UMWr: Tarczyca wielkokrotnego użytku

poniedziałek, 6.3.2023 16:55 217 0

Nad alternatywnym sposobem uprawy roślin pracuje młody naukowiec z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. Tarczycę bajkalską, coraz powszechniej stosowaną w przemyśle farmaceutycznym, będzie hodował bez użycia ziemi i przy nieporównywalnie mniejszym, niż w tradycyjnych uprawach, zużyciu wody. Co więcej, planuje opracować metodę, dzięki której jedna roślina będzie mogła być wielokrotnie wykorzystywana do pobierania z niej substancji leczniczych.

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.

Dodaj komentarz

Komentarze (0)