végbe és pillanatszerű szárítást tesz lehetővé, így ez egy rendkívül kíméletes, egyszerű, és alacsony energiaigényű, azaz olcsó eljárás, mely folyamatosan üzemeltethető” – érvelt a módszer mellett a biomérnök kutatónő, aki a folyamat továbbfejlesztésére vállalkozott. A világon elsőként kezdett foglalkozni biohatóanyagok elektrosztatikus szálképzéssel történő, méretnövelt előállításának lehetőségeivel. „A technológia hagyományos formája egy kis áteresztőképességű eljárás, amelyben az elektrosztatikusan tölthető oldatra nagy feszültséget kapcsolunk. Ennek hatására az oldatból kvázi ’kirepül’, kiválik egy szál formájú anyag a gyűjtőlemez irányába, ahol az oldószer elpárolgása után megjelenik a várt bioanyag szilárd formájának néhány grammja. Ez a mennyiség még nem vethető be ipari folyamatokban a különböző szárítási technikák alternatívájaként, ám ennek megoldásán dolgozom” – ismertette kísérlete gyakorlati oldalát Vass Panna.

A VBK FirePharma Kutatócsoportjának szakértői dolgozták ki az elektrosztatikus szálképzés méretnövelt változatát, a nagysebességű elektrosztatikus szálképzést, amelyet Panna a biohatóanyagok esetében kezdett el vizsgálni. Fehérjékkel, nukleinsavakkal és baktériumokkal kísérletezett: górcső alá vette a tejcukor-érzékenység kezelésére alkalmazott ß-galaktozidáz enzimet és a bél mikrobiomjának egyik fontos tagját, az anaerob Clostridium butyricum nevű baktériumot, amely a bélben vajsavat termelve bizonyítottan gyulladáscsökkentő hatású.

A hatóanyagot tartalmazó nanoszálak vízben rendkívül gyorsan feloldódnak, ami óriási előny a gyógyszeriparban.

A díjazott kutatónő végül sikerrel járt az elektrosztatikus szálképzés módszerével a szobahőmérsékleten végrehajtott szárítás terén vizes polimeres és polimermentes rendszerek esetében. Ugyancsak sikereket ért el a termelékenység növelésében: a legjobb eredménye 270 g/óra volt, ami 300-szor nagyobb, mint a hagyományos szálképzési metódusokkal elérhető mérték. Kísérletei eredményeként egy „vattacukorhoz” hasonló állagú nanoszálas anyag jött létre, amelynek egyik jellemzője, hogy folyadékban pillanatok alatt feloldódik. Panna arra vállalkozott, hogy tablettában alkalmazható őrleménnyé aprítja az előállított biohatóanyag-tartalmú szálakat szita felhasználásával, kalapácsos malommal és oszcilláló őrlővel. Az őrölt szálakat különböző segédanyagokkal keverte, majd direkt préseléssel tablettákat állított elő, a mintákat pedig zárt tárolóban hosszú távú, 6-12 hónapos stabilitási és anyagminőségi tesztnek vetette alá. A górcső alá vett baktériumtípus életképességét telepképző egységek mérésével, míg a vizsgált enzim aktivitását pedig egy, az enzim által katalizált reakció nyomon követésével elemezte. Mindkét minta esetében a 4 Celsius fokon, illetve a szobahőmérsékleten történt egy éves megfigyelést követően pozitív következtetésre jutott: mindkét anyag megőrizte eredeti tulajdonságai nagy részét, és még 12 hónap után is terápiás potenciállal bírt, így hosszú távon alkalmas lehet szájon át bevehető gyógyszerek alapanyagként történő alkalmazásához.

„Közös munkánk során Panna bizonyította, hogy kiváló és motivált szakember. Ezért nem volt meglepetés számomra, hogy első helyezést ért el a BMe Kutatói Pályázaton, ami természetesen nekem, mint témavezetőnek és az egész kutatócsoportnak is nagy elismerés” – fogalmazott Csontos István, a BME VBK Szerves Kémia és Technológia Tanszékének adjunktusa, a kitüntetett kutató mentora. „Egy ilyen díj elnyerése megerősítése annak, hogy egy fiatal kutató jó úton halad a szakmai pályán és újabb lendületet ad a további munkájához. Panna doktori munkája során egy olyan területtel kezdett foglalkozni, amely napjainkban egyre nagyobb figyelmet kap. Kutatási eredményeit számos neves nemzetközi folyóiratban publikálta, ennek köszönhetően az elmúlt néhány évben egyre több felkérést kapunk elismert folyóiratok szerkesztőségeitől új cikkek írására. Témáját több rangos nemzetközi konferencián is bemutatta. Pannával öröm együtt dolgozni, szervező és közösségépítő képessége nagyban hozzájárult a kutatócsoportunk sikereihez. Arra számítok, hogy ezen a szakterületen tevékenységével a jövőben is további nemzetközi elismerést szerezhet a Szerves Kémia és Technológia Tanszéknek és Egyetemünknek.”

A kitüntetett műegyetemi kutatónő a VBK FirePharma Kutatócsoportja tagjaként végezte kísérleteit a kar egyik jelentős gyógyszeripari partnere, a belga Janssen (Johnson&Johnson gyógyszeripari leányvállalata) szakmai felügyelete mellett. „A kutatás és az abból levont következtetések jelentős ipari érdeklődésre tartanak számot, akár a közeljövőben történő gyakorlati alkalmazás lehetőségével kecsegtetve” – árulta el kísérletei piaci vonatkozásáról Vass Panna, aki azt tervezi, hogy folytatja e téren megkezdett elemzéseit. Jelenleg egy még érzékenyebb biohatóanyag, egy monoklonális antitest fehérje vizsgálatával foglalkozik, amely egy olyan újszerű és nagyon költséges hatóanyag, melyet rákterápiában vagy autoimmun betegségek kezelésében alkalmaznak. Jövőbeli terve, hogy a szálak aszeptikus előállítási lehetőségeit vizsgálja, ami a gyógyszeralapanyagok sterilitása szempontjából egy kulcsfontosságú tényező.

A FirePharma kutatócsoport tagjai által kifejlesztett méretnövelt elektrosztatikus szálképző berendezés kielégíti a gyógyszeripari igényeket.

„Orvos szülőkkel nem meglepő, hogy az én érdeklődésem is valamelyest hasonló irányba fordult pályaválasztáskor. Szerettem a reál és természettudományos tárgyakat, a biológia mellett a matematika is nagyon érdekelt. A Műegyetem vegyészkarán leltem rá arra a képzési lehetőségre, ahol ezt a kettőt ötvözhetem és izgalmas témák tanulásába foghatok. Ugyan nem orvosként, ám például ezzel a kutatásommal is tehetek az emberek egészségéért” – árulta el családi hátteréről és a biomérnöki pálya melletti döntéséről a díjazott fiatal kutató. Vass Panna a VBK biomérnöki alap- és mesterképzésének elvégzése közben külföldön is szerzett tapasztalatot, majd az iparban próbált szerencsét. Végül a választott kutatási témája hozta vissza alma matere kutatócsoportjába. „Még nem döntöttem el végleg, hogy az akadémiai pálya mellett kötelezem-e el magamat. Most úgy érzem, szeretem, amit csinálok, jó helyen, inspiráló kollégák között dolgozom egy olyan témán, ami még sok izgalmas és megválaszolásra váró kérdést tartogat számomra. Élvezem a pillanatot, hogy ennek a részese lehetek. Megtiszteltetés számomra ez a fiatal kutatókat méltató elismerés, amely azt bizonyítja, hogy a kutatásom fontos és értékteremtő vállalkozás” – zárta a bme.hu-nak adott interjút Vass Panna.

 

TZS-HA

Fotók forrása: Vass Panna