Stypendium dla naszego doktoranta

Kajetan Grzelka, doktorant Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, został laureatem Studenckiego Programu Stypendialnego dla osób działających na rzecz zrównoważonego rozwoju. Komisja doceniła jego projekt, który łączy badania nad roślinami leczniczymi z poszukiwaniem metod pozwalających oszczędzać surowce, wodę i energię, a także ograniczać stosowanie szkodliwych substancji chemicznych.

W konkursie skierowanym do studentów i doktorantów wrocławskich uczelni, zaangażowanych w działania zgodne z rezolucją Zgromadzenia Ogólnego Organizacji Narodów Zjednoczonych "Przekształcamy nasz świat: Agenda na rzecz zrównoważonego rozwoju 2030", wpłynęło blisko 40 wniosków. Komisja powołana przez Wrocławskie Centrum Akademickie (WCA) wybrała osiem najlepszych projektów. Ich autorzy otrzymają stypendia finansowane ze środków programu InPost For Cities.

Więcej substancji, mniej zużytych zasobów

W gronie laureatów jest mgr farm. Kajetan Grzelka, który pracuje nad ekologiczną i bardziej wydajną metodą pozyskiwania substancji aktywnych z roślin leczniczych. Obecnie skupia się na modrzyku górskim (Cicerbita alpina) – wieloletniej roślinie, której korzenie i kłącza zawierają m.in. laktucynę. Związek ten jest badany pod kątem potencjalnego wykorzystania w farmacji, m.in. przy opracowywaniu nowych środków przeciwbólowych.

– Tradycyjnie, aby otrzymać taki związek, roślinę należy zebrać, wysuszyć, a następnie poddać działaniu agresywnych rozpuszczalników organicznych, takich jak metanol czy acetonitryl. Oznacza to zniszczenie materiału roślinnego, zużycie energii potrzebnej do jego wysuszenia oraz wykorzystanie substancji, które mogą być szkodliwe dla środowiska i pracujących z nimi osób – mówi Kajetan Grzelka. – Metoda, którą rozwijam, działa inaczej. Jej celem jest wielokrotne pozyskiwanie cennych substancji z korzeni lub kłączy tej samej, nadal żywej rośliny.

Metoda, nazywana "dojeniem korzeni", polega na uprawie roślin w kontrolowanych warunkach – bez tradycyjnej gleby, w systemach hydroponicznych lub aeroponicznych. Pozwala to oszczędzać wodę i zmniejszać zapotrzebowanie na powierzchnię uprawną. Podczas ekstrakcji korzenie umieszcza się w naturalnym, biodegradowalnym rozpuszczalniku i poddaje działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF). Dochodzi wówczas do elektroporacji, czyli chwilowego zwiększenia przepuszczalności błon komórkowych. Dzięki temu związki można pozyskiwać bez niszczenia rośliny.

– Moje dotychczasowe doświadczenia wykazały, że te same rośliny można poddawać takiej ekstrakcji kilkukrotnie. Zaobserwowałem również, że działanie pola elektrycznego może pobudzać wzrost biomasy i zwiększać zawartość wybranych substancji aktywnych w korzeniach – wyjaśnia stypendysta.

Co te badania mają wspólnego z Agendą 2030?

"Przekształcamy nasz świat: Agenda 2030 na rzecz zrównoważonego rozwoju" to przyjęty przez państwa członkowskie ONZ wspólny plan działań obejmujący 17 Celów Zrównoważonego Rozwoju. Dotyczą one nie tylko ochrony klimatu i środowiska, lecz także zdrowia, edukacji, ograniczania nierówności oraz bardziej odpowiedzialnego sposobu produkowania i wykorzystywania dostępnych zasobów.

Prace Kajetana Grzelki wiążą się przede wszystkim z Celem 12: odpowiedzialną konsumpcją i produkcją. Rozwijana technologia ma umożliwić uzyskiwanie wartościowych składników przy mniejszym zużyciu materiału roślinnego, wody, energii i rozpuszczalników, a także ograniczyć ilość powstających odpadów. Zamiast traktować roślinę jako surowiec jednorazowy, badacz poszukuje sposobu, by mogła ona stać się odnawialnym źródłem substancji aktywnych.

Projekt wpisuje się również w Cel 2, obejmujący rozwój bardziej zrównoważonych i odpornych metod uprawy. Systemy hydroponiczne i aeroponiczne pozwalają prowadzić ją niezależnie od jakości gleby i w mniejszym stopniu uzależniają produkcję od zmieniających się warunków pogodowych. W tym przypadku nie chodzi bezpośrednio o wytwarzanie żywności, lecz o rozwój technologii umożliwiających oszczędniejsze wykorzystywanie roślin.

Od pierwszych doświadczeń do dalszych badań

Kajetan Grzelka technologię przyżyciowej ekstrakcji rozwija od kilku lat. Potwierdzeniem innowacyjnego charakteru jego prac jest zgłoszenie patentowe dotyczące otrzymywania metabolitów wtórnych z korzeni i kłączy modrzyka górskiego. Młody naukowiec otrzymał również grant w konkursie PRELUDIUM 24 Narodowego Centrum Nauki.

Kolejne etapy jego prac mają pomóc ocenić, jak bezpiecznie i skutecznie stosować tę technologię, jak często można przeprowadzać ekstrakcję oraz jak PEF wpływa na fizjologię i szlaki metaboliczne roślin. W przyszłości może ona znaleźć zastosowanie w bardziej zrównoważonym pozyskiwaniu naturalnych składników wykorzystywanych przez przemysł farmaceutyczny i kosmetyczny.

Fot. Tomasz Walów