Do Kanady doktorantka z Katedry Mechaniki i Inżynierii Materiałowej wyjechała już po raz drugi. Poprzednio w ośrodku w Waterloo była latem 2014 r., teraz spędza tam kolejne sześć miesięcy, kontynuując swoje badania. Dołączyła do zespołu, który pracuje nad platformą Ocuflow. To narzędzie, które symuluje m.in. kształt powierzchni oka, a także prędkość przepływu łez, tarcie powiek i ekspozycję oka na powietrze. Dzięki temu umożliwia m.in. badanie procesu uwalniania różnych substancji z soczewek kontaktowych czy osadzania się lipidów lub protein na ich powierzchni. Ocuflow tworzą naukowcy z firmy Medella Health. Prace są prowadzone w ścisłej współpracy z kanadyjskim Centre for Contact Lens Research na czele z Chau-Minh Phan, liderem projektu i twórcą narzędzia.

Dzięki wyjazdowi do Kanady Magdalena Bajgrowicz może korzystać z tego urządzenia, prowadząc swoje badania, a uwagami na temat pracy Ocuflow, potrzebnych zmian i innych kwestii dzieli się z jego twórcami, pomagając w ten sposób w rozwijaniu platformy.

Doktorantka analizuje proces uwalniania się moksyfloksacyny z jednodniowych soczewek kontaktowych. To antybiotyk stosowany w leczeniu zapaleń rogówki, jednej z dość częstych chorób oka, która może mieć poważne konsekwencje. W skrajnych przypadkach, gdy leczenie podejmie się zbyt późno, konieczne jest nawet mechaniczne usuwanie nacieków zapalnych z zewnętrznej powierzchni rogówki, by usunąć bakterie powodujące zapalenie. 

Na razie tego typu schorzenia leczy się za pomocą kropli do oczu, ale nie jest to najefektywniejszy sposób. – Szacowana ilość leku, która w tym czasie jest absorbowana przez rogówkę, to zaledwie dwa-pięć proc. podanej dawki – opowiada Magdalena Bajgrowicz. -Pozostała część leku spływa wraz z filmem łzowym przez górny i dolny kanalik łzowy do woreczka łzowego, a następnie do przewodu nosowo – łzowego,. Tam jest absorbowana do krwioobiegu, co może wywołać niepożądane skutki uboczne. Przykładem leku, który oddziałuje negatywnie na ludzki organizm jest tymolol, lek obniżający ciśnienie śródgałkowe oka. Jest stosowany w leczeniu jaskry, ale niestety ma szkodliwy wpływ na serce, ponieważ obniża ciśnienie tętnicze i hamuje pracę serca. Należy zadbać o to, aby ilość leku który dostaje się do krwioobiegu była jak najmniejsza, przy jednoczesnym zachowaniu leczniczej dawki dostarczanej do powierzchni rogówki.

Dlatego naukowcy analizują możliwości dozowania leków przy użyciu jednodniowych soczewek kontaktowych nasączonych w roztworze tego leku. – Ta idea nie jest nowa – podkreśla doktorantka. – Już od momentu wynalezienia pierwszego materiału hydrożelowego, jego twórca Otto Wichterle proponował używanie soczewek kontaktowych do aplikowania leków. Brakowało jednak metod, które pozwalałby na dokładne zbadanie procesu uwalniania leku z powierzchni soczewki.

Do tej pory naukowcy takie badania prowadzili za pomocą fiolek. Soczewkę nasączoną w roztworze leku umieszczali w fiolce zawierającej 3-5 mililitrów soli fizjologicznej, a następnie obserwowali, ile leku uwalnia się z powierzchni soczewki. – Nie była to jednak metoda doskonała – tłumaczy Magdalena Bajgrowicz. – Oko mieści około siedem mikrolitrów płynu, tymczasem soczewkę umieszczano w 3-5 mililitrach soli fizjologicznej, a zatem w dużo większym środowisku. Wyniki nie mogły więc idealnie oddawać tego, co dzieje się na powierzchni oka. 

Prowadzone w ten sposób badania pokazywały, że soczewki kontaktowe oddają lek, którym są nasączone, bardzo szybko. W ciągu 15-20 minut większość substancji znajdowała się już w oku, a po godzinie nic już nie uwalniało się z ich powierzchni. Nie był to więc zadowalający efekt.

Część naukowców zajęła się więc metodami wydłużenia uwalniania leku, np. dodając do niego witaminę E, która stanowi naturalną barierę dyfuzyjną, inni analizują polimery ze śladem molekularnym, które mają zdolność selektywnej i wielokrotnej absorbcji określonych molekuł,  albo tzw. system piggyback polegający na nałożeniu na soczewkę z lekiem jeszcze jednej soczewki.

Badacze z Centre for Contact Lens Research postanowili natomiast stworzyć platformę, która pozwoli na dokładniejszą analizę procesu uwalniania substancji z powierzchni soczewki kontaktowej. Nasączoną lekiem soczewkę umieszczają w urządzeniu, które symuluje pracę oka i panujące w nim warunki. Płyn, który „przechodzi” przez oko, trafia do umieszczonych pod platformą fiolek, a następnie jest badany w spektrofotometrze, co pozwala ustalić, ile leku zostało uwolnione z soczewki. 

– Wykorzystując Ocuflow, udowodniliśmy, że leki uwalniają się dużo wolniej, niż do tej pory pokazywały badania – opowiada Magdalena Bajgrowicz. – Do tej pory przebadaliśmy pod tym kątem antybiotyki stosowane w leczeniu zapalenia oka, a zatem moksyfloksacynę i ciprofloksacynę, oraz lek przeciwgrzybiczny – flukonazol. Wkrótce zamierzamy także zbadać proces uwalniania się leków antyhistaminowych. Wyniki tych analiz są dosyć podobne. Wskazują na to, że leki, w tym „moja” moksyfloksacyna, przedostają się z powierzchni soczewki do oka w sposób ciągły i w stosunkowo podobnych dawkach. Po około 12 godzinach ten proces nieco zwalnia, ale nadal trwa. To dobre prognozy, które pozwalają myśleć o leczeniu za pomocą jednodniowych soczewek kontaktowych.

Doktorantka podkreśla, że na razie nie można jeszcze powiedzieć, że stosowanie nasączonych w leku soczewek jest lepsze od zakraplania oczu. – Jesteśmy dopiero na początku badań, a samo Ocuflow będzie jeszcze rozwijane – zaznacza. – Poza tym by móc sformułować taką opinię, konieczne są badania kliniczne, które pokażą, jak oko zareaguje na soczewkę z lekiem. 

Magdalena teraz zamierza skupić się na próbach zwiększenia ilości leku uwalnianego z soczewki. – Nie mogę opowiedzieć o szczegółach. Zdradzę jedynie, że sprawdzę, czy dodatek pewnych substancji w płynie, którym nasączane są soczewki, może spowodować zwiększenie absorpcji leku przez soczewkę, a w konsekwencji zwiększenie ilości uwalnianego leku – tłumaczy. – Jestem po pierwszych badaniach i ich wyniki są obiecujące.

Do Wrocławia doktorantka wróci w kwietniu . W przyszłym roku akademickim chce skończyć pisanie swojej pracy doktorskiej i obronić ją. Rozprawę pisze pod opieką prof. Jerzego Detyny. 

Wyjazd Magdaleny Bajgrowicz do Kanady częściowo finansowały CCLR i Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej PWr oraz środki z programu „Nowa Jakość Kształcenia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej”.

Lucyna Róg