Crystallus - kryształy w chemii i naukach biomedycznych. Książka Abstraktów
[1]
Crystallus - kryształy w chemii i naukach biomedycznych. Książka Abstraktów
[2]
[3]
Konferencja pod patronatem Dziekan Wydziału Farmaceutycznego prof. dr hab. Haliny Grajety oraz Instytutu Nieskich Temperatur i Badań Strukturalnych im. Włodzimierza Trzebiatowskiego PAN
[4]
Tytuł: Crystallus – kryształy w chemii i naukach biomedycznych. Książka Abstraktów.
Wydawca: SKN Uroboros
Opracował i opatrzył wstępem: Aleksander Smakosz ISBN: 978-83-949471-1-8
Przewodniczący komitetu naukowego: dr hab. Witold Musiał, prof. nadzw.
Przewodniczący komitetu organizacyjnego: dr Mateusz Dąsal Sekretarz konferencji: Aleksander Smakosz
Komitet organizacyjny: Członkowie SKN Farmacji Fizycznej, oraz SKN „Uroboros”
Miejsce konferencji: Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wydział Farmaceutyczny z O.A.M.
Ilość ośrodków naukowych: 7
Sponsor konferencji:
[5]
Szanowni Państwo,
Substancje krystaliczne to jedne z pierwszych surowców opisywanych i używanych w szeroko pojętej medycynie. Już w I w. n.e. grecki botanik i lekarz Pedanios Dioskurydes w swym opus magnum „De materia medica” opisywał
stosowanie różnego typu minerałów w lecznictwie. Niektóre z nich tj. talk, ałun są stosowane po dziś dzień.
Przez lata naukowcy opracowywali coraz doskonalsze, i bardziej dokładne
instrumenty analityczne tj. proszkowa dyfrakcja promieni rentgenowskich (XRPD), spektroskopia w podczerwieni (FTIR) czy skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC). Co więcej zaczęto obserwować kryształy w skali mikro, czy nano
W naukach farmaceutycznych istotnym jest aby efekt terapeutyczny mógł być wywołany po przyjęciu jak najmniejszą dawki substancji leczniczej, a efekty uboczne jak najmniejsze. W związku z tym technolodzy sięgają po takie metody jak
kokrystalizacja, mikronizacja, co pozwala na łatwiejsze kontrolowanie działania leków.
W imieniu organizatorów konferencji „Crystallus…” życzę Państwu udanych obrad, mając pewność iż, wymienione podczas konferencji uwagi i doświadczenia
zaowocują w przyszłej pracy badawczej.
Aleksander Smakosz
[6]
Spis referatów:
Wykład Honorowy Prezesa Polskiego Towarzystwa Krystalograficznego: Polimorfizm leków ... 7
Wykład Honorowy Przedstawiciela Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN Nanotechnologia w zastosowaniach biomedycznych.: ... 9
Najwyższy porządek: semikrystaliczna struktura makromolekuł. ... 11
Nowe kompleksy nitrowe niklu i miedzi, jako potencjalne materiały przełączalne do zastosowania w optoelektronice. ... 13
Wykorzystanie ciekłych kryształów, m.in. w medycynie. ... 15
Nanocząstki - nowe podejście w terapii zakażeń czy zagrożenie? ... 19
Poszukiwanie nowych form leków (kokryształy) dla ketoprofenu in silico metodą wirtualnego screeningu. ... 21
Lizozym jako białko modelowe w krystalografii białek ... 23
Wpływ polimorfizmu na właściwości fizykochemiczne wybranych statyn. ... 25
Zastosowanie kryształów fotoicznych w medycynie i diagnostyce. ... 27
Diamonds are forever. Kamienie szlachetne w kontekście prawnym i gospodarczym. ... 29
Efekt piezoelektryczny w kryształach i materiale biologicznym... 34
[7]
Wykład Honorowy Prezesa Polskiego Towarzystwa Krystalograficznego:
Polimorfizm leków.
prof. dr hab. inż. Marek Główka, prof. zw. PŁ
Zespół Rentgenografii Strukturalnej i Krystalografii, Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika
Łódzka
[8]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[9]
Wykład Honorowy Przedstawiciela Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN:
Nanotechnologia w zastosowaniach biomedycznych.
dr hab. Rafał Wiglusz, prof. INTiBS PAN
Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych im. Włodzimierza Trzebiatowskiego Państwowej Akademii Nauk, Oddział Spektroskopii Optycznej,
Zakład Spektroskopii Stanów Wzbudzonych
[10]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[11]
Najwyższy porządek: semikrystaliczna struktura makromolekuł.
1Tomasz Urbaniak
1Akademia Nauk Republiki Czeskiej, Praga e-mail: Tomasz.urbaniak@umed.wroc.pl
Cząsteczki zaliczane do grupy makromolekuł wyróżnia wysoka masa cząsteczkowa będąca zwykle efektem liniowego powiązania dużej liczby
małocząsteczkowych podjednostek. Takie struktury charakteryzuje zdolność do ruchów translacyjnych oraz rotacyjnych na całej długości łańcucha, dzięki czemu cząsteczki mogą przybierać różnorodne konformacje zależnie od otoczenia, w jakim się znajdą. Zwinięte w kłębki, splątane i dynamiczne, przypominające makaron
spaghetti polimery mogą być daleko od wysoce uporządkowanych krystalicznych sieci będących przejawem najwyższego porządku w naturze.
Jak wiadomo, siłą napędową procesu porządkowania jest dążenie do osiągnięcia minimum energetycznego, a jego efektem są twory o wyjątkowych właściwościach. Prawa termodynamiki obowiązują również wspomniane
makromolekuły, a więc i one wykazują dążenie do najwyższego porządku a zarazem najniższego stanu energetycznego, jakim jest faza krystaliczna. Cel ten realizują, ze względu na swoja strukturę w sposób odmienny, niż dążące do analogicznego celu związki małocząsteczkowe. Niemniej jednak tworzone przez makromolekuły kryształy posiadają właściwości typowe dla fazy uporządkowanej. Możemy je oglądać pod mikroskopem w świetle spolaryzowanym, wykonać dyfraktogramy oraz
przyporządkować im odpowiednią postać krystaliczną i grupę symetrii. Trudności wynikające z ograniczeń sterycznych, jakie cząsteczka napotyka podczas formowania fazy krystalicznej nie pozwalają na uzyskanie w pełni uporządkowanej struktury.
Makromolekularnym regionom krystalicznym niemal zawsze towarzyszy faza amorficzna, dlatego tez opisywane są terminem „semikrystaliczne”. Równowaga między tymi fazami warunkuje właściwości fizykochemiczne materiałów, co ma wpływ na ich parametry mechaniczne, szybkość rozpuszczania czy profil uwalniania substancji leczniczych zawieszonych w wielkocząsteczkowych matrycach. Na uwagę zasługują również wyjątkowe odmiany makromolekuł: proteiny, kwasy nukleinowe czy liotropy.
Badania w zakresie krystalografii stanowiły podstawę przełomowych odkryć, które pozwoliły na opracowanie wielu terapii oraz metod diagnostycznych.
Podstawowe informacje dotyczące zjawiska krystaliczności związków
wielkocząsteczkowych stanowią istotny element interdyscyplinarnej wiedzy, jaka jest wymagana w procesie projektowania nowoczesnych nośników substancji leczniczych..
[12]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[13]
Nowe kompleksy nitrowe niklu i miedzi, jako potencjalne materiały przełączalne do zastosowania w optoelektronice.
1Sylwia Ewa Kutyła
1Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii e-mail: skutyla@chem.uw.edu.pl
Dzięki zaawansowanym metodom fotokrystalograficznym wspomaganym obliczeniami teoretycznymi, jest obecnie możliwa obserwacja zmian strukturalnych zachodzących na przykład w kryształach fotoaktywnych kompleksów metali przejściowych. Tego typu badania pozwalają znajdować zależności pomiędzy zachowaniem się materiału fotoaktywnego (przełączenie, stopień konwersji), zmianami fizycznymi (np. kolor) pod wpływem czynników zewnętrznych (tu naświetlania, ale też temperatury itd.) a jego strukturą na poziomie mikroskopowym.
W ramach prezentowanego projektu zaproponowaliśmy i zsyntezowaliśmy serię nowych nitrowych kompleksów opartych na ligandach chylatowych typu (N, O, O) metali niklu i miedzi, jako potencjalnych materiałów przełączalnych za pomocą światła. W przypadku badanych układów niklowych, w stanie podstawowym pomiędzy metalem a grupą NO2 występuje połączenie nitro (M-N, O, O), natomiast pod wpływem naświetlania diodą LED (światłem zielonym lub czerwonym, odpowiednio 590 nm lub 660 nm) tworzy się wiązanie nitrito (M-O, O – N). Układy tego typu wykazują najwyższy stopnień konwersji naświetlane w temperaturze około 160 K, a wyindukowany stan metastabilny jest trwały aż do 240 K (podobną temperaturę odwracalności układu zaobserwowano w innej grupie badawczej dla układów palladowych). Odwrotne połączenie grupy nitrowej z centrum metalicznym w stanie podstawowym zaobserwowaliśmy dla kompleksów miedzi. Wykazują one przełączalność z formy nitrito do nitro w temperaturze zaledwie 10 K i zachowują swoje właściwości do około 90 K. Właściwości przełączalne badanych kompleksów w krysztale zostały scharakteryzowane za pomocą monokrystalicznej dyfrakcji rentgenowskiej uzupełnionej badaniami spektroskopowymi (IR, UV-vis).
W przypadku niklu, który jest relatywnie tani, oraz kompleksów niklowych, dla których wyniki są dość obiecujące, otrzymane rezultaty mogą mieć także ogromne znaczenie w projektowaniu materiałów przełączalnych pod wpływem światła.
Materiały te mogłyby znaleźć zastosowanie w przemyśle i nowych technologiach, m.in. w optoelektronice, optomechanice, ect.
[14]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[15]
Wykorzystanie ciekłych kryształów, m.in. w medycynie.
1Anna Drzewicz
1Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie, Instytut Chemii, Wydział Nowych Technologii i Chemii
e-mail: anna.drzewicz@wat.edu.pl
Historia ciekłych kryształów rozpoczęła się już w 1888 roku, kiedy to austriacki botanik Friedrich Reinitzer badał benzoesan cholesterylu. Rok później niemiecki fizyk Otto Lehmann po raz pierwszy użył określenia „ciekły kryształ”. Jednakże dopiero w latach 70. XX wieku nastąpił burzliwy rozwój badań nad związkami ciekłokrystalicznymi. Mogą być one nie tylko otrzymywane na drodze syntezy chemicznej, ale występują również w naturze (np. fibroina, kwas DNA czy wirus mozaiki tytoniowej).
Najbardziej popularnym wykorzystaniem ciekłych kryształów są wyświetlacze.
W niniejszym opracowaniu zostaną omówione również inne gałęzie przemysłu i nauki, w których wykorzystuje się związki bądź mieszaniny ciekłokrystaliczne: w medycynie (do zobrazowania zmian temperatury na powierzchni skóry pacjenta), w elektrooptyce, w chromatografii gazowej (jako fazy stacjonarne), do wykrywania skażeń powietrza (np. środków trujących takich jak tabun, sarin, soman, DFP, iperyt siarkowy, dwufosgen) czy w defektoskopii ciekłokrystalicznej. Pokazane również zostaną podstawowe struktury ciekłokrystaliczne wraz z ich właściwościami.
[16]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[17]
Krystalizacja in situ, badania fizykochemiczne nowych kokryształów diamin z alkoholami
1Grzegorz Cichowicz
1Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii e-mail: gcichowicz@chem.uw.edu.pl
Diaminy alifatyczne to związki często ciekłe i lotne, powszechnie stosowane w syntezie chemicznej. Ze względu na dużą labilność konformacyjną łańcucha alifatycznego oraz obecność dwóch grup aminowych tworzą one liczne kokryształy.
Pomimo dobrej rozpuszczalności tych związków w wodzie, znane są jedynie bardzo nieliczne struktury kokryształów amin (diamin) z wodą czy alkoholami. Z uwagi na właściwości akceptorowo-donorowe grup NH2 i OH, aminy i alkohole charakteryzuj bardzo duży potencjał w tworzeniu struktur w ciele stałym. Zbadanie powyższego potencjału może pozwolić na poszerzenie znaczenia diamin i zastosowaniu ich w krystalizacji substancji nieopisanych strukturalnie.
Korzystając z metody krystalizacji in situ w której krystalizacja wspomagana jest laserem IR, otrzymałem sześć nieznanych do tej pory kokryształów etylenodiaminy z alkoholami, oraz trzy 2,2-dimetylo-1,3-propylodiaminy. W większości przypadków tworzą się układy binarne krystalizujące w układzie jednoskośnym. W porównaniu ze strukturami wyjściowych alkoholi i amin (gdzie najczęściej tworzą się motywy liniowe), sieci kokryształów charakteryzują się warstwową architekturą, gdzie w wiązania wodorowe tworzą się pomiędzy grupami NH2 i OH, a łańcuchy alifatyczne danego alkoholu usytuowane są prostopadle do płaszczyzny wytworzonej przez cząsteczki aminy.Charakterystycznym motywem tworzącym się strukturach takich kokryształów jest czteroczłonowy pierścień złożony z dwóch grup hydroksylowych i dwóch grup aminowych, w środku którego nierzadko znajduje się centrum symetrii.
Dla obiektów o dobrze określonej strukturze przebadano dynamikę wiązań wodorowych w zależności od temperatury przy użyciu spektroskopii Ramana.
Dodatkowo większość układów przebadano również za pomocą skaningowej kalorymetrii różnicowej. Było to szczególnie istotne w przypadku kryształów czystej 2,2-dimetylo-1,3-propylodiaminy i jej kokryształów z tert-butanolem. W obu przypadkach pojawiały się przejścia z nieuporządkowanej fazy plastycznej do fazy krystalicznej.
[18]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[19]
Nanocząstki - nowe podejście w terapii zakażeń czy zagrożenie?
1Marcin Rafał Magacz, 1Karolina Kędziora
1Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Wydział Farmaceutyczny, Zakład Diagnostyki Medycznej e-mail: marcin.magacz@gmail.com
W ostatnich latach zwiększyło się zainteresowanie użyciem nanocząstek jako nośnika leków oraz właściwościami biobójczymi niektórych z nich. Wykazano słuszność stosowania nanocząstek w leczeniu zakażeń szczepami wielolekoopornymi bakterii. Niestety oprócz korzyści terapeutycznych nanocząstki wykazują szereg właściwości toksycznych zarówno dla organizmu pacjenta jak i środowiska. W tej pracy przeglądowej zostaną omówione mechanizmy biobójczego działania nanocząstek, ich potencjalne zastosowanie w terapii, mechanizmy toksyczności dla organizmu ludzkiego i środowiska oraz sposoby jej badania.
Nanocząstki (NPs) są to struktury (także monokryształy), których co najmniej jeden wymiar mieści się w zakresie 1-100 nm. W związku ze swoimi rozmiarami, NPs wykazują właściwości fizykochemiczne, biologiczne w tym toksykologiczne odmienne od form makro tego samego związku. Dobierając odpowiednie parametry fizykochemiczne nanocząstki, można regulować szybkość uwalniania przyłączonego leku, zwiększać stabilność leków/białek, których nośnikiem jest nanocząstka, czy umożliwiać pokonywanie barier biologicznych. Znane od dawna bakteriobójcze właściwości srebra ulegają zwiększeniu przy zastosowaniu go w postaci nanocząstek. Taka forma stwarza nowe możliwości w leczeniu zakażeń szczepami wielolekoopornymi (MDR) takimi jak MRSA, ampicylinoopornych Escherichia coli, erytromycynoopornych Steptococcus pyogenes i innych. Rozważając problem toksyczności nanocząstek bierze się pod uwagę zarówno ich rozmiar, dawkę jak i drogę podania.
Zależnie od wielości, nanocząstki mogą penetrować przez błonę komórkową i akumulować się w komórkach lub też doprowadzać do zablokowania światła kanałów zaburzając transport błonowy.
Pośród innych mechanizmów odpowiedzialnych za ich cytotoksyczność wyróżnia się zwiększenie przepuszczalności błony mitochondrialnej, akumulację wolnych rodników tlenowych czy indukcje genów związanych z apoptozą. W przypadku nanocząstek srebra sugeruje się, że istota ich toksyczności pochodzi z uwalnianych jonów srebra, które oprócz wpływu na błonę wchodzą w reakcje z grupami tiolowymi enzymów, a także wpływają na kompleksy łańcucha oddechowego. Toksyczność NPs wykracza jednak poza organizmy, które są celem terapii. Stosowanie nanocząstek skutkuje ostatecznym przedostawaniem się ich w pewnej ilości do oceanów. W badaniach środowiskowych brane są pod uwagę reakcje jakim ulegają cząstki nanosrebra w wodzie morskiej izmianę ich toksyczności.
[20]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[21]
Poszukiwanie nowych form leków (kokryształy) dla ketoprofenu in
silico metodą wirtualnego screeningu.1Aleksander Karol Smakosz, 1Michał Kaczmarek, 1Michał Główka, 1Tomasz Urbaniak
1Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wydział Farmaceutyczny z O.A.M.
e-mail: tomasz.urbaniak@umed.wroc.pl
Kokryształy są homogennymi strukturami krystalicznymi
zawierającymi dwa lub więcej komponentów w stosunku stechiometrycznym Komponenty te są oddzielnymi, neutralnymi reagentami będącymi ciałami stałymi w temperaturze otoczenia. W farmacji do kokrystalizacji używa się API (active pharmaceutical ingredient) w połączeniu z koformerem, który może być zarówno cząsteczką aktywną, jak I obojętną.
W naszej pracy opieramy się na metodzie zakładającej poszukiwanie atomów, a dokładniej miejsc na powierzchni mapy gęstości elektronowej cząsteczki, które wykazują właściwości donorów, lub akceptorów elektronów.
Metoda ta zawiera szereg uproszczeń, opiera się na możliwości utworzenia wiązań wodorowych między miejscami o ekstremalnym lokalnie "ładunku".
Należy wykonać mapę gęstości elektronowej dla cząsteczki, która
odwzorowuje występowanie elektronu w danej przestrzeni wokół cząsteczki.
Następnie na opracowaną mapę gęstości elektronowej rzutuje się mapę potencjału elektronowego, która staje się dla nas pewnym wyznacznikiem
"ładunku" na powierzchni cząsteczki. Posiadając mapę potencjału
elektronowego, dla dwóch cząsteczek, możemy na ich podstawie próbować przewidywać prawdopodobieństwo powstania kokryształu.
Po przeprowadzeniu opisanych czynności staraliśmy się znaleźć maksima i minima lokalne na mapie potencjału, obliczyć siłę oddziaływań między znalezionymi ekstremami dla homokryształu i siłę oddziaływania między maksymami i minimami różnych cząsteczek. Po znalezieniu
maksimów i minimów skorzystaliśmy ze wzorów przedstawionych w pracy D. Musumeci et al. pt. "Virtual cocrystal screening", aby obliczyć wartości α i β, które odwzorowują miejsce donorowego wiązania wodorowego, α, oraz akceptorowego β. Po wyznaczeniu wartości α i β użyliśmy ich do obliczenia różnicy energii między homokryształami dwóch zaproponowanych
substancji, a ich kokryształem.
[22]
Na podstawie wyników, uzyskanych w etapie screeningu, dobraliśmy odpowiednie koformery: kwasy adypinowy, cytynowy, fumarowy,
glutaminowy, jabłkowy oraz szczawiowy. Następnie fizycznie wytworzenia kokryształy oraz sprawdzimy metodą spektroskopową oraz termiczną powodzenia tego procesu. Nasze badania zakończy się wykonaniem
hydrożelu z pozyskanej substancji i porównanie jej właściwości z hydrożelem zawierającym ketoprofen bez koformera, oraz mieszaniny koformera i
ketoprofenu.
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[23]
Lizozym jako białko modelowe w krystalografii białek
1Elżbieta Wątor
1 Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii
e-mail: elkon.wator@gmail.com
Lizozym jest niewielkim białkiem o masie ok. 14 kDa, po raz pierwszy opisanym w 1922 roku przez Alexandra Fleminga. Pod względem strukturalnym składa się z pojedynczego łańcucha peptydowego złożonego ze 129 reszt aminokwasowych tworzących dwie domeny. Pomiędzy domenami znajduje się miejsce aktywne warunkujące zdolność lizozymu do hydrolizy wiązania 1,4-β- glikozydowego peptydoglikanu, będącego głównym składnikiem ściany komórkowej bakterii gram(+). Lizozym występuje powszechnie w wysokich stężeniach w różnych tkankach, a także płynach ustrojowych. Łatwym i wydajnym sposobem na pozyskanie lizozymu jest również jego izolacja z białka jaja kurzego. Ze względu na łatwość izolacji, lizozym jest jednym z najlepiej scharakteryzowanych białek i prawdopodobnie jednym z najczęściej wykorzystywanych białek modelowych w badaniach biochemicznych.
Czynnikiem warunkującym powodzenie poznania struktury białka przy użyciu krystalografii jest otrzymanie kryształu zdolnego do rozpraszania promieniowania rentgenowskiego. W przeciwieństwie do większości białek, lizozym krystalizuje z łatwością w szerokim zakresie pH i różnorodnych buforach, a otrzymane kryształy pozwalają na uzyskanie obrazów dyfrakcyjnych o rozdzielczości nawet atomowej. Mimo tego, że struktura przestrzenna tego białka jest znana od 1965 roku, białko to nadal jest obiektem wielu badań strukturalnych. W bazie danych PDB można odnaleźć ponad 1500 struktur tego białka z przeróżnych organizmów, o różnych rozdzielczościach, otrzymanych różnymi technikami biologii strukturalnych i w obecności różnych dodatków. Łatwość uzyskania dobrej jakości kryształu powoduje, że lizozym jest bardzo często wykorzystywany jako białko modelowe podczas wstępnych krystalograficznych badań metodologicznych.
Celem wygłaszanego referatu będzie charakterystyka lizozymu jako białka modelowego, a także przedstawienie wybranych eksperymentów do których wykorzystano kryształy tego białka.
[24]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[25]
Wpływ polimorfizmu na właściwości fizykochemiczne wybranych statyn.
1Filip Dolatowski, 1Karina Bąba, 1Natalia Żuber
1Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Koło Naukowe Farmacji Fizycznej i Farmakokinetyki.
e-mail: filipd202@gmail.com
Polimorfizm substancji farmaceutycznych ma istotny wpływ na właściwości fizykochemiczne, trwałość, biodostępność i w konsekwencji na aktywność farmakologiczną. Stałe postaci leku mogą występować zarówno w formie krystalicznej, jak i bezpostaciowej (amorficznej). Odmiany amorficzne charakteryzują się większą rozpuszczalnością i szybkością rozpuszczania, natomiast formy krystaliczne wykazują większą czystość i trwałość podczas przechowywania.
Wybór odpowiedniej formy krystalicznej czy amorficznej jest niezmiernie ważny w celu zapewnienia skutecznej i bezpiecznej farmakoterapii. Przykładem leków, które występują w wielu odmianach krystalicznych i w stanie amorficznym mogą być statyny, które są najczęściej stosowaną grupą leków w leczeniu zaburzeń lipidowych. Statyny należą do II klasy w systemie klasyfikacji biofarmaceutycznej (BCS), co oznacza, że są słabo rozpuszczalne, ale dobrze przenikają przez błony biologiczne. Dostępność biologiczna statyn wykazuje duże zróżnicowanie, co jest związane z efektem pierwszego przejścia przez wątrobę oraz kumulacją leków w hepatocytach.
Poprawa dostępności biologicznej po podaniu doustnym słabo rozpuszczalnych substancji leczniczych pozostaje jednym z najważniejszych aspektów badań rozwojowych nad postacią leku. Określoną formę polimorficzną otrzymuje się poprzez zastosowanie odpowiednich warunków podczas procesu jej otrzymywania w warunkach przemysłowych, obejmujących użycie odpowiedniego rozpuszczalnika, określonej temperatury czy szybkości krystalizacji. Wciąż prowadzone są prace badawcze nad uzyskaniem nowych form polimorficznych statyn, cechujących się lepszymi parametrami fizykochemicznymi i farmakokinetycznymi niż dotychczas stosowane odmiany.
[26]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[27]
Zastosowanie kryształów fotoicznych w medycynie i diagnostyce.
1Aleksander Karol Smakosz
1Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wydział Farmaceutyczny z O.A.M.
e-mail: aleksander.smakosz@gmail.com
Jednym z pierwszych badaczy, który zajmował się problematyką kryształów fotoicznych, był laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki John William Strutt, zwanym Lordem Rayleigh. Eksperymentował on z materiałem dielektrycznym ułożonym warstwowo, i zauważył, iż układ ten zawiera przerwy elektryczne wpływające na ruch elektronów. Kolejne badania nad tymi rodzajami struktur miały miejsce dopiero 100 lat później. W 1987 r. analizą tych optycznych struktur podjęli się Eli Yablonovitch i Sajeev. Zauważyli okresowo zmieniający się współczynnik załamania światła, co wpływało na ruch elektronów w tym krysztale. Współcześnie materiały takiego typu nazywamy kryształami fotoicznymi (photonic crystalls).
Struktury, w których obserwowane były te zjawiska były znane od czasów starożytnych. Opalizujące przedmioty takie jak skrzydła motyla Morpho Menelaus ssp. didus czy kamienie typu opali, zawierają elementy fotoiczne.
Kryształy fotoiczne są coraz szerzej stosowane w elektronice, a także w medycynie. Jednym z istotniejszych zastosowań tych materiałów jest produkcja sprzętów do optycznej tomografii koherencyjnej. Daje to możliwość produkcji urządzeń o zdecydowanie większych możliwościach diagnostycznych (stomatologia, dermatologia, laryngologia).
Kolejnym osiągnięciem technologii i medycyny jest tworzenie biosensorów opartych o kryształy fotoiczne (PC-based biosensors). Tego typu czujniki biologiczne wykazują się dużą czułością i możliwościami. Zostały już opracowane testy, które wykrywają mykotoksyny, wielolekooporne bakterie, markery nowotworowe, a także zbyt wysokie stężenie glukozy we krwi.
Badania nad wykorzystaniem kryształów fotoicznych w różnych dziedzinach, powinny być prowadzone na coraz większą skalę, co niewątpliwie usprawni diagnostykę i w perspektywie skuteczną profilaktykę chorób.
[28]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[29]
Diamonds are forever. Kamienie szlachetne w kontekście prawnym i
gospodarczym.
1Weronika Bryła
1Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Prawa i Administracji e-mail: weronika.bryla11@wp.pl
Już od czasów starożytnych minerały i kamienie szlachetne fascynowały ludzkość. Bywały one obiektem kultu, środkiem płatniczym, a także casus belli (Angola, Kongo). Wbrew oczywistym skojarzeniom diamenty i inne kamienie szlachetne nie są używane tylko w jubilerstwie. Ważnymi gałęziami przemysłu, w których wykorzystuje się te krystaliczne formy są: medycyna, farmacja, elektronika, metalurgia, sztuka.
Przez rynek w Antwerpii przechodzi 84 % surowych diamentów. Nie powinien dziwić fakt, iż kradzieże tej formy alotropowej węgla występują tam bardzo często. Jednym z przykładów jest tzw. „Skok stulecia”, podczas którego ze skarbców Centrum Diamentowego zostały skradzione złoto i kamienie szlachetne o wartości 100 mln euro. Sprawcy pochodzenia włoskiego i holenderskiego zostali złapani. Nie zawsze jednak wymiar sprawiedliwości może się poszczycić takimi sukcesami. W 2013 roku nastąpiła kradzież diamentów wartych 37 mln euro ale sprawców nie odnaleziono.
Podczas mojej prezentacji pragnę przedstawić zarys burzliwej historii wykorzystywania kamieni szlachetnych w różnych dziedzinach życia, najbardziej znanych i zuchwałych kradzieży oraz nowych gospodarczych metodach ich produkcji – także ze szczątków ludzkich.
[30]
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[31]
Efekt piezoelektryczny w kryształach i materiale biologicznym.
1Michał Główka
1Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu, Wydział Farmaceutyczny z O.A.M.
e-mail: chemik5@onet.eu
Efekt piezoelektryczny jest zjawiskiem znanym od około 1880 roku i jest często wykorzystywanym w elektronice do budowy układów zawierających mikrokontrolery lub procesory, jako rezonatory kwarcowe (pop. kwarc), a także brzęczków, mikrofonów, iskierników, oraz wielu innych istotnych elementów elektronicznych. Pierwsze praktyczne zastosowanie piezoelektryków to wykorzystanie sonarów podczas I wojny światowej. Do zastosowań w elektronice wykorzystuje się głównie kryształ kwarcu, ale efekt ten jest obserwowany także w innych minerałach, a nawet materiale biologicznym np. kościach, ścięgnach, włosach.
Efekt ten polega na generowaniu ładunku, napięcia, na powierzchni kryształu, materiału pod wpływem odkształcenia, oraz odwrotnie - odkształceniu kryształu pod wpływem przyłożonego napięcia. W przypadku kryształów efekt piezoelektryczny jest ściśle powiązany z ich budową, dokładniej symetrią komórki elementarnej. Kryształy o pewnych typach symetrii nie wykazują efektu piezoelektrycznego, gdyż wypadkowy rozkład ładunków pozostaje „symetryczny”
podczas odkształcania kryształu, gdzie to właśnie asymetria wypadkowego rozkładu ładunków odpowiada za wystąpienie efektu piezoelektrycznego.
Materiały biologiczne, takie jak np.: kości, ścięgna, wełna, włosy także wykazują efekt piezoelektryczny. Pierwsze doniesienia o efekcie piezoelektrycznym w materiale organicznym, dokładniej włosach i wełnie, pochodzą z 1941 roku.
Piezoelektryczność jest zjawiskiem szeroko rozpowszechnionym. Odkrycie efektu piezoelektrycznego wzbudziło pewien entuzjazm, gdyż uważano, że efekt ten wytłumaczy proces formowania kości, który opisuje prawo Wolffa. Jednak odkrycie potencjału strumieniowego spowodowało, że efekt piezoelektryczny został zdyskredytowany jako czynnik wpływający na procesy formowania kości. Efekt
[32]
piezoelektryczny został zauważony, jako prawdopodobnie, ważny czynnik współodpowiadający za „odczuwanie” nacisku przez komórki modelujące kość.
Możliwe, że efekt ten jest składową bardziej złożonego mechanizmu i wpływa na wielkość potencjału strumieniowego, co może być znacznie bardziej znaczące dla formowania kości.
Notatki:
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
[33]
