A VBK fiatal kutatónője az idei CELSA program egyik műegyetemi nyerteseként kapott jelentős támogatást kutatásához.

„Klasszikus szerves kémiai módszereken túl a tudatosan tervezhető biokatalitikus eljárások saját fejlesztésű mikrochipreaktorainkba történő integrálásával új eszköztár alakítható ki; ez segíti a gyógyszerjelölt-vegyületek hatékony előállítását. A miniatürizált méretben megvalósított enzimkatalízis lehetővé teszi nagy diverzitású vegyületpaletták rendkívül gyors szintézisét, lerövidítve a korai kutatási fázis idejét, és csökkentve a költség- és energiaigényt” – árulta el tudományos munkájának várható eredményéről Balogh-Weiser Diána, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar (VBK) Szerves Kémia és Technológia Tanszékének, valamint a Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszékének adjunktusa. Kutatásának középpontjában olyan szabályozható, önszerveződő nanorészecskék állnak, amelyek képesek enzimek irányított rögzítésére a mikrochip-reaktorok belsejében. Ötletével sikerrel pályázott a Central Europe Leuven Strategic Alliance (CELSA, azaz a Közép-Európai Leuveni Stratégiai Együttműködés) felhívásán. Jelentkezésekor a fiatal kutatónő alapozhatott PhD-munkája során szerzett tapasztalataira a nanohordozó-fejlesztés, az enzimrögzítési módszerek, továbbá az enzimológia területén.

A fiatal pályázó egy olyan mikroméretű chipreaktort fejleszt, amelynek a belsejébe bevitt enzimek a gyógyszeripar szempontjából hasznos vegyületek előállítását végzik. E folyamatban a kutatók a lehető legkisebb anyagmennyiséggel, rövid idő alatt juthatnak hozzá a vizsgált anyagok biológiai és klinikai információihoz. „A betegségek sokszínűsége és a személyre szabott gyógyszeres terápiák terjedése miatt egyre nagyobb mennyiségben és egyre szélesebb spektrumon van szükség a medicinák alapjául szolgáló hatóanyagokra. Az ipart szorítja az idő is: erre az egyik aktuális példa a jelenleg zajló koronavírus-járvány és a betegséget okozó vírus elleni védőoltást kiegészítő, megfelelő gyógyszeres terápia kialakítása: a több tízezer vegyülettípus közül minél hamarabb kell rálelni a hatékony és hosszú távon biztonságos gyógyszervegyületre, főként a betegség akut tüneteinek kezelésében. Egy ilyen innovatív tevékenység során számos hatóanyagot és kombinációt górcső alá vesznek, mi ezen a ponton kapcsolódhatunk be a kutatásba. Egy olyan eszközt szeretnénk létrehozni, amely a szükséges alapanyagok mennyiségét optimalizálja, az elemzéseket felgyorsítja és a vegyületek előállításának idejét lerövidíti. Ráadásul a biokatalízis révén optimális anyagfelhasználás mellett kevesebb melléktermék keletkezik a gyártás során, így a környezetet is kevesebb toxikus anyaggal terheljük” – ecsetelte Balogh-Weiser Diána, akinek chipreaktora egy gyufás skatulya méreteivel vetekszik, és mikrolaboratóriumként több biokémiai műveletet képes egy időben, vagy egymást követően végrehajtani. Külseje egy kisebb és egyszerűbb számítógépes chipre hasonlít, szerkezetét speciális technikával állítják elő, be- és kimeneti nyílásai között a reagensek áramlása a chipbe belemart vagy gravírozott csatornákban történik. „Az enzimek bár hatékonyak, ugyanakkor érzékenyek és instabilak, emiatt óvatos bánásmódot igényelnek, így olyan körülmények megteremtésére törekszünk, ahol stabil és aktív állapotuk rögzíthető és a biokatalitikus aktivitásuk a legjobban kiaknázható. Ehhez még ránk vár az a feladat, hogy megtervezzük az enzimet stabilizáló nanohordozók tulajdonságait, a mikrochipreaktor szerkezetét, méretét, alapanyagát, a benne lévő reakciókamrákat, az enzimáramlási csatornák hosszát, formáját és azt a módot is, ahogyan bevitel után rögzítjük az enzimeket a reaktorban” – sorolta a szakemberekre váró kihívásokat a vegyészmérnöknő.

A belga-magyar közös kutatásban a VBK Szerves Kémia és Technológia Tanszéke, valamint a Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék vesz részt: feladatuk a vizsgált enzimek előállítása, a nanohordozók szintézise és funkcionalizálása, a reaktorban történő rögzítésük kidolgozása, továbbá az elméleti alapok gyakorlati kipróbálása. Műegyetemi oldalról a VIK Elektronikus Eszközök Tanszéke (EET) is segédkezik: a reaktortervezésben vállalt oroszlánrészt, míg a leuveni és ljubjanai partner a korábbi áramlásos mikrochip-reaktortervezési tapasztalatait bocsátja a szakemberek rendelkezésére a munkához.

Balogh-Weiser Diána örömmel tekint a most induló kutatások elé, úgy véli, az előtte álló két év jelentős tudományos eredményekkel és szakmai fejlődési potenciállal kecsegtet számára. A munkában nagymértékben számít mentorára, Poppe Lászlóra, a Szerves Kémia és Technológia Tanszék egyetemi tanárára, aki 2017-ben a CELSA első felhívásán nyerte el a program támogatását. „Gondos tervezés és mérlegelés előzte meg a pályázatot, amelyben a műegyetemi kutatóknak új tématerületek megismerése mellett a nemzetközi kapcsolataik bővítésére is alkalmuk lesz. Mindannyian bízunk abban, hogy eredményeinkkel a gyógyszeripari K+F folyamatának megkönnyítésén keresztül az emberek életminőségének javulásához is hozzájárulhatunk” – adott hangot reményének a CELSA program VBK-s nyertese.

TZS-GI

Fotó: Takács Ildikó