Uusi työkalu ongelmallisten lääkeaineiden selättämiseksi (Väitös: FM Maija Nyström, 12.12.2014, fysiikka)
05.12.2014
Potentiaalisten uusien lääkeaineiden huono liukenevuus on suuri ongelma lääketeollisuudelle. Liukoisuutta elimistössä voidaan pyrkiä parantamaan usealla eri tavalla, mutta kullakin menetelmällä on omat rajoituksensa ja ongelmansa. Turun yliopistossa väittelevän FM Maija Nyströmin tutkimuksissa ilmeni, että staattiseen sähköön perustuva menetelmä voi ratkaista joitakin moderniin lääkekehitykseen ja formulointiin liittyviä haasteita.
Turun yliopiston tiedote 5.12.2014
Nyströmin tutkima menetelmä on nimeltään sähköstaattinen atomisaatio. Ilmiö itsessään on tunnettu jo yli sadan vuoden ajan, mutta sen hyödyntäminen ongelmallisten lääkeaineiden muokkauksessa on uutta. Nyströmin tutkimuksessa lääkeaineiden liukoisuutta onnistuttiin parantamaan tällä menetelmällä tiettyyn pisteeseen asti.
Nyström löysi tutkimuksissa myös erään lääkeaineen uuden kidemuodon. Suurin osa lääkeainesta voi kiteytyä usealla eri tavalla, eli kiinteässä olomuodossa lääkemolekyylit voivat järjestäytyä eri tavoin. Ilmiö tunnetaan nimellä polymorfismi. Uusien polymorfisten muotojen etsiminen ei ole helppo tehtävä, ja se vaatii yleensä suuren määrän yrityksen ja erehdyksen periaatteella tehtyjä kokeita.
- Löydös oli hieman yllättävä, mutta järkeenkäypä. Se on myös merkittävä, sillä lääkkeiden valmistajille on erittäin tärkeää tuntea käyttämiensä lääkeaineiden polymorfia. Uudet kidemuodot saattavat olla tunnettuja muotoja käyttökelpoisempia, Nyström toteaa.
Menetelmää voidaan kehittää suuren mittakaavan lääketuotantoon
Nyströmin tutkimalla menetelmällä, atomisaatiolla, tarkoitetaan nesteen hajottamista pieniksi pisaroiksi, kuten suihkepullossa. Tällainen nesteen ”pilkkominen” vaatii energiaa.
- Tavallisessa suihkepullossa neste pakotetaan suuttimen läpi, mutta tarvittava energia voi olla peräisin myös sähkökentästä, Nyström kertoo.
Kun neste altistetaan sähkökentälle, sen pintaan indusoituu varaus. Samanmerkkiset varaukset hylkivät toisiaan. Sähköisen hylkimisvoiman ylittäessä nesteen pintajännityksen hajoaa nestesuihku voimakkaasti varautuneiksi pisaroiksi. Näin tuotettujen pisaroiden koko voi vaihdella sa¬doista mikrometreistä muutamiin kymmeniin nanometreihin.
Nestepisaroiden tuottamisen lisäksi sähköstaattista atomisaatiota voidaan käyt¬tää kiinteiden partikkeleiden valmistukseen. Nyströmin tutkimuksissa lää¬kejauhe liuotettiin sopivaan liuottimeen ja liuos atomisoitiin. Tämän jälkeen liuotin poistettiin höyrystämällä.
Farmaseuttisessa mielessä valmistettujen partikkelei¬den tärkeimpiä ominaisuuksia ovat kokojakauma, huokoisuus, kidemuoto ja kiteisyysaste. Nämä vaikuttavat materiaalin liukenemiseen, ja lopulta myös lääkkeen biologiseen hyötyosuuteen elimistössä.
- Sähköstaattisen atomisaation vaikutukset edellä mainittuihin ominaisuuksiin eivät ole yleisesti tunnettuja. Siksi tutkimus tuo tärkeää lisävaloa menetelmän mahdollisuuksiin. Laitteiston tuotantomittakaava on toistaiseksi pieni: tuotantonopeus on joitakin milligrammoja lääkeainetta tunnissa. Menetelmä on kuitenkin laajennettavissa vastaamaan teollisuuden tarpeita, tutkija kertoo.
**
Perjantaina 12. joulukuuta 2014 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Quantumin auditorio, Vesilinnantie 5, Turku) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Maija Nyströmin väitöskirja ”Enhancing the usability of drug materials by electrostatic atomisation” (Lääkemateriaalien käyttöominaisuuksien parantaminen sähköstaattisella atomisaatiolla). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Daniel Lacks Case Western Reserve -yliopistosta Yhdysvalloista ja kustoksena professori Petriina Paturi Turun yliopistosta.
FM Maija Nyström on syntynyt 1984 Raisiossa ja kirjoittanut ylioppilaaksi 2003 Naantalin lukiosta. Filosofian maisteriksi Nyström valmistui 2009 Turun yliopistosta. Väitös kuuluu fysiikan alaan.