Back to homepage
Gazeta Uczelniana | 06.03.2023

Tarczyca bajkalska wielkokrotnego użytku

Jak pozyskać więcej związków leczniczych z tarczycy bajkalskiej? Na to pytanie próbuje odpowiedzieć Kajetan Grzelka z Wydziału Farmaceutycznego UMW. Badania prowadzone przez naszego studenta są pierwszymi na świecie, które przewidują nie tylko użycie impulsów elektrycznych, ale także neutralnych dla roślin solwentów. Ma to umożliwić "dojenie korzeni", czyli wielokrotne pobieranie z nich cennych substancji aktywnych.

Anna Szejda

Wzrost liczby ludności, globalne ocieplenie, rozwój przemysłu, który generuje zanieczyszczenie środowiska i ogromne zużycie słodkiej wody – wszystko to sprawia, że na całym świecie poszukiwane są alternatywne możliwości upraw. Jedną z nich jest hodowla roślin w warunkach sztucznego wzrostu, nad którą pracuje Kajetan Grzelka, student prowadzący w Katedrze Biologii i Biotechnologii Farmaceutycznej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu w ramach projektu "Dojenie korzeni za pomocą naturalnych rozpuszczalników eutektycznych (DES) i elektroporacji (PEF) jako innowacyjna metoda pozyskiwania związków aktywnych roślin leczniczych", którego kierownikiem jest dr hab. Sylwester Ślusarczyk.

– Do badania wybraliśmy Scutellaria baicalensis Georgi, czyli tarczycę bajkalską. Jest ona coraz szerzej wykorzystywana w medycynie i wytwarza wiele substancji o ogromnym potencjale terapeutycznym, które w przyszłości mogą stać się lekami. Chcemy przede wszystkim stymulować wzrost jej korzenia, w którym zawarte są najbardziej interesujące nas związki oraz wielokrotnie izolować substancje z tej samej rośliny – mówi Kajetan Grzelka. 

Naukowiec, poszukując alternatywy dla tradycyjnych upraw glebowych, zdecydował się na metodę o nazwie aeroponika. Zakłada ona dojrzewanie rośliny w niewielkim pojemniku, a do jej wzrostu wykorzystywana jest specjalna pożywka, którą zraszany jest zwisający w powietrzu korzeń. Fakt, że korzeń wisi swobodnie nie tylko sprzyja jego napowietrzeniu, ale też ułatwia rozrost. Metodę wyróżnia to, że uprawa zajmuje o wiele mniej miejsca, przez co jest wydajniejsza, nie potrzebuje ziemi i zużywa o wiele mniej wody. Ponadto warunki hodowli, kontrolowane pod względem temperatury czy wilgotności, nie wymagają stosowania powszechnej w konwencjonalnym rolnictwie chemii, a więc np. pestycydów, które chronią rośliny przed szkodnikami.

Aktualnie w Ogrodzie Botanicznym Roślin Leczniczych UMW jest około 100-120 sztuk tarczycy, które rosną w specjalnych kuwetach do hodowli aeroponicznej. Naukowiec wykorzysta je w dalszej części badania, która zakłada izolację związków leczniczych z korzenia tarczycy bajkalskiej za pomocą odwracalnej elektroporacji. Jest to stymulacja przy użyciu impulsów elektrycznych, dzięki którym w komórkach tworzą się mikroskopijne otwory – tzw. pory, zamykające się w czasie od kilku do kilkunastu minut po zaprzestaniu dostarczania prądu. Sprzyja to wymianie substancji z wnętrza komórek rośliny z jej środowiskiem oraz dodatkowo stanowi bodziec stresowy, dzięki któremu roślina szybciej rośnie i zwiększa się ilość zawartych w niej związków aktywnych. To jednak nie koniec innowacji.

– Jak wynika z dostępnych danych, jako jedyni na świecie badamy metodę uprawy tarczycy bajkalskiej przy wykorzystaniu aeroponiki, połączoną z przyżyciową ekstrakcją związków aktywnych przy użyciu elektroporacji oraz specjalnych rozpuszczalników – dodaje Kajetan Grzelka.

Rozpuszczalniki, zwane solwentami, służą izolacji substancji leczniczych. Zwykle w ekstrakcji roślinnej stosowane są do tego lotne związki organiczne, takie jak metanol, etanol i inne, szkodliwe dla ludzi i środowiska. Kajetan Grzelka dąży, aby zastąpić je naturalnymi rozpuszczalnikami eutektycznymi.

– Zamierzamy opracować taki skład solwentu, który zapewni właściwe przewodzenie impulsów elektrycznych i izolację cennych dla nas związków roślinnych, a jedocześnie będzie nietoksyczny i nie uszkodzi rośliny – tłumaczy naukowiec. – W przeciwieństwie do konwencjonalnego sposobu ekstrakcji, zakładającego wyhodowanie, wysuszenie i zmielenie materiału, a następnie sporządzenie ekstraktu, chcemy z jednej rośliny wielokrotnie wyciągać substancje lecznicze w miarę jej ciągłego wzrostu. To jest właśnie „dojenie korzeni”, zawarte w tytule projektu.

Powodzenie nowej metody oznaczałoby spore oszczędności – miejsca (np. jedna uprawa zamiast pięciu oraz możliwość uprawy piętrowej zamiast powierzchniowej), wody oraz materiału roślinnego. Technologia byłaby więc bardziej ekologiczna, wydajna i przyniosłaby szereg korzyści ekonomicznych.

Docelowo ten innowacyjny sposób teoretycznie mógłby być wykorzystywany także w uprawach innych roślin niż lecznicze. W Japonii już powstają farmy hydroponiczne, a tamtejsi naukowcy prowadzą prace nad elektroporacją np. korzeni sałaty. Zaletą metody jest także to, że roślina dojrzewa sama, naturalnie. – To czysta żywność organiczna, bez żadnych wspomagaczy – podsumowuje naukowiec.

Scutellaria baicalensis Georgi, tarczyca bajkalska w naturalnych warunkach występuje na terenie Chin, Rosji i Mongolii. Od tysięcy lat stosowana jest w tradycyjnej chińskiej medycynie, a w 2011 r. wpisana została farmakopei europejskiej – tj. spisu surowców roślinnych, substancji czynnych i podłoży używanych przy sporządzaniu produktów farmaceutycznych. Tarczyca bajkalska jest rośliną wieloletnią, która osiąga 25-60 cm, a charakteryzują ją niebiesko-filetowe, drobne kwiatki na łodygach. Dla naukowców najbardziej interesujący jest jej korzeń, który zawiera liczne związki o właściwościach leczniczych i prozdrowotnych. Największe stężenie aktywnych składników notują rośliny 3- i 4-letnie. Zawarte w korzeniu flawonoidy (m.in. bajkalina, bajkaleina, wogonina i wogonozyd) wskazują działanie przeciwnowotworowe, przeciwzapalne, antyoksydacyjne, neuroprotekcyjne, przeciwdepresyjne i przeciwlękowe. Substancje te znajdują zastosowanie także w chorobach układu odpornościowego oraz układu sercowo-naczyniowego. Wykorzystywane są również w stomatologii (np. w terapii chorób przyzębia, takich jak paradontoza) oraz przemyśle kosmetycznym, jako składnik kremów przeciwstarzeniowych czy redukujących stany zapalne.

Fot. Tomasz Walów/UMW

Tags #umw
Authored by: Anna Szejda Creation date: 06.03.2023 Update authored by: Anna Szejda Update date: 18.04.2023