Od kilkunastu lat badamy nowe antybiotyki peptydowe, zarówno bardzo krótkie lipopeptydy jak i polipeptydy zbudowane nawet z 40 reszt aminokwasowych. Zespół uczestniczy w projektowaniu nowych antybiotyków peptydowych, samodzielnie je syntezuje oraz bada z udziałem mikroorganizmów. Związki są poddawane testom pod kątem ich potencjalnego zastosowania w leczeniu posocznicy, prewencji zakażeń szpitalnych oraz wykorzystaniu w leczeniu atopowego zapalenia skóry.

Ważnym obszarem działalności Katedry jest także poszukiwanie proekologicznych metod syntezy oraz oczyszczania substancji z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej w odwróconym układzie faz (RP-HPLC). Większość syntez oraz etapów postsyntetycznych wykonywana jest z wykorzystaniem innowacyjnych metod pozwalających na zwiększenie wydajności, ograniczenie kosztów oraz szkodliwego wpływu na środowisko.

Specjalizujemy się w oczyszczaniu preparatywnym HPLC w oparciu o fazy odwrócone (kolumny C8, C18). Posiadany sprzęt pozwala jednorazowo oczyszczać nawet 5 g substancji. Nasze laboratorium jest wyposażone też w chromatografy analityczne z detekcją UV oraz MS oraz chromatograf jonowy.

W Katedrze posiadamy pracownię mikrobiologiczną, która umożliwia bieżącą ocenę aktywności przeciwdrobnoustrojowej syntezowanych peptydów. Związki badane są zgodnie z zaleceniami CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) i EUCAST (European Comitee on Antimicrobial Susceptibility Testing) wykorzystując szczepy referencyjne oraz kliniczne bakterii i grzybów. Wyznaczenie aktywności mikrobiologicznej substancji dokonywane jest m.in. poprzez określenie minimalnego stężenia hamującego wzrost (MIC), minimalnego stężenia eliminującego biofilm (MBEC) oraz w trakcie badań działania skojarzonego (FIC).

Analizujemy związki gazowe z wykorzystaniem czujników i bioczujników na bazie mikrowag kwarcowych (QCM), badamy stopień adsorpcji i agregacji cząsteczek w roztworze z wykorzystaniem czujników QCM i QCM-D, funkcjonalizujemy biochemicznie powierzchnie czujników, rozwijamy techniki osadzania wykorzystywane do modyfikacji powierzchni czujników

W ramach niniejszego obszaru badawczego realizowane są projekty dotyczące opracowania roślinnych systemów wzrostowych in vitro z przeznaczeniem do ciągłej i niezależnej od środowiska, produkcji wtórnych metabolitów, wykazujących unikatową aktywność biologiczną. Cele badawcze prowadzone są w oparciu o kultury morfogeniczne (biomasy pędów i korzeni anatomicznych oraz transformowanych) oraz kalusowe. Poszczególne biomasy namnażane są w skali laboratoryjnej (kultury stacjonarne i wytrząsane) oraz półtechnicznej (bioreaktory natryskowe, zalewowe, z mieszaniem mechanicznym oraz pneumatycznym – współpraca dr Adam Kokotkiewicz). Stymulację produkcji wybranych grup połączeń naturalnych prowadzi się wykorzystując strategie: retrobiosyntetyczne, elicytację, permeabilizację, immobilizację tkanek oraz inżynierię genetyczną.

W toku poszczególnych projektów biotechnologicznych opracowywane są metody ekstrakcji oraz szybkiej analizy skryningowej (badania jakościowe oraz ilościowe) metabolitów roślinnych syntezowanych w kulturach in vitro (alkaloidy tropanowe oraz indolizydynowe, fitoestrogeny z grupy izoflawonów i terpenoidów, olejki eteryczne). Służą one m.in. do analizy składu frakcji roślinnych pozyskiwanych z biomas naturalnych otrzymywanych na wszystkich etapach doświadczeń in vitro oraz do izolacji aktywnych biologicznie metabolitów z opracowanych systemów bioreaktorowych (TLC, HPLC, GC, CC)

Materiał badawczy stanowią rodzime rośliny lecznicze zagrożone wyginięciem oraz egzoty o charakterze endemicznym, zawierające metabolity roślinne o cennych właściwościach biologicznych. Stosowane strategie eksperymentalne obejmują wieloetapowe rozmnażanie wegetatywne (produkcja primordiów mikropędowych, ich elongacja, ryzogeneza oraz reintrodukcja do środowiska naturalnego) w oparciu o indywidualny dobór podłoży wzrostowych (modyfikacje regulatorów wzrostu) oraz warunków eksperymentalnych (oświetlenie i temperatura). Doświadczenie badawcze w powyższym zakresie dotyczy rodzin: Labiateae, Verbenaceae, Ericaceae i Fabaceae.

W spektrum zainteresowań badawczych mieszczą się związki naturalne z grupy fitoestrogenów (izoflawony i terpenoidy), alkaloidów (połączenia tropanowe i indolizydynowe) oraz olejków eterycznych. Opierając się na danych etno-farmakologicznych eksploruje się, w powyższym względzie, gatunki rodzime (rodziny: Fabaceae, Labiateae, Ericaceae, Solanaceae) oraz egzotyczne, w tym endemiczne (rodziny: Solanaceae, Fabaceae, Labiateae, Phyllanthaceae). Realizowane badania fitochemiczne dotyczą opracowania metod ekstrakcji oraz analizy poszczególnych połączeń naturalnych (metody: TLC,HPLC, GC, CC) w zespołach oraz po ich uprzedniej izolacji i identyfikacji (HPLC, GC, MS, NMR). Zarówno wyciągi wieloskładnikowe, z badanych surowców, jak i pojedyncze związki naturalne, podlegają wstępnej analizie biologicznej (bioautografia TLC, analizy in vitro) z uwagi na działanie przeciwzapalne, antyoksydacyjne, proapoptotyczne wobec synowiocytów ludzkich (testy in vitro – współpraca z Katedrą Fizjopatologii GUMed) oraz chondroprotekcyjne.

Oznaczanie kwasów tłuszczowych, kwasów żółciowych, hormonów po przedniej ekstrakcji i upochodnieniu, techniką chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas. Rozdział lipidów na frakcję techniką ekstrakcji do fazy stałej (SPE). Oznaczanie kwasów żółciowych techniką chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrią mas. Zastosowanie spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego w badaniach lipidomicznych.

Analiza składu chemicznego surowców leczniczych pochodzenia roślinnego obejmuje badania prowadzące do określenia w nich zawartości związków czynnych (np. związków fenolowych o działaniu antyoksydacyjnym) a także pierwiastków niezbędnych (np. Fe, Zn, Mn, Cu) oraz szkodliwych (np. Pb, Cd) dla zdrowia człowieka, w tym analizę specjacji pierwiastków. Materiał badany obejmuje próbki roślin wykorzystywanych w lecznictwie pochodzące zarówno z kraju, jak i zagranicy (Europa, Azja).

Analiza składu chemicznego próbek pochodzenia biologicznego, np. płynu stawowego pacjentów cierpiących na choroby reumatyczne oraz towarzyszące, może być przydatna w diagnostyce chorób cywilizacyjnych.

Metody wielowymiarowe, takie jak np. analiza skupień, czy analiza głównych składowych są bardzo przydatne szczególnie w przypadku interpretacji dużych baz danych doświadczalnych. Tego typu matryce uzyskuje się podczas badań nad składem surowców naturalnych i biologicznych nowoczesnymi technikami instrumentalnymi, a wtedy chemometria jest wręcz niezbędna.

Badania realizuję od wielu lat i prowadzę je przy wykorzystaniu metod spektroskopowych tj. FTIR, NIR, Raman, UV-Vis, kalorymetrycznych (DSC), dyfraktometrycznych (XRD) i chromatograficznych (GC-MS) a także zaawansowanych technik tj. ATR, pochodnych widm i modeli chemometrycznych. Najczęściej degradacja chemiczna jest możliwa do weryfikacji po narażeniu substancji na podwyższoną temperaturę, wilgotność, odczynniki utleniające oraz światło. Sukcesem przeprowadzonych badań było m.in. opracowanie szybkiej i skutecznej metody identyfikacji poważnych zmian w cząsteczce po krótkim 30. minutowym narażeniu próbki chlorowodorku ranitydyny na światło, co pozwoliło na zidentyfikowanie małocząsteczkowych, lotnych i toksycznych produktów degradacji. Niezależnie w wyniku naszych prac, laboratoria podległe EMA oznaczyły i zidentyfikowały w ranitydynie niebezpiecznie wysokie ilości nitrozoamin. Substancja od września 2019 r. jest wycofana z obrotu w Europie.

Badania fotostabilności wykonujemy wg. rekomendacji ICH w komorze Suntest CPS+ przy użyciu zalecanych filtrów do badań farmaceutycznych tj. ID50 oraz UV. Próbki poddawane mogą być narażeniu na promieniowanie w zakresie 300-800 nm przy mocy z zakresu 250 – 765 W/m².

Metoda wykorzystywana do weryfikacji zmian chemicznych w obrębie ugrupowań OH, NH, SH, CH w próbkach proszków (np. podczas badania stabilności, próbkach biologicznych (penetracja substancji przez skórę), tabletkach, plastrach itp. Najważniejsze, realizowane projekty we współpracy z ZF Polpharma SA dotyczyły m.in. testowania i modelowania procesu technologicznego mieszania on-line przy wykorzystaniu metod statystycznych.

Projekty z wykorzystaniem cyklodekstryn są realizowane od wielu lat głównie w celu ochrony substancji leczniczych przed promieniowaniem z zakresu UV-Vis dla ranitydyny, ale także przed zmianami polimorficznymi zachodzącymi podczas narażenia substancji na siły nacisku (np. kompresji podczas tabletkowania) dla famotydyny. Zrealizowane działania wskazują na istotny wpływ obecności cyklodekstryn podczas badań fotodegradacji zarówno w postaci systemów zwanych kompleksami supramolekularnymi, jak i w postaci fizycznych mieszanin.

Badania plastrów realizuję od wielu lat i prowadzę je przy wykorzystaniu metod spektroskopowych tj. FTIR, NIR, UV-Vis, a także zaawansowanych technik tj. ATR i pochodnych widm. W polimerach weryfikowane były procesy sieciowania, zawartości komponentów wraz z identyfikacją polimerów i oceną ich morfologii.

Badania prowadzone są we współpracy z Katedrą Chemii Fizycznej Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej w celu poszukiwania mieszanin eutektycznych, mających na celu efektywne usuwanie CO2 z przemysłowych strumieni procesowych, przy użyciu m.in. czwartorzędowych DES. Podobnie jak w przypadku cieczy jonowych, właściwości fizyczne DES można kontrolować, zmieniając skład i proporcje składników tworzących daną mieszaninę eutektyczną, tak aby uzyskać korzystne właściwości. Ocena właściwości polega na monitorowaniu przemian fazowych na podstawie punktów topnienia przy wykorzystaniu różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC).

Badania prowadzę we współpracy z Katedrą i Zakładem Chemii Farmaceutycznej GUMed, Zakładem Funkcjonowania Ekosystemów Morskich -Instytut Oceanografii UG oraz z CeBiTec – Bielefeld Uniwersytet

Od ponad dekady badam zdolność mięczaków morskich do prowadzenia procesu aromatyzacji androgenów, na przykładzie bałtyckiego omułka jadalnego Mytilus trossulus. W tym celu wykorzystuję metodę izotopową i licznik scyntylacyjny. Pomiar aktywności aromatazy polega na zmetabolizowaniu przez ten enzym 1β-³H androstendionu, a miarą aktywności jest powstająca ³H₂O. Potwierdzeniem zajścia procesu aromatyzacji przez małże jest oznaczenie syntetyzowanych estrogenów metodą LC-MS/MS. Od 2021r jestem kierownikiem grantu NCN – OPUS-19, pt. „Aromatyzacja steroidów przez małże morskie: charakterystyka kompleksu enzymatycznego i efektywność procesu w obecności związków EDs (ang. Endocrine Disruptors)”. Badania prowadzone w tym projekcie będą miały na celu scharakteryzowanie biochemiczne i genetyczne (na poziomie transkryptomów – analizy NGS -Illumina, Oxford Nanopore) aromatazy w tkankach bałtyckich małży. Badania te zwiększą możliwości bioindykacyjne M.trossulus i mogą mieć charakter aplikacyjny w monitoringu ekosystemu bałtyckiego.

Kolejnym tematem moich badań jest oznaczanie związków o charakterze EDs w tkankach organizmów morskich. Przy użyciu LC-MS/MS oznaczono między innymi naturalne androgeny i estrogeny w tkankach małży, jak również 17-α etynyloestradiol. Ten syntetyczny estrogen był obecny w tkankach M.trossulus zebranych z punktów zlokalizowanych w okolicy oczyszczalni ścieków.

Badania prowadzę we współpracy z Katedrą i Zakładem Biochemii GUMed, Katedrą i Zakładem Histologii GUMed, Zakładem Funkcjonowania Ekosystemów Morskich -Instytut Oceanografii UG oraz Instytutem Medycznym Uniwersytetu Columbia (USA) jak również Centro de Investigacións Mariñas (CIMA) z Hiszpanii.

Od 2018 r. uczestniczę w projekcie NCN „Zakaźna neoplazja? Rola horyzontalnego transferu komórek nowotworowych w etiologii neoplazji u małży z Zatoki Gdańskiej” Moje analizy dotyczą porównania hemocytów pochodzących od małży zdrowych i neoplastycznych. W tym celu wykorzystuję metodykę: badania biomarkerów przy użyciu spektrofotometru, analizatora Agilent Seahorse XFp HPLC, LC-MS/MS jak również cytometru przepływowego

Badania prowadzę we współpracy z Katedrą i Zakładem Biochemii GUMed oraz z Zakładem Oceanografii Rybackiej i Ekologii Morza, Morskiego Instytutu Rybackiego

Prowadzone przez MIR doświadczenia ekspozycyjne ryb hodowlanych na mikroplastiki pokazują, że związki te powodują zaburzenia na poziomie endokrynnym, są też geno- i cytotoksyczne. Analizy prowadzone w tym obszarze badań w naszej katedrze dotyczyły zoptymalizowania metody ekstrakcji kortykosteroidów z tkanek larw ryb metodą HPLC–ESI-MS/MS

Badania prowadzę we współpracy z Zakładem Oceanografii Rybackiej i Ekologii Morza, Morskiego Instytutu Rybackiego

Prowadzone przez MIR badania z użyciem nanopłatków grafenowych wykazują ograniczone działanie toksyczne grafenu na organizmy morskie, na przykładzie wieloszczeta Hediste diversicolor. Prowadzone przeze mnie analizy dotyczyły zbadania wpływu grafenu na aktywność antyoksydacyjną i detoksykacyjną organizmów, na poziomie aktywności enzymatycznych GST, SOD, CAT, AChE oraz ilości powstających produktów peroksydacji lipidów (TBARS) i białek (grupy karbonylowe)

Badania prowadzę we współpracy z Zakładem Funkcjonowania Ekosystemów Morskich -Instytut Oceanografii UG, Katedrą Analizy Środowiska, Wydziału Chemii UG, Instytutem Oceanologii PAN oraz z partnerami norweskimi: SINTEF Ocean AS i Uniwersyteckim Centrum w Svalbardzie

Od 2020 roku jestem wykonawcą grantu GRIEG (NCN + Polsko-Norweska Współpraca Badawcza): „Transport z prądami oceanicznymi farmaceutyków stosowanych w terapii człowieka i wpływ tych związków na morskie organizmy w europejskiej części Arktyki – PHARMARINE (2020-2023)”. Moim zadaniem badawczym będzie przebadanie arktycznych gatunków mięczaków pod kątem wrażliwości na farmaceutyki. Planuję przeprowadzić analizy enzymatyczne panelu białek odpowiedzi na zanieczyszczenia środowiskowe oraz analizy genetyczne: metodą qPCR ekspresję genów zaangażowanych w I, II i III fazę detoksykacji.

Specjalizujemy się w projektowaniu, interpretacji oraz w analizie danych związanych z farmakokinetyką i farmakodynamiką leków.

Mamy duże doświadczenie w analizie populacyjnej danych klinicznych, która obejmuje nieliniowe modelowanie efektów stałych i losowych (NONMEM, Monolix, etc.), oraz modelowanie hierarchiczne w ujęciu bayesowskim (Winbugs, Stan/Torsten).

Bardzo ważnym zagadnieniem, które realizujemy jest badanie żywności, w tym jej składu, jakości i bezpieczeństwa, wpływu przetwarzania, przechowywania i czynników zewnętrznych i wewnętrznych na jej jakość zdrowotną i odżywczą. Oceniamy wpływ środowiska naturalnego na produkty żywnościowe oraz kontrolujemy poziom zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych. Materiał do badań stanowią różnego rodzaju produkty pochodzenia zarówno roślinnego jak i zwierzęcego, w tym produkty należące do żywności wzbogaconej, funkcjonalnej specjalnego przeznaczenia oraz suplementów diety.

Specjalizujemy się w analizie żywności z wykorzystaniem wysoce zaawansowanych technik analitycznych. Nasze laboratorium jest wyposażone w chromatografy cieczowe z detektorami UV/DAD, FLD oraz Corona CAD, chromatograf gazowy z detekcją FID, mineralizator/ekstraktor mikrofalowy oraz atomowy spektrometr absorpcyjny, co umożliwia zarówno analizę substancji organicznych jak i nieorganicznych.

Istotnym i niezwykle aktualnym obszarem działalności Katedry jest ocena jakości suplementów diety i bezpieczeństwa ich stosowania. Z wykorzystaniem nowoczesnych technik analitycznych oceniamy ich skład i narażenie konsumenta na niepożądane oraz zagrażające zdrowiu substancje. Jednocześnie oceniamy ryzyko wystąpienia interakcji pomiędzy składnikami suplementów diety a lekami oraz innymi substancjami występującymi w żywności.

Obecnie prowadzone są badania dotyczące uwalniania substancji bioaktywnych z suplementów diety jak i naturalnych surowców. Opracowywany jest model symulowanych warunków pokarmowych, który ułatwi oszacowanie potencjalnego uwalniania składnika z suplementu, jak i zweryfikowanie stopnia bezpieczeństwa w wyniku jego stosowania, które jest tak istotne w dobie rosnącego popytu na te preparaty.

Ważnym obszarem działalności Katedry jest zastosowanie narzędzi chemometrycznych do oceny jakości żywności. Poprawna interpretacja chemometryczna zaobserwowanych tendencji, czy zależności umożliwia zrozumienie złożonej problematyki związanej z różnymi aspektami żywności i żywienia. Ułatwia ona rozróżnienie produktów spożywczych zależnie od ich składu chemicznego, stopnia zanieczyszczenia, pochodzenia geograficznego czy botanicznego, stopnia przetworzenia technologicznego oraz autentyczności.

Tabletki, kapsułki twarde i miękkie, minitabletki, peletki, powlekanie, postacie bioadhezyjne, liofilizaty, emulsje submikronowe i inne układy dyspersyjne, mikrosfery lipidowe, lamelki, iniekcje, leki do oczu.

Badania w aparatach farmakopealnych i komorach dyfuzyjnych, modyfikacja uwalniania, przenikanie przez błony półsyntetyczne i naturalne (skóra, rogówka oka).

Mikroskopia (optyczna, elektronowa, ze spektrometrią ramanowską), badania adhezji i mukoadhezji, badania reologiczne, badanie wielkości cząstek w układach rozproszonych.

Nowoczesna receptura apteczna.

W Katedrze prowadzone są prace związane z otrzymywaniem oraz badaniem struktury krystalicznej i właściwości fizykochemicznych ko-kryształów, pochodnych 1,4-benzodiazepiny z odpowiednimi koformerami. Korzystając z różnych metod otrzymywania ko-kryształów, uzyskano kilka nieopisanych dotychczas w literaturze ko-kryształów, których właściwości fizyczne i chemiczne są określane różnymi metodami instrumentalnymi. W dalszej kolejności będą prowadzone prace związane z potencjalnym wykorzystaniem tych ko-kryształów w lecznictwie.

Ważnym obszarem działalności Katedry jest także poszukiwanie nowych procedur analitycznych przydatnych do badania niezgodności substancji leczniczych z substancjami pomocniczymi stosowanymi w technologii stałych postaci leku. Opracowanie procedur opartych na wykorzystaniu metod analizy termicznej wspomaganych wielowymiarowymi technikami analizy statystycznej ma na celu wyeliminowanie czasochłonnego testu przyśpieszonego starzenia, wymagającego wielu tygodni badań oraz zastąpienie go szybką, tanią i wiarygodną procedurą z użyciem kilku miligramowych próbek.

Z uwagi na bardzo słabą rozpuszczalność w wodzie większości nowych substancji wprowadzanych do lecznictwa, w Katedrze podjęto prace na opracowaniem stałych układów dyspersyjnych poprawiających rozpuszczalność i szybkość rozpuszczania badanych substancji. Prace sprowadzają się do opracowania diagramów fazowych opisujących stan równowagi występujący w mieszaninie krystalicznej substancji leczniczej z bezpostaciową substancją pomocniczą, które umożliwiają ilościową ocenę rozpuszczania i wzajemnego mieszania się składników, a ponadto umożliwiają wyznaczenie krzywej prognozującej przemianę szklistą mieszaniny. Dotychczas przeprowadzone badania wskazały na znaczną redukcję krystaliczności wybranych substancji leczniczych w mieszaninach z hydroksypropylo metylocelulozą.

Jednym z obszarów działalności Katedry jest analiza związków psychoaktywnych w ślinie. W ramach badań wykorzystywane są różne metody ekstrakcji, m.in. SPE. Natomiast do analizy ilościowej wykorzystywana jest wysokosprawna chromatografia cieczowa w odwróconym układzie faz (RP-HPLC).

Skóra ludzka stanowi istotną drogę podawania substancji leczniczych, ale jest także ważną barierą powierzchniową, która chroni organizm przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi (mechanicznymi, fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi).

W ramach niniejszego obszaru badawczego realizowane są projekty oceny barierowości skóry ludzkiej po aplikacji substancji leczniczych, toksycznych lub zdolnych do bioakumulacji w warstwach skóry: startum corneum, epidermis oraz dermis. Badania prowadzone są przy wykorzystaniu skóry ludzkiej ex vivo oraz nowoczesnych substytutów skóry, takich jak membrana Strat-M.

Bezpośredni dostęp do aparatury, którym jest System do dyfuzji transdermalnej z celami Franz’a firmy Hanson, rekomendowanej przez FDA i Farmakopee gwarantuje prowadzenie badań na poziomie naukowym, jak i przydatnym do współpracy z firmami farmaceutycznymi w ocenie produktów na skórę.

Badania dotyczą identyfikacji zmian w skórze na poziomie makroskopowym, mikroskopowym oraz w skali nano pod wpływem siloksanów, będących popularnym składnikiem produktów na skórę.

Identyfikacja zmian konformacji strukturalnych białek i lipidów obecnych w stratum corneum oraz rozmiarów wolnych objętości dostarcza dowodów na zmiany barierowości skóry.

W badaniach wykorzystuje się kilkanaście metod analitycznych, w tym rozwija się w ramach współpracy z jednostkami zewnętrznymi potencjał zastosowania w badaniach skóry nowych technik, takich jak: mikroskopię holograficzną oraz spektroskopię czasów życia anihilujących pozytonów (PALS).

Nasza pracownia od ponad dwudziestu lat prowadzi badania in vitro komórek kłębuszków nerkowych – podocytów. Obecnie używamy unieśmiertelnionych linii podocytów myszy, ale mamy też doświadczenie w pozyskiwaniu kłębuszków nerkowych i podocytów do hodowli pierwotnej. Prowadzone przez nas badania dotyczą wpływu hiperglikemii na strukturę, ekspresję białek i funkcje komórek podocytarnych.

Wytwarzanie i charakterystyka fizykochemiczna sferycznych granulatów (peletek), minitabletek, membran, kompozytów kolagenowych. Ocena farmakopealna, badania właściwości mineralizacyjnych, dostępności farmaceutycznej, aktywności przeciwdrobnoustrojowej, cytotoksyczności.

Synteza materiałów krzemionkowych metodą zol-żel z wykorzystaniem matryc porotwórczych, modyfikacja powierzchni metodami graftingu i ko-kondensacji, badania fizykochemiczne otrzymywanych materiałów.

Synteza matryc tlenkowych SiO₂-CaO-P₂O₅, badania fizykochemiczne otrzymywanych bioszkieł, badania potencjału mineralizacyjnego w płynie symulującym osocze ludzkie, badania cytotoksyczności

Optymalizacja procesu adsorpcji substancji leczniczych, badanie kinetyki i mechanizmów adsorpcji, izotermy adsorpcji, badania dostępności farmaceutycznej, mechanizmy uwalniania substancji leczniczej.

- opracowanie techniki przygotowania próbki do analizy instrumentalnej;

- ekstrakcja leków z materiału biologicznego (tkanki płynne i stałe);

- przygotowanie próbek oparte na nowoczesnej technice ekstrakcji, głównie mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME) oraz dyspersyjna mikroekstrakcja ciecz-ciecz (DLLME);

- analiza LC-MS/MS.

- ekstrakcja małocząsteczkowych związków endogennych z materiału biologicznego (tkanki stałe i płynne);

- ekstrakcja prowadzona jest z wykorzystaniem techniki mikroekstrakcji do fazy stałej (SPME), w tym w warunkach in vivo (in vivo SPME);

- analiza LC-MS/MS.

- przygotowanie próbek biologicznych do niecelowanych analiz metabolomicznych;

- analiza danych metabolomicznych.

Rozwój grupy techniki separacyjnych, opartych na różnicach stosunku ładunku do masy analitów. Zastosowanie technik elektromigracyjnych do jednoczesnego oznaczenia kilku lub kilkunastu związków biologicznie czynnych w obecności substancji balastowych;

Badania farmakokinetyczne leków oraz badania biodostępności i biorównoważności preparatów farmaceutycznych;

Analiza upochodnionych związków metodą elektroforezy kapilarnej z detekcją LIF (488/520 nm);

Wpływ dynamicznego powlekania kapilary (dynamic double coating) na separację elektroforetyczną analitów z zastosowaniem detekcji pośredniej;

Badanie wpływu połączenia dozowania do kapilary próbek o dużej objętości z przełączaniem polaryzacji podczas elektrokinetycznej chromatografii kapilarnej z użyciem cyklodekstryn (LVSS-PS-CDEKC).

Techniki off-line obejmujące procedury izolacji analitów z materiału biologicznego oparte o LLE, DLLME, SPE i SPME w różnych wariantach eksperymentalnych;

Poszukiwanie nowych strategii dla wzmocnienia sygnału analitów w kapilarze oraz obniżenia granicy wykrywalności i oznaczalności opracowanych metod; spiętrzanie we wzmocnionym polu elektrycznym (FASS), zmiatanie z zastosowaniem surfaktantów; dozowanie próbki do kapilary w oparciu o oddziaływania hydrofobowe analitów, jednoczesne zastosowanie dozowania hydrodynamicznego i elektrokinetycznego.

Badania z wykorzystaniem technik elektromigracyjnych w analizie leków oraz substancji endogennych. Techniki elektromigracyjne należą do metod pozwalających na uzyskanie dużej wydajności procesu separacji, ograniczenie kosztów a także szkodliwego wpływu na środowisko. W tym obszarze prowadzone badania dotyczą szczególnie analizy substancji czynnej (API) oraz zanieczyszczeń w preparatach farmaceutycznych; metabolitów substancji leczniczych oraz substancji endogennych w materiale biologicznym (mocz, surowica, osocze, krew, tkanki); oznaczanie pozostałości antybiotyków w tkankach jadalnych zwierząt.

Istotnym obszarem działalności jest także opracowywanie i optymalizacja metod izolacji analitów z materiału biologicznego. Celem jest poszukiwanie odpowiednio wydajnych, ale także przyjaznych środowisku metod ekstrakcji analitów z matrycy z wykorzystaniem popularnych technik takich jak LLE, LPME, DLLME, SPE, SPME, MEPS.

Od niedawna nasze Laboratorium elektroforezy kapilarnej jest wyposażone w detektor fluorescencyjny wzbudzany laserem (LIF). W tym obszarze rozpoczęte zostały badania dotyczące wykorzystania detektora typu LIF szczególnie do oznaczania substancji endogennych, istotnych z punktu widzenia klinicznego i występujących w matrycy biologicznej na niskim poziomie rzędu ng, czy nawet pg. Zastosowanie tego typu detekcji wymaga także opracowywania skutecznych procedur upochadniania dla analitów nie wykazujących naturalnej fluorescencji.

Tabletki, kapsułki twarde, minitabletki, granulaty, peletki, powlekanie.

Formulacje, badania przenikania do i przez skórę w komorach dyfuzyjnych, przenikanie przez błony syntetyczne, obrazowanie przenikania.

Rozwój i badania formulacji kosmetycznych, kosmetyki „białe” i „kolorowe”, obrazowanie interakcji kosmetyków ze skórą i błonami syntetycznymi.

Opracowanie konkurencyjnych metod oznaczania różnorodnych substancji czynnych i ich zanieczyszczeń w preparatach farmaceutycznych, a także substancji leczniczych i ich metabolitów jak i substancji endogennych w materiale biologicznym (mocz, surowica, osocze, krew, tkanki) opartych na technikach chromatograficznych (LC) w połączeniu z detekcją spektrofotometryczną (UV-Vis), fluorescencyjną, elektrochemiczną i spektrometrią mas. Zastosowanie opracowanych metod chromatograficznych w analizach farmaceutycznych i badaniach klinicznych.

Analiza substancji leczniczych w próbkach środowiskowych (gleba, próbki wodne) technikami GC-MS/MS oraz UHPLC-MS.

Zastosowanie technik elektromigracyjnych w analizie leków i ich zanieczyszczeń w preparatach farmaceutycznych, a także substancji aktywnych biologicznie i ich metabolitów w materiale biologicznym (mocz, surowica, osocze, krew, tkanki). Rozszerzania potencjału aplikacyjnego metod elektromigracyjnych do oznaczania leków i substancji endogennych z wykorzystaniem różnorodnych technik wzmacniania sygnału.

Opracowanie efektywnych procedur analitycznych do ekstrakcji substancji czynnych i ich zanieczyszczeń z gotowych postaci leków oraz substancji leczniczych i ich metabolitów, a także substancji endogennych z różnorodnego materiału biologicznego w oparciu o techniki: deproteinizacji LLE, DLLME, SPE, SPME.

Ocena właściwości fizykochemicznych faz stacjonarnych do HPLC i UHPLC za pomocą systemów ich klasyfikacji (KUL, QSRR).

Ocena wpływu cieczy jonowych na proces ekstrakcji i rozdzielania chromatograficznego oraz elektroforetycznego różnorodnych substancji biologicznie czynnych.

Aplikacja różnorodnych metod wielowymiarowych (PCA, FA, CA) jako narzędzi wspomagających w trakcie optymalizacji metod analitycznych oraz jako źródło nowych możliwości interpretacji uzyskanych danych analitycznych w badaniach biomedycznych.

Przewodnim tematem obecnych badań jest zastosowanie technik elektromigracyjnych w analizie nanocząstek syntetycznych oraz biologicznych. W szczególności prace te skupiają się nad rozwijaniem metody oceny zawartości, czystości i tożsamości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych przy użyciu kapilarnej elektroforezy strefowej.

Przewodnim tematem obecnych badań jest zastosowanie technik elektromigracyjnych w analizie nanocząstek syntetycznych oraz biologicznych. W szczególności prace te skupiają się nad rozwijaniem metody oceny zawartości, czystości i tożsamości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych przy użyciu kapilarnej elektroforezy strefowej.

Przewodnim tematem obecnych badań jest zastosowanie technik elektromigracyjnych w analizie nanocząstek syntetycznych oraz biologicznych. W szczególności prace te skupiają się nad rozwijaniem metody oceny zawartości, czystości i tożsamości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych przy użyciu kapilarnej elektroforezy strefowej.

W ramach niniejszego obszaru badawczego współpracujemy z Trinity College Dublin oraz Uniwersytetem Saskatchewan.

Nasze badania obejmują kompleksową analizę oddziaływania nanoksenobiotyków na układ hemostazy – płytki krwi, komórki śródbłonka naczyń krwionośnych i proces fibrynolizy w zależności od rozmiaru, właściwości fizykochemicznych i funkcjonalizacji, poznanie mechanizmu działania przeciwzakrzepowego w badaniach prowadzonych w warunkach in vitro, ex vivo oraz na modelu zwierzęcym zakrzepicy.

Przy realizacji projektów współpracujemy z Politechniką Gdańską i Uniwersytet Warszawskim.

Badamy funkcjonalizowane nanocząstki metali szlachetnych jako potencjalne substancje terapeutyczne. Poprzez połączenie nanocząstek z substancjami organicznymi i lekami maksymalizujemy ich potencjał terapeutycznych (działanie przeciwzapalne, przeciwdrobnoustrojowe, przeciwzakrzepowe) jednocześnie zapewniając dobry profil bezpieczeństwa. Wykorzystujemy synergistyczny efekt terapeutyczny nanocząstek i przyłączanych substancji, a także unikatowe cechy nanocząstek umożliwiających wykorzystanie ich jako platform dostarczania leków (wysoki stosunek pola powierzchni do objętości, zdolność przenikania błon biologicznych i barier ustrojowych). Badania prowadzimy przy użyciu doświadczalnych modeli chorób przyzębia, nieswoistych zapaleń jelit oraz zakrzepicy (in vitro, ex vivo i in vivo).

Badania prowadzimy na zdrowych i patologicznie zmienionych zwierzętach (zwierzęcy model ludzkiej choroby – stwardnienia zanikowego bocznego, ALS), które zostają poddane treningowi i/lub jednorazowemu wysiłkowi pływackiemu, mając na celu odkrycie mechanizmów odpowiedzialnych za przedłużenie i poprawę jakości życia osób cierpiących na ALS jak i inne choroby związanych ze stresem oksydacyjnym i dysfunkcjami mitochondriów. W badaniach tych skupiamy się na wpływie wysiłku na metabolizm energetyczny oraz wolnorodnikowy w mięśniach szkieletowych, a także szlaki sygnalizacyjne odpowiedzialne za atrofię i regenerację włókien mięśniowych. Szczególną uwagę poświęcamy roli mitochondriów oraz błon retikulum endoplazmatycznego związanych z mitochondriami na te zjawiska.

Projekt obejmuje współpracą 15 jednostek naukowych z Niemiec, Holandii, Wielkiej Brytanii, Szkocji, Irlandii, Włoch, Szwecji, Hiszpanii oraz lekarzy klinicystów z naszej Uczelni. W badaniach koncentrujemy się na opracowaniu modelu badawczego obejmującego interakcję płytek krwi z organoidami, co ma istotne znaczenie w kontekście lekooporności i opracowania nowej skutecznej terapii. Ponadto, planujemy dokonać screeningu potencjalnej aktywności przeciwnowotworowej nowych nanochemoterapeutyków uwzględniając ich komórkowe i molekularne mechanizmy działania, a także oceny zdolność selektywnego transportu leku do komórek nowotworowych.

Organoidalne hodowle z próbek ludzkich guzów trzustki mogą być wytwarzane w stosunkowo krótkim czasie i z niewielkiej ilości materiału biologicznego. Z tego powodu nasza metoda może umożliwić stosowanie „zindywidualizowanego” podejścia w leczeniu raka trzustki.

W ramach oceny zaburzeń lipidowych prowadzimy:

1) analizy przemian metabolicznych lipoprotein w warunkach in vitro (np. ocenę efektywności lipolizy VLDL, oddziaływanie struktur bogatych w fosfolipidy na metabolizm VLDL);

2) analizy związku polimorfizmu genu apolipoproteiny E z rozwojem zaburzeń lipidowych;

3) izolację lipoprotein (metoda ultrawirowania) oraz oznaczenia składników lipidowych (metody enzymatyczne) i apolipoprotein (metody immunochemiczne) w surowicy i wyizolowanych frakcjach lipoprotein;

4) analizy atypowych lub zmodyfikowanych lipoprotein oraz analizy subpopulacji lipoprotein (metody immunochemiczne, elektroforeza dwukierunkowa w warunkach niedenaturujących, elektroforeza w żelu agarozowym).

W ramach oceny harmonizacji wyników badań laboratoryjnych prowadzimy:

1) porównania oznaczeń stężenia cholesterolu LDL oznaczonego z wykorzystaniem metody ultrawirowania lub bezpośrednią z metodami obliczeniowymi;

2) badania upostaciowanych elementów moczu (tzw. badanie osadu moczu) ze szczególnym uwzględnieniem struktur występujących rzadko oraz ocenę jakości wyników metod mikroskopowych i metod automatycznych.

1. Analiza jakościowa i ilościowa składu chemicznego roślinnych surowców leczniczych za pomocą HPLC.

2. Oznaczanie całkowitej zawartości polifenoli, flawonoidów, kwasów fenolowych, witaminy C w roślinnych surowcach leczniczych.

3. Badanie aktywności przeciwutleniającej ekstraktów sporządzonych z roślinnych surowców leczniczych za pomocą metod DPPH. FRAP, ABTS.

1. Analiza skupień.

2. Analiza głównych składowych.

3. Analiza wariancji.

1. Analiza fingerprint.

2. Optymalizacja warunków ekstrakcji.

Badania dotyczą mechanizmów leżących u podstaw regulacji funkcji nerek, ze szczególnym uwzględnieniem funkcji kłębuszków nerkowych, w warunkach prawidłowych oraz w stanach patofizjologicznych – hiperglikemii, hipercholesterolemii, hiperangiotensynemii oraz hipoksji. W obszarze zainteresowań badawczych znajduje się również farmakologiczna modyfikacja funkcji nerek. Cele badawcze są realizowane w oparciu o modele zwierzęce oraz materiał kliniczny pochodzący od chorych z przewlekłymi chorobami nerek.

Badania dotyczą poznawania mechanizmów dysfunkcji śrdbłonka uznawanej jako wczesna faza rozwoju chorób sercowo-naczyniowych takich jak miażdżyca, niewydolność serca, nadciśnienie tętnicze, cukrzyca. W prowadzonych projektach badawczych badane są mechanizmy molekularne prowadzące do dysfunkcji śródbłonka naczyniowego pod wpływem rozmaitych czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, jak np. hiperglikemia, hipercholesterolemia i hipoksji. W obszarze zainterowań naukowych znajduje się poszukiwanie nowych molekularnych celów terapeutycznych i diagnostycznych dotyczących śródbłonka. Dotyczy to również opracowywania nowych technik obrazowania czynności komórek i narządów w warunkach przyżyciowych za pomocą tzw. celowanych molekularnie technik obrazowania (targeted molecular imaging). Projekty realizowane są w oparciu o modele translacyjne z wykorzystaniem linii komórkowych, zwierzęcych modeli badawczych, jak również materiału klinicznego zbiobankowanego od chorych.

Badania obejmują jakościową i ilościową ocenę subpopulacji HDL z wykorzystaniem metody ultrawirowania, metod precypitacyjnych, elektroforetycznych i immunoenzymatycznych.

W ramach prowadzonych projektów oceniamy markery stresu oksydacyjnego i obrony antyoksydacyjnej, ze szczególnym uwzględnieniem patomechanizmów prowadzących do oksydacyjnej modyfikacji lipoprotein osocza.

Zespół zajmuje się opracowaniem efektywnej metodyki oznaczania i izolacji katecholoestrogenów i ich metoksylowych pochodnych w próbkach biologicznych (osocze, mocz). We współpracy z zespołem dr hab. Magdaleny Ponikowskiej z Katedry Chemii Medycznej GUMed poszukujemy potencjalnych biomarkerów raka drobnokomórkowego płuc oraz biomarkerów choroby Parkinsona. Zespół opracował metodę mikroekstrakcji do fazy stałej dla estrogenów i ich pochodnych oraz uczestniczy w testowaniu materiałów drukowanych na drukarce 3D celem ich wykorzystania do ekstrakcji analizowanych metoksy- i hydroksypochodnych estrogenów.

Ocena biomarkerów obecnych w kondensacie oraz poszukiwanie korelacji ze stanem klinicznym pacjenta. Szczególną uwagę poświęcamy związkom mogącym służyć do różnicowaniem przyczyn niewydolności oddechowej (z podziałem na grupę pacjentów nieinfekcyjnych, przechodzących zakażenie wirusowe oraz zakażenie bakteryjne). Celem naszych badań jest także poszukiwanie nieinwazyjnych metod oceny parametrów wymiany gazowej, stopnia nasilenia kwasicy oraz uszkodzenia płuc.

Ostre uszkodzenie nerek stanowi częste i poważne powikłanie obserwowane w oddziale intensywnej terapii. Terapia nerkozastępcza umożliwia usunięcie toksyn endogennych, lecz skutkuje ona również wypłukiwaniem substancji drobnocząsteczkowych niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Celem badania jest ocena nasilenia utraty pierwiastków śladowych w kolejnych dniach terapii.

Pacjenci po operacji bariatrycznej wykazują zainteresowanie stosowaniem właściwej diety celem dostarczania odpowiedniej ilości składników odżywczych, w tym monitorowania poziomu aminokwasów, dlatego zaprezentowana zoptymalizowana metoda LC-MS/MS może być w przyszłości z powodzeniem stosowana w praktyce klinicznej.

W zakładzie znajduje się pracownia komórkowa, gdzie prowadzone są badania wpływu różnych czynników na liniach komórkowych i hodowlach pierwotnych różnych typów komórek ludzkich i innych ssaków.

W zakładzie znajduje się zwierzętarnia, gdzie prowadzone są badania z wykorzystaniem myszy i szczurów. Na terenie zakładu zlokalizowane jest Centrum Badań in Vivo, które koordynuje działanie ośrodków utrzymujących zwierzęta laboratoryjne i sprawuje opiekę lekarsko-weterynaryjną nad zwierzętami doświadczalnymi.

W zakładzie wykonywane są badania metodami biologii molekularnej takimi jak Real-time PCR czy western-blotting.

W katedrze wykonywane są badania aktywności enzymatycznych metodami spektrofotometrycznymi i izotopowymi.

Zajmujemy się charakterystyką nietypowych genomowych rearanżacji strukturalnych i rzadkich wariantów sekwencyjnych jako czynników sprawczych neurofibromatoz.

Badamy udział mutacji występujących w trakcie ontogenezy, w pozornie zdrowych komórkach, w inicjacji nowotworzenia, w wznowach miejscowych oraz w rozsiewie układowym.

Uczestniczymy w wieloośrodkowych przedsięwzięciach mających na celu wspomagać regenerację tkanek i narządów w trakcie rekonwalescencji w grupie pacjentów onkologicznych.

Poprzez analizę transkryptomu badamy odpowiedź na farmakologiczne czynniki proregeneracyjne w modelach in vitro i in vivo.

Wdrażamy i rozwijamy najnowsze technologie sekwencjonowania wysokoprzepustowego takie jak analiza transkryptomu pojedynczych komórek (scRNA-seq), transkryptomika przestrzenna (10x Visium), oraz duplex-sequencing, aby uzyskać najwyższą czułość i rozdzielczość analizy.

Otrzymywanie form amorficznych substancji leczniczych w celu zwiększenia rozpuszczalności i szybkości rozpuszczania – poprawy dostępności farmaceutycznej oraz poprawy parametrów granulometrycznych i procesu tabletkowania w porównaniu z ich formami krystalicznymi.

Wykorzystanie technik granulacji, otrzymywania kulistych granulatów – peletek, ekstruzji na gorąco (HME), impregnacji na gorąco oraz tabletkowania w opracowywaniu innowacyjnych, doskonalszych form leków.

Przeciwdrobnoustrojowe związki peptydowe otrzymywane są drogą syntezy chemicznej a ich właściwości badane są z udziałem mikroorganizmów.

Badania prowadzone są w celu określenia potencjalnego zastosowania przeciwdrobnoustrojowych związków peptydowych w terapii miejscowych zakażeń skóry oraz jako substancji konserwujących.

(dr Katarzyna Greber)

Ocena lipofilowości, powinowactwa do fosfolipidów oraz białek osocza ksenobiotyków z wykorzystaniem metod chromatograficznych i teoretycznych.

Profilowanie nowo syntezowanych związków pod względem parametrów fizykochemicznych.

Oznaczenie jakościowe i ilościowe z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) oraz elektroforezy kapilarnej (CE).

(dr Krzesimir Ciura)

Synteza organiczna. Modelowanie i dokowanie molekularne, analiza QSAR, projektowanie in silico., Analiza elementarna, semipreparatywna chromatografia (RP-HPCL). Analiza strukturalna (IR, NMR, HRMS) w tym rentgenograficzna.

W ramach niniejszego obszaru badawczego prowadzone są projekty z zakresu określania aktywności przeciwnowotworowej in vitro głównie ekstraktów roślinnych oraz metabolitów wtórnych na różnych liniach komórek nowotworowych z zastosowaniem metody MTT oraz techniki Real-Time xCELLigence pozwalającej na obserwację zmian komórkowych w czasie rzeczywistym.

Prowadzone są badania z zakresu określania udziału wybranych czynników komórkowych w śmierci komórek nowotworowych traktowanych ekstraktami, metabolitami wtórnymi oraz związkami syntetycznymi. Badany jest również poziom stresu oksydacyjnego w komórkach.

W ramach tego obszaru badawczego prowadzone są prace z zakresu poszukiwania surowców roślinnych mających silne działanie antyoksydacyjne, mogące mieć potencjał w zastosowaniu w terapii różnych schorzeń. W Katedrze wykonywane są testy antyoksydacyjne in vitro.

Badania z tego obszaru dotyczą optymalizacji procesu ekstrakcji surowców roślinnych oraz analizy składu fitochemicznego otrzymanych ekstraktów przeznaczonych do badań aktywności biologicznej in vitro.

Synteza organiczna. Modelowanie i dokowanie molekularne, analiza QSAR, projektowanie in silico., Analiza elementarna, semipreparatywna chromatografia (RP-HPCL). Analiza strukturalna IR, NMR, HRMS w tym rentgenograficzna.

1. optymalizacja ekstrakcji substancji endogennych oraz leków z płynnych i stałych matryc biologicznych;

2. opracowanie metod ilościowej analizy związków małocząsteczkowych technikami chromatograficznymi sprzężonymi ze spektrometrią mas;

3. celowana analiza metabolomiczna.

Od początku istnienia Katedry zajmujemy się syntezą nowych pochodnych pięcio- i sześcioczłonowych azotowych związków heterocyklicznych będących analogami stosowanych w lecznictwie tuberkulostatyków. Pracę w tym obszarze badawczym ułatwia nam ścisła współpraca z kluczowymi w kraju zespołami naukowymi: Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc w Warszawie, który jako jedyna jednostka w Polsce ma pozwolenie na pracę ze szczepami klinicznymi Mycobacterium tuberculosis. Zespołem Genetyki i Fizjologii Mycobacterium Instytutu Biologii Medycznej PAN w Łodzi oraz Zespołem Rentgenografii Strukturalnej i Krystalochemii Politechniki Łódzkiej. Udało nam się również nawiązać w tym obszarze współpracą międzynarodową z Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale oraz Janssen Pharmaceutica. Badania są finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki pozyskanych w ramach konkursów Opus 1 i Opus 13.

Ważnym obszarem naszej działalności jest także poszukiwanie proekologicznych metod syntezy oraz oczyszczania substancji bedących pochodnymi naturalnego związku przeciwzapalnego znanego pod nazwą bakuchiol. Prowadzimy prace nad optymalizacją metod syntetycznych i dostosowaniem ich do skali półtechnicznej, aby związki mogły znaleźć zastsowanie jako składniki kremów o działaniu przeciwzapalnym. W tym temacie współpracujemy z firmą Sunny BioDiscovery z Santa Paula CA.

W ramach współpracy z Katedrą i Zakładem Farmakognozji oraz Katedrą i Zakładem Patofizjologii Farmaceutycznej badamy wpływ urolityn oraz ich metylowanych pochodnych na fizjologię mysich podocytów w przebiegu cukrzycy.

Badania dotyczą modyfikacji fluorescencyjnych barwników Safirinium celem zastosowania ich w analizie biomedycznej oraz syntezy podwójnych czwartorzędowych soli triazoliniowych o potencjalnym działaniu przeciwdrobnoustrojowym.

Pracuję nad nową metodą syntezy prekursorów N-heterocyklicznych karbenów oraz ich kompleksów z solami metali takich jak miedź, srebro, złoto, pallad i platyna. Potencjalne działania biologiczne kompleksów obejmują aktywność przeciwbakteryjną, przeciwnowotworową, cytostatyczną, lub przeciwpierwotniakową.

Specjalizuję się w preparatywnym oczyszczaniu związków organicznych, zwłaszcza w układzie faz normalnych w oparciu o chromatografię kolumnową (flash chromatography) oraz preparatywną chromatografię cienkowarstwową, tj. oczyszczanie z zastosowaniem chromatotronu, który umożliwia obserwację oczyszczanych związków (lampa UV) podczas rozdzielania chromatograficznego.

Stosuję metody teoretyczne DFT (programy Spartan i Gaussian) do przewidywania reaktywności związków chemicznych oraz badania mechanizmów i profili energetycznych reakcji chemicznych. Metody DFT wykorzystuję także do symulowania widm w podczerwieni (IR), magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz absorpcyjnych i emisyjnych przejść elektronowych (UV/VIS, fluorescencja).

Wykorzystuję widma w podczerwieni (IR) oraz magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) do ustalania struktur związków organicznych. Charakteryzuję związki chemiczne w kontekście absorbcji UV/VIS oraz fluorescencji (widma absorpcyjne i emisyjne, współczynniki ekstynkcji, wydajności kwantowe).

W ramach analizy substancji leczniczych i innych substancji organicznych wykonywane są następujące badania:

• pomiar masy cząsteczkowej w technice ESI-MS;

• identyfikacja substancji przy pomocy fragmentacji “miękkiej” i “twardej”;

• analiza substancji lotnych przy pomocy chromatografii gazowej z detekcją mas (GC-MS);

• analiza metodą elektroforezy kapilarnej z detekcją LIF;

• optymalizacja warunków rozdzielania mieszanin analitów obejmująca dobór parametrów przygotowania próbki do analizy (ekstrakcja) oraz warunków chromatograficznych i elektroforetycznych (DryLab, optymalizacja chemometryczna);

• walidacja metod analitycznych oraz statystyczna i chemometryczna analiza wyników;

• badanie zależności pomiędzy strukturą a aktywnością (QSAR), retencją chromatograficzną (QSRR) i stabilnością metaboliczną (QSMSR) danej serii związków chemicznych z użyciem technik chemometrycznych i specjalistycznego oprogramowania: ACD, Dragon, HyperChem, Gaussian, SIMCA;

• badania farmakokinetyczne podczas oznaczeń leków i ich metabolitów;

• badanie trwałości i stabilności, preparatów farmaceutycznych;

• badanie biodostępności i biorównoważności preparatów farmaceutycznych.

W ramach badań biomedycznych istnieje możliwość oznaczenia następujących substancji endogennych:

• aminokwasów metodą chromatografii cieczowej w połączeniu z detekcją mas;

• amin biogennych, ich prekursorów oraz metabolitów zarówno techniką chromatografii cieczowej z detekcją mas (LC-MS, LC-MS/MS), jak i elektroforezy kapilarnej (CE);

• hormonów steroidowych i ich metabolitów zarówno techniką chromatografii cieczowej z detekcją mas (LC-MS, LC-MS/MS), jak i elektroforezy kapilarnej (CE);

• substancji organicznych elektroforezą kapilarną z detekcją LIF.

Zespół Katedry i Zakładu Chemii Farmaceutycznej GUMed oferuje wykonywanie testów stabilności metabolicznej kandydatów na leki metodą in vitro, z wykorzystaniem mikrosomalnej frakcji subkomórkowej i innych modelowych układów enzymatycznych. Możliwe jest wyznaczenie metabolicznego czasu półtrwania in vitro, określenie izoenzymów cytochromu P-450 odpowiedzialnych za biotransformację, określenie możliwości powstawania reaktywnych metabolitów oddziaływujących z komórkowymi nukleofilami, opracowanie modelu zależności między strukturą chemiczną a stabilnością metaboliczną w obrębie danej serii związków.

Dzięki zgromadzonej aparaturze, jesteśmy w stanie ułatwić pracownikom i doktorantom, a także studentom dostępu do technologii druku 3D (FDM oraz DLP) umożliwiającej projektowanie oraz wytwarzanie trójwymiarowych obiektów. Technologia ta nie ogranicza się tylko do wytwarzania niedostępnych komercyjnie urządzeń lub pomocy naukowych, ale pozwala także na wydruk modeli organów pacjenta stworzonych przy pomocy odwzorowania skanu MRI/PET wykonanego przed zabiegiem. Oferujemy również pomoc merytoryczną i doradczą, m.in. na etapie tworzenia modelu w oprogramowaniu do modelowania 3D oraz wyboru odpowiedniego materiału.

Nasze zainteresowania badawcze w tej dziedzinie obejmują wytwarzanie i ocenę materiałów sorpcyjnych wykorzystywanych w ekstrakcji małocząsteczkowych analitów w badaniach analitycznych i farmaceutycznych.

Badania prowadzone w Katedrze mają na celu zaprojektowanie struktury i wytworzenie nowych substancji, które następnie są przedmiotem badań biologicznych. Poszukiwanie potencjalnych leków chemioterapeutycznych, tj. przeciwnowotworowych, przeciwbakteryjnych i przeciwgrzybiczych obejmuje: pochodne azyn i azoli, kompleksy metali przejściowych, związki hybrydowe o strukturze fluorochinolonów oraz koniugaty N-heterocyklicznych chemioterapeutyków z peptydami. Realizowane zadania dotyczą: opracowania metod syntezy i analizy strukturalnej otrzymanych związków, badania właściwości fizykochemicznych, a także modelowania molekularnego. Ocena aktywności biologicznej, dzięki której możliwe jest przeprowadzenie analizy zależności struktura-aktywność, dokonywana jest w ramach współpracy Katedry z jednostkami Uczelni i ośrodkami zagranicznymi.

W Katedrze podjęte zostały prace nad syntezą (SPPS, solid-phase peptide synthesis), oczyszczaniem (SPE, solid phase extraction) i charakterystyką (w oparciu o techniki spektroskopowe i analityczne) nowych lipopeptydowych koniugatów, których zaangażowanie w proces gojenia się ran, w szczególności będących powikłaniem chorób o podłożu metabolicznym, jest oceniane w ramach współpracy wewnątrz- i międzyuczelnianej.

Zespół Katedry posiada doświadczenie w projektowaniu i syntezie związków wykazujących działanie biologiczne za pośrednictwem receptorów α-adrenergicznych i/lub imidazolinowych. Związki tego typu mogą znaleźć zastosowanie w terapii chorób układu krążenia, chorób o podłożu neurodegeneracyjnym, a także w poszukiwaniu nowych terapii przydatnych w leczeniu chorób nowotworowych lub przewlekłych stanów bólowych, zwłaszcza bólu o podłożu zapalnym lub neuropatycznym.

Badania dotyczą wykorzystania niecelowanej jak i celowanej analizy metabolomicznej do oznaczania profili małocząsteczkowych związków endogennych w materiale biologicznym.

1. Analiza profili metabolicznych oraz identyfikacja nowych biomarkerów mających zastosowanie w diagnostyce chorób cywilizacyjnych m.in. cukrzycy, chorób układu sercowo-naczyniowego; chorób nowotworowych; powikłań ciąży.

2. Badanie profili metabolicznych w celu poznania mechanizmów molekularnych zaangażowanych w procesy fizjologiczne i patofizjologiczne.

3. Optymalizacja przygotowania próbek do analiz biomedycznych.

4. Wdrażanie nowych rozwiązań analitycznych oraz procedur kontroli jakości do oznaczeń niecelowanych.

5. Wykorzystanie narzędzi chemometrycznych do analizy oraz interpretacji uzyskanych danych.

Zastosowanie metabolomiki niecelowanej do oceny skuteczności terapeutycznej i toksyczności leków.

Badania jakościowe i ilościowe metabolitów wtórnych należących do różnych grup związków chemicznych syntetyzowanych przez rośliny z użyciem różnych technik chromatograficznych, m.in. TLC, HPTLC, HPLC -1D i 2D w sprzężeniu z selektywnymi detektorami DAD, MS, ELSD; optymalizacja procesów separacyjnych 2D HPLC technikami „comprehensive” i „heart-cutting” w systemach on-line i off-line.

Badania obejmują związki należące do grup: polifenoli, prostych fenoli, saponin, glikozydów nasercowych, elagotanin, terpenów olejków eterycznych, lignanów, alkaloidów, naftochinonów, irydoidów biosyntezowanych przez rośliny w warunkach naturalnych jak i w warunkach hodowli roślinnych in vitro; pracownia HPLC Katedry jest wyposażona w unikatowy w skali kraju, system do dwuwymiarowej chromatografii cieczowej (2D HPLC),

natomiast pracownia TLC dysponuje wideoskanerem, denzytometrem, komorą do automatycznego rozwijania chromatogramów, automatycznymi systemy do wywoływania chromatogramów oraz automatycznym aplikatorem.

Matryce pochodzenia roślinnego stanowią złożone mieszaniny związków chemicznych o zróżnicowanych strukturach determinujących ich właściwości biologiczne i zastosowanie w lecznictwie, związki o nowych strukturach są izolowane z użyciem technik preparatywnej wysokosprawnej chromatografii cieczowej oraz preparatywnej chromatografii cienkowarstwowej. Ponadto Katedra do celów preparatywnych dysponuje systemem do automatycznej ekstrakcji SPE, na kolumienkach ze złożami stacjonarnymi stanowiącymi modyfikowane żele krzemionkowe, o różnej objętości. Badania strukturalne obejmują techniki MS i NMR (1D i 2D) [współpraca z naukowymi jednostkami zewnętrznymi]. Rezultatem tych prac jest izolacja 10 nowych w świecie roślinnym związków z grupy estrów flawonoidowych, biflawonoidów, lignanów.

Surowce roślinne są źródłem związków o aktywności antyoksydacyjnej i przeciwzapalnej, determinujących ich zastosowanie w terapii schorzeń reumatycznych i leczeniu chorób z przeziębienia oraz infekcji górnych dróg oddechowych o podłożu wirusowym i bakteryjnym.Poszukiwania związków determinujących powyżej wymienione kierunki aktywności są prowadzone z wykorzystaniem bioautografii TLC i testów enzymatycznych (hamowanie oksydazy ksantynowej) oraz nie-enzymatycznych (test z użyciem rodnika DPPH). Potencjał antyoksydacyjny badanych matryc jest określany z użyciem metod spektrofotometrycznych (DPPH,ABTS,FRAP) natomiast przeciwzapalny w oparciu o testy in vitro hamowania aktywności COX.

W warunkach eksperymentów in vivo jest oceniana aktywność przeciwzapalna i przeciwbólowa we współpracy z zespołami farmakologów z jednostek wydziałowych, Zakładem Farmakodynamiki oraz pozauczelnianych, Katedrą Farmakologii UJ.

Ocena aktywności przeciwdrobnoustrojowej izolowanych związków oraz badanych wyciągów roślinnych jest prowadzona we współpracy z Katedrą i Zakładem Mikrobiologii Farmaceutycznej. Przedmiotem badań są surowce – kory, liście, owoce, ziele, korzenie z rodzaju Salix, Populus, Rubus oraz Arnica, Symphytum.

Roślinne kultury in vitro są alternatywnym źródłem związków chemicznych o różnorodnej aktywności biologicznej, charakterystycznych dla rośliny macierzystej jak również specyficznie biosyntezowanych w warunkach in vitro. W pracowni biotechnologicznej Katedry Farmakognozji są prowadzone różne typy kultur, począwszy od kultur kalusa, kultur pędów i korzeni odciętych do kultur organów transformowanych, w tym przede kultur korzeni transformowanych szczepami Agrobacterium rhizogenes. Prowadzone prace mają na celu wzrost poziomu akumulacji metabolitów wtórnych o pożądanych właściwościach biologicznych poprzez zastosowanie odpowiednich strategii: retro-biosyntetycznych, elicytacji, permeabilizacji i immobilizacji tkanek. Badania obejmują gatunki egzotyczne z rodzaju Scutellaria (Labiateae) oraz Phyllantus (Phyllantaceae).

Synteza organiczna. Modelowanie i dokowanie molekularne, analiza QSAR, projektowanie in silico., Analiza elementarna, semipreparatywna chromatografia (RP-HPCL). Analiza strukturalna (IR, NMR, HRMS) w tym rentgenograficzna.

Biomonitoring – badania biotransformacji, rozwój i walidacja metod oznaczania ksenobiotyków w materiale biologicznym, ocena ekspozycji na substancje chemiczne. Ocena ryzyka zdrowotnego.

Izolacja i charakterystyka nowych szczepów bakterii, Opisywanie nowych gatunków w oparciu o techniki omiczne.

Charakterystyka właśćiwości metabolicznych nowych izolatów. Bezpieczeństwo zastosowania. Interakcje mikrorganizm gospodarz.

Opracowywanie metod pozwalających na wydajną biosyntezę bakteryjnych pęcherzyków błonowych i ich efektywne oczyszczanie.

Metody hodowli, wpływ czynników środowiskowych symbiozy, odpowiedź na czynniki stresowe.

Badanie właściwości nowych związków bioaktywnych przeciw drobnoustrojom o znaczeniu klinicznym i gospodarczym.

Warianty genetyczne ludzkich cholinoesteraz i ich związek z chorobą Alzheimera.

(dr Jacek Jasiecki)

Klonowanie i nadprodukcja białek otoczki wirusa SARS-CoV-2.

(dr Jacek Jasiecki)

Badania, prowadzone we współpracy z Katedrą i Zakładem Technologii Chemicznej Środków Leczniczych, obejmują nowe heteroarylowe (indolowe, indazolowe lub benzimidazolowe) analogi imidazoliny, różniące się ugrupowaniem łączącym oba pierścienie, a także ewentualną obecnością dodatkowych podstawników w układzie heteroarylowym. Związki te wykazywały we wstępnych doświadczeniach radioizotopowych zróżnicowane powinowactwo do receptorów alfa2-adrenergicznyc/imidazolinowych. Do selekcji związków o potencjalnej aktywności hipotensyjnej wykorzystywany jest test mydriazy ocznej u szczura według Kossa. Pozwala on na ocenę farmakologiczną w warunkach in vivo względnego powinowactwa badanych pochodnych do ośrodkowych receptorów alfa2-adrenergicznych w porównaniu ze związkiem modelowym – klonidyną. Z kolei preparat izolowanych przedsionków serca szczura daje możliwość porównawczej oceny wpływu imidazolin na częstość i amplitudę skurczów przedsionków oraz na określenie w eksperymentach z antagonistami receptorowymi zaangażowania receptorów zarówno alfa-adrenergicznych, jak i imidazolinowych w tych efektach. Biorąc pod uwagę aktualne doniesienia literaturowe na temat udziału receptorów imidazolinowych (zwłaszcza typu I2) w przewodzeniu bodźców nocyceptywnych oraz działania analgetycznego niektórych znanych arylo- oraz heteroaryloimidazolinowych ligandów tych receptorów, wykazanym w doświadczeniach na różnych modelach zwierzęcych, w Zakładzie Farmakodynamiki prowadzone są także badania potencjalnego działania przeciwbólowego nowych pochodnych heteroaryloimidazolinowych. Do oceny tego działania wykorzystywany jest test przeciągania na myszach, zaś do oceny aktywności przeciwbólowej i/lub przeciwzapalnej imidazolin służy test formalinowy na szczurach. Uzyskane wyniki odnoszone są do aktywności BU224 – znanego liganda receptorów I2-imidazolinowych. Zakłada się, że doświadczenia z antagonistami receptorów imidazolinowych (głównie typu I2 – idazoksanem) pozwoliłyby na oszacowanie zaangażowania tych receptorów w wymienionych efektach, wywieranych przez najaktywniejsze związki. Rezultaty dotychczas przeprowadzonych badań pozwoliły na wyodrębnienie z badanej grupy kilku aktywnych połączeń o wyraźnym powinowactwie do ośrodkowych receptorów alfa2-adrenergicznych oraz jednej pochodnej, charakteryzującej się zarówno działaniem przeciwbólowym, jak i przeciwzapalnym, porównywalnym z efektami BU224.

Analiza i automatyzacja przetwarzania różnego rodzaju danych powstających w wyniku eksperymentów naukowych, wizualizacja, tworzenie specjalistycznego oprogramowania wspomagającego eksplorację danych, przygotowanie danych do analiz bioinformatycznych.

Wpływ ekstraktów roślinnych i ich głównych metabolitów na aktywność enzymów: kolagenazy, elastazy, tyrozynazy i hialuronidazy. Wyznaczanie parametrów kinetycznych, typu inhibicji, odwracalności reakcji.

Ocena przeciwstarzeniowego działania ekstraktów roślinnych i ich głównych metabolitów w obrębie skóry: ochrona makromomolekuł macierzy międzykomórkowej przed stresem oksydacyjnym i promieniowaniem UV.

Określanie aktywności cytotoksycznej in vitro ekstraktów i wtórnych metabolitów roślinnych w komórkach nowotworowych. Badania nad mechanizmami komórkowymi uczestniczącymi w procesie apoptozy/nekrozy wywołanej działaniem ekstraktów i metabolitów roślinnych.

Wdrożenie zaawansowanych komputerowych technik chemometrycznych do oceny jakości odżywczej praktycznie wszystkich grup żywności zarówno krajowej jak i importowanej.

Badania umożliwiające kompleksową ocenę biologicznej odpowiedzi organizmów morskich, w tym jadalnych, jako biowskaźników na potencjał obciążenia antropogenicznego eksplorowanych ekosystemów.

Ocena stopnia bezpieczeństwa żywności (autentyczności/zafałszowań) w kontekście profilaktyki zdrowotnej jak i potencjalnych zagrożeń toksykologicznych będących wynikiem wpływu zanieczyszczeń chemicznych na jadalne zasoby środowiskowe, w szczególności pochodzenia morskiego.

Ocena stopnia koncentracji, dyskryminacji, biomagnifikacji, biodostępności i antropogenizacji metali, metaloidów oraz radionuklidów na różnych poziomach troficznych Oceanu Światowego reprezentowanych przez strefy klimatyczne: umiarkowaną, podzwrotnikową, tropikalną i arktyczną w odniesieniu do substratu hydro-geochemicznego, tj. otaczającej fazy wodnej oraz osadowej.

Spektrometryczne oznaczanie metodami FAAS, ET-AAS, CV-AAS, HG-AAS, ICP-MS oraz ICP-OES różnych składników mineralnych i metali toksycznych w morskich organizmach roślinnych i zwierzęcych z uwzględnieniem zasobów jadalnych.

Chromatograficzne jednoczesne oznaczanie metodami HPLC-ECD, HPLC-CORONA CAD, HPLC-UV-VIS/DAD i GC-FID licznej grupy witamin B, witaminy C oraz węglowodanów w żywności i suplementach diety.

Integracja wyników badań własnych z efektami badań prowadzonych we współpracy z wieloma ośrodkami światowymi zaprocentowała opracowaniem zróżnicowanych tematycznie 5 autorskich monografii książkowych oraz 2 woluminów okolicznościowych prestiżowych periodyków naukowych na zaproszenie wiodących wydawców światowych (Elsevier, Pergamon Press, CRC Press–Taylor & Francis). Ponadto, ukazało się drukiem ponad 30 rozdziałów książkowych firmowanych głównie również przez światowe oficyny wydawnicze. Dzięki takiemu podejściu możliwe było określenie wiodących i perspektywicznych kierunków rozwojowych oraz wytyczenie priorytetowych strategii badawczych.

Ocena lipofilowości, powinowactwa do fosfolipidów oraz białek osocza ksenobiotyków z wykorzystaniem metod chromatograficznych i teoretycznych.

Profilowanie nowo syntezowanych związków pod względem parametrów fizykochemicznych.

Modelowanie zależności struktura aktywność/właściwości (QSAR/QSPR) w oparciu o uczenie maszynowe.

Analiza farmakologii terapeutycznych przeciwciał monoklonalnych (mAb) w nawiązaniu do ich struktury oraz interakcji z układem immunologicznym. Mechanizmy indukujące immunogenność mAb oraz działania niepożądane. Problematyka optymalizacji podania podskórnego mAb.

Metody selekcjonowania tregitopów z sekwencji białek bakterii, wirusów, grzybów. Analiza modulacji procesu prezentowania tregitopów przez główny układ zgodności tkankowej.

Analiza zmian w międzynarodowych regulacjach związanych z farmacją a w szczególności z farmakologią. Interpretacja wytycznych FDA oraz EMA dotyczących badań przedklinicznych na modelach zwierzęcych oraz badań typu First-In-Man

Przedkliniczne badania typu proof-of-concept formulacji dowymieniowych. Potencjał terapeutyczny flawonów oraz flawonoidów podawanych w formulacjach dowymieniowych w stanach zapalnych.

Przeciwdrobnoustrojowe związki peptydowe otrzymywane są drogą syntezy chemicznej a ich właściwości badane są z udziałem mikroorganizmów.

Badania prowadzone są w celu określenia możliwości zastosowania przeciwdrobnoustrojowych związków peptydowych w miejscowej terapii zakażeń bakteryjnych skóry i błon śluzowych, oraz jako substancji konserwujących.

Badania nad znaczeniem osi IRE1 i XBP1 dla ludzkich komórek.

Rola ncRNA w regulacji UPR.