Srebro jest złotem

Podobnie jak wampiry, bakterie mają jedną słabość - srebro. O leczniczych właściwościach pierwiastka jako pierwszy pisał już Hipokrates, w celu dezynfekcji do ran przykładali je sobie Rzymianie. Jednak od odkrycia penicyliny przez Ludwika Pasteura pod koniec XIX w. zainteresowanie medycznym zastosowaniem srebra spadło. Nowy oręż w walce z mikrobami - antybiotyki - był silniejszy niż cokolwiek, czym dysponowaliśmy do tej pory. Jednak nasza wunderwaffe traci dramatycznie na skuteczności. Kolejne gatunki bakterii stają się oporne na coraz to nowsze antybiotyki, a istnieją szczepy, którym nie są w stanie zaszkodzić nawet najsilniejsze z nich. Jednocześnie nowe nie są opracowywane w wystarczająco szybkim tempie, co oznacza, że wkrótce w walce z bakteriami może się nam skończyć amunicja. W tej sytuacji coraz więcej naukowców zwraca się w stronę starego przeciwnika drobnoustrojów - srebra.

Bakteriobójczymi właściwościami szlachetnego metalu zainteresowali się również naukowcy z Politechniki Krakowskiej. - Chorobotwórcze organizmy nie potrafią rozwinąć oporności na działanie cząstek srebra, tak jak dzieje się to w przypadku antybiotyków - mówi dr inż. Agnieszka Sobczak-Kupiec. Dlatego badacze widzą w tym pierwiastku alternatywę dla antybiotyków, która nie powoduje skutków ubocznych. Jeśli udałoby się wykorzystać moce drzemiące w srebrze, np. w implantologii, znacznie zmniejszyłaby się liczba infekcji będących główną przyczyną komplikacji pooperacyjnych. W ich efekcie pacjenci ponownie trafiają do szpitala, przez co wzrasta ryzyko dla ich zdrowia i zwiększają się koszty opieki medycznej.

Idealnie byłoby, gdyby srebro udało się wkomponować w strukturę samego implantu - i nad tym zagadnieniem pochylili się naukowcy z Politechniki Krakowskiej. W ten sposób, nawet gdyby po operacji wszczepienia wdarło się zakażenie, cały implant mógłby walczyć z infekcją. Od wielu lat do tworzenia implantów wykorzystuje się syntetyczny hydroksyapatyt - sztucznego kuzyna związku, który w naturalny sposób występuje w kościach, a jego pochodne składają się na prawie połowę masy kości. Jedną z właściwości tego związku jest to, że wchodzące w jego skład jony wapnia można wymieniać na jony innych pierwiastków. Na Politechnice Krakowskiej od wielu lat tym zagadnieniem zajmowała się prof. Regina Kijkowska, która podstawiała nawet jony pierwiastków z grupy lantanowców (holm). W trakcie badań okazało się, że jony wapnia można także podmieniać na jony srebra. Ten sam zespół pod przewodnictwem prof. Zbigniewa Wzorka zajmuje się także wykorzystaniem w implantologii odpadów pochodzenia biologicznego. W ten sposób kości zwierzęce mogłyby stanowić substrat do wytwarzania substancji wykorzystywanych w leczeniu ludzi, a hydroksyapatyt w kościach zwierząt, np. świń, ma podobną strukturę do ludzkiego.

Zespół, w którego skład wchodzą prof. Wzorek, dr Sobczak-Kupiec i doktorantka, mgr inż. Dagmara Malina (do prac włączyła się także prof. Kijkowska, chociaż jest na emeryturze), opracował proces oczyszczania hydroksyapatytu z organicznych resztek, otwierając w ten sposób drogę do wykorzystania odpadów po zwierzętach w medycynie. Udało im się także dobrać odpowiednie parametry procesu, który podmienia jony wapnia na jony srebra. Przypominało to czasochłonne dobieranie odpowiednich detali, tj. odpowiednie pH (współczynnik kwasowości i zasadowości) roztworu, stężenie reagentów, czyli substancji towarzyszących, odpowiednia temperatura. Przy okazji naukowcy musieli wyznaczyć górny limit domieszki srebra, do której hydroksyapatyt zachowywał jeszcze swoje właściwości fizyczne.

- Absolutna nowość, jaką proponujemy, to wzbogacenie znanej już substancji o dodatkową właściwość - mówi prof. Wzorek. Chociaż bakteriobójcze właściwości srebra znane są od tysiącleci, sam mechanizm zjawiska nie jest do końca jasny. Srebro zabija bakterie, niszcząc i deformując cegiełki, z których są zbudowane, czyli białka. Jak się okazuje, srebro doskonale łączy się z siarką, która stanowi kluczowy element struktury ludzkich białek, a bez odpowiedniej struktury białka nie są w stanie pełnić swoich funkcji. Z kolei srebro wpływa na działalność koniecznego dla wielu procesów życiowych żelaza. Ponieważ łączy się ono najczęściej z siarką, srebro wypycha je z tego miejsca, powstrzymując wiele reakcji. Srebro dramatycznie zwiększa wytwarzanie związków z reaktywnym tlenem. O ile tlen jest potrzebny do życia, o tyle za dużo tlenu bardzo szybko życia pozbawia. Związki te niszczą bakterię od wewnątrz, szatkując wszystko, co napotkają na swojej drodze. Potencjalne drobnoustroje, które dostałyby się do wnętrza ciała razem z implantem, zostałyby więc unicestwione. Ale to niejedyna ciekawa właściwość wynalazku krakowskich naukowców. Ponieważ ich materiał zawiera hydroksyapatyt już występujący w kościach, pomaga w ich wzroście, co w języku naukowców oznacza, że ma właściwości osteokondukcyjne.

Na tak powstały materiał naukowcy z Politechniki Krakowskiej mają nie jeden, lecz trzy patenty (różnią się formą domieszkowanego srebra). Materiał na rynek mógłby trafić pod postacią proszku lub granul, a implanty przed umieszczeniem w ubytku mogłyby mieć formę pasty lub być uprzednio spiekane. Naukowcy zapewniają, że gdyby udało im się zdobyć silne wsparcie finansowe, materiał mógłby zostać wprowadzony na rynek za siedem - dziesięć lat. Spowodowane jest to przede wszystkim przeprowadzeniem wszystkich niezbędnych testów, w tym testów na zwierzętach oraz badań klinicznych. Do tego niestety potrzebne są fundusze wielkości przekraczającej zawartość kieszeni przeciętnego polskiego naukowca. Taki wydatek mógłby się jednak opłacić polskiej nauce. - Gdybyśmy mogli doprowadzić badania do końca, to wartość komercjalizacyjna byłaby znacznie wyższa niż obecnie - mówi dr Sobczak-Kupiec. Innymi słowy mówiąc - koncern farmaceutyczny kupowałby właściwie gotowy już produkt rynkowy, a nie substancję, która w perspektywie kilku lat może się okazać rynkowo obiecująca.

Eureka! DGP.

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.801.jpg@RY2@

Tak nazywa się konkurs, którego celem jest promocja polskiej nauki i potencjału twórczego naszych wynalazców. W piątkowych wydaniach DGP opisujemy polskie wynalazki wybrane spośród 58 nadesłanych na konkurs przez 17 polskich uczelni. Rozstrzygnięcie w czerwcu, wtedy kapituła wyłoni laureata. Nagrodami są: 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki - firmę Polpharma - oraz kampania promocyjna o wartości 50 tys. zł dla uczelni w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.802.jpg@RY2@

Paweł Ulatowski

Dr Agnieszka Sobczak-Kupiec, prof. Zbigniew Wzorek i mgr inż. Dagmara Malina w laboratorium Politechniki Krakowskiej

Jakub Kapiszewski

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.803.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.804.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.805.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.806.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.807.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.808.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.809.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.810.jpg@RY2@

@RY1@i02/2014/056/i02.2014.056.000001600.811.jpg@RY2@