Липсата на достатъчно инвестиции държи постижения на нанотехнологиите на хартия

За обещаващите резултати на нанотехнологиите и наномедицината, за новосъздавани полимерни наноносители на противотуморни агенти, за полимери с широко промишлено и битово приложение и за трудния път към практиката разказа пред Dir.bg и 3eNews директорът на Института по полимери при БАН проф. Петър Петров. В последните 10 години фокусът на изследванията на Института е върху полимерни носители на биологично активни вещества, най-вече вещества с противотуморна активност. Българските учени имат и готови за комерсиализация продукти (регистрирани полезни модели и патенти) на хранителни добавки, козметика и превързочни материали. Реализацията на научните продукти, обаче, изисква сериозни инвестиции и време, а бизнесът предпочита по-бърза и сигурна възвръщаемост и е по-склонен да заложи на евтини аналози. Затова значими разработки на Института получават само научно признание в световните академични среди, без изобщо да се правят постъпки за комерсиализиране у нас. Ето какво ни разказа проф. Петър Петров:

Проф. Петров, как полимерите и нанотехнологиите навлизат в медицината?

Науката в цял свят функционира на база съществуващи проблеми и от любопитство. Известно е какво е актуално, кои са фундаменталните проблеми. Например, има противоракови агенти с много добър ефект в in vitro условия, т.е. убиват раковите клетки, върху които са посяти, но самите вещества не се разтварят във вода и не може да се приложат по този начин в практиката. И тук идват на преден план полимерните носители, с чиято помощ този проблем намира решение. Вторият проблем са страничните ефекти предизвикани от химиотерапията, защото дори да е водоразтворимо до някаква степен активното вещество, то не действа селективно и атакува еднакво и здравите, и раковите клетки. Затова пациентите страдат от косопад, отпадналост и т.н. В резултат на системни изследвания е установено, че полимерните носители на лекарства със специален дизайн могат селективно да доставят активното вещество до раковите клетки без да се въздейства на нормалните клетки  и това именно решава проблема.

И какви „полимерни лекарства“ разработвате?

В почти всеки лекарствен препарат има някакъв полимер. От една страна са познатите  и одобрени природни или синтетични полимери,  с известни свойства и всеки производител на лекарства може да си ги купува, и влага в продукти предлагани на пазара. Нашата цел, като учени, е да създаваме нови полимери. В момента ние работим върху съполимери, т.е. комбинации от два или повече полимера. Така се съчетават различни свойства и се постигат много по-добри резултати.

Нашата експертиза и изследванията ни в последните 10 години са фокусирани върху разработване на ново поколение полимерни нано-носители на биологично активни вещества, като повечето от тях са противотуморни агенти, които по принцип трудно се разтварят във вода. Понеже трудно се разтварят във вода, те не могат да бъдат директно инжектирани на пациентите, защото тяхната бионаличност е много ниска, не се усвояват от организма и се търси технологично решение те да бъдат така формулирани, че да могат да се инжектират в кръвния поток, да могат да достигат до съответния твърд тумор и да започнат да убиват раковите клетки, като същевременно бъдат безвредни за здравите клетки. Този ефект се постига с помощта на полимерния носител.

Полимерните носители задължително трябва да са биосъвместими, т.е. да не причиняват странични ефекти, също така, трябва да бъдат биоразградими и щом изиграят своята роля –  да доставят съответното лекарствено вещество, те трябва да бъдат елиминиран от организма през бъбреците или черния дроб. Ние работим с такива полимери, които нямат нищо общо с т.нар. неразградими или трудноразградими пластмаси, които сега са сериозен проблем от екологична гледна. Нашият фокус е върху биоразградимите полимери. Те могат да бъдат синтетични, но могат да бъдат и с природен произход..

В какво е българският принос?

Нашият принос е в разработването на самия носител. Говорим за различни видове носители. Понякога носителят е от един съполимер или съвкупност от няколко съполимера, чиито полезни свойства се опитваме да съчетаем в едно. Към тези полимерни носители се прикачват функционални групи, които имат ролята да насочват носителя към тумори, също така се включват и неорганични наночастици, които позволяват образна диагностика – т.е. с помощта на модерното оборудване лекарят да може да следи тези частички как се движат в момента и къде се акумулират – дали отиват само в тумора или отиват и в черния дроб и бъбреците и въобще случайно ли се разпределят или има преференциално насочване в определена зона.

При активното насочване трябва да се изберат подходящи лиганти, които взаимодействат с рецепторите на туморните клетки. Циркулирайки в кръвния поток, наноносителите доближават тумора и в резултат от тези специфични взаимодействия се задържат по периферията на туморните клетки и след това проникват навътре и освобождават лекарственото вещество.

Отделно има полимери или носители, които реагират на стимули, като температура, магнитно поле, pH, концентрация на соли. Това позволява чрез определено въздействие да се извърши фазов преход в частичката, и по този начин контролирано да се освободи  активната субстанция. Голяма част от полимерните носители осигуряват забавено освобождаване  на активното вещество, но едно ниво над това, е когато освобождаването е чрез стимул, на точно зададено място. Например, киселинността на средата пада от pH 6.8 в кръвния поток, на 5.5 в туморната клетка, моделират се носители с лабилни химични връзки, които при по-ниското рН се разкъсват, носителят частично се разгражда и освобождава лекарството в туморните клетки. По този начин ефектът от терапията е най-добър.

Друго предимство на полимерните носители е, че лекарството е капсулирано в носителя и по този начин ние предпазваме здравите клетки от неговото въздействие, но също така предпазваме самото лекарство от ензимна атака и хидролиза.

Как да се стигне до практиката?

Това, което ние правим е да генерираме нови знания и да ги разпространяваме. Науката преди всичко е знание -  как да се направи дадено нещо, от какво да се направи, по какъв механизъм действа, след което вече това знание се трансформира към практиката чрез технологичен трансфер. От хиляди научни разработки може само една да намери приложение и това зависи не само колко добра е разработката, а кой застава зад нея и колко пари инвестира. Обикновено САЩ и Япония са много силни в наномедицината, защото имат огромно финансиране, става въпрос за милиарди.

В България такива инвестиции няма. Нашето финансиране идва основно от Фонд „Научни изследвания“, от няколко национални програми, а в последните 4 – 5 години бяха създадени няколко центрове за върхови постижения и компетентност, като проектите имат конкретни цели и задачи.

Въпрос най-вече на корпоративни вложения ли е реализацията на научните постижения?

Компаниите черпят от знанието, което генерират учените. Ние сме част от световното научно пространство, не се делим на български учени, на китайски учени, американски учени. Всеки един от нас прави някакви изследвания и продуцира знания. Ние публикуваме тези резултати постоянно. Научните публикации са основната форма за това да покажем какво правим и докъде сме достигнали. Информацията лесно достига до всички и се учим и надграждаме  един от друг. Това, което ние правим може да бъде полезно, както на компании в целия свят, може да бъде полезно на други учени, които да създадат по-добър продукт, благодарение, частично, на нашите резултати. И така функционира реално науката. Науката не е сергия и не може да се очаква всяка разработка да печели пари.

За да бъдат прилагани научните резултати, трябва ли да бъдат патентовани?

Не е задължително. Зависи от подхода. Ако една компания иска да печели, тя трябва да помисли за патентоване на крайния продукт. Ние също патентоваме, но много по-рядко. Патентоваме разработки, които смятаме, че директно могат да бъдат комерсиализирани, като например нашата разработка на водоразтворима форма на прополис – ние го патентовахме и продадохме лицензията на българска фирма, която започна да го произвежда. От около 4 години се предлага на пазара и има добри отзиви. Иначе, отдавна клеевата тинктура се продава в аптеките, но под формата на 70% разтвор на спирт. Разликата в цената не е голяма, но има примерно малки деца, които не е добре да консумират спирт. Нашият препарат е изцяло водоразтворим. Въпреки това, редица големи аптеки не го включват в своя набор от предлагани продукти. Бизнесът е много различна среда от науката.

По време на пандемията се правеха български маски с дезинфекциращи нано-покрития, анонсираха се самопочистващи се платове, но и сега се използват маски, основно от Китай, защо не намират място нанотехнологиите в българската текстилната индустрия?

Всеки един производител, който иска да прави такива консумативи и облекла, може да си закупи съответния плат от Китай, където себестойността е в пъти по-ниска, отколкото ако се произвежда тук. За да получим този тъкан или нетъкан текстил, ни трябват суровини. Пак ще ги вземем от Китай. Така че всеки може да си договори на някаква цена плат с определени характеристики и да започне да шие дрехи тук, но пак ще излезе по-скъпо сигурно.

Преди години в Бургас имаше завод, който произвеждаше основните полимери за широка употреба, които бяха в основата на повечето изделия за бита. След промените и приватизацията той вече не функционира, очевидно не е рентабилно или по други причини и сега се внасят тези полимери, под формата на гранулат от Китай, от Турция... Такъв е бизнесът. Водещи световни компании си изнасят производствата в Китай, дават им технологии, защото те първо са голям пазар и съответно потребител и второ - са евтина работна ръка. Азиатците взимат технологиите, след това ги трансформират в техни производства и в момента са най-големият производител на електромобили в света, да не говорим за текстил и детски играчки. Лекарствените прекурсори са основно от Индия и Китай. И ето, в пандемията светна червена лампичка, че не може да се разчита само на Китай като източник на стоки и прекурсори за тези стоки. Те станаха доста силни във високотехнологичните сектори – всички чипове се произвеждат в Азия - нещо, което е добре за бизнеса за момента, защото печалбите са по-големи, но от стратегическа гледна точка, при някаква драстична промяна на ситуацията в един момент Европа и САЩ изпитват недостиг, има инфлация, има съответно ефект върху цялото човечество.

Освен за медицината, какви други разработките имате?

Например за хранителните добавки. В момента изпълняваме проект BG05M2OP001-1.002-0012 - Център за компетентност „Устойчиво оползотворяване на био-ресурси и отпадъци от лечебни и ароматични растения за иновативни биоактивни продукти“, финансиран от Оперативна програма „Наука и образование за интелигентен растеж“ 2014-2020, съфинансирана от Европейския съюз чрез Европейския фонд за регионално развитие. Като партньор в проекта, се опитваме да подобрим бионаличността на екстракти от български ароматични и лечебни растения, но в контекста на това да се вложат в козметични продукти, в хранителни добавки с цел да се подобри тяхната ефективност.

Това е нещо аналогично на прополиса. Много екстракти са мастно разтворими, извличат се по един начин, но след това не могат да се разтворят примерно в чая или в сока, или във вода, за да се приемат и те се елиминират от организма, без да се усвояват. Имаме различни разработки на мазила, например срещу херпес и сега изследваме ефекта.

Имаме други разработки с канабидиол – непсихотропната субстанция, извлечена от канабис, която е с противовъзпалителен ефект.

Въобще, полимерните носители или полимерните материали помагат по-лесно да се усвояват активните вещества – дали ще се приемат перорално, дали ще се намажат върху кожата, под формата на спрей или капки за нос или по друг начин.

Нещо от тези неща влезнало ли е в практиката?

Все още не, освен прополиса, но вече имаме регистрирани още няколко полезни модела. Например, разработка на силимарин - екстракт от българската билка Бял трън, който е доста ефективен при чернодробни заболявания. Използват го особено във ветеринарните продукти. Силимаринът също трудно се разтваря и преди две години патентовахме такава разработка и сега търсим фирма, която да прояви интерес. Мисля, че сме готови тази течна форма или гел да се използва и да подобрим ефекта чрез повишаване на усвояемостта на тази активна субстанция. Препаратът се приема перорално и е въпрос на технологична разработка дали ще е капсула, която ще се разтвори или гел, който постепенно ще се усвоява, може и да е под формата на таблетка, капки или сироп. Не бих казал, че продуктът е по-добър за животни, отколкото за хора, но за животни е по-лесен пътят до реализацията..

Какво най-вече затруднява технологичния трансфер?

Бизнесът иска нещо сигурно. За да вложи средства  в даден научен продукт като например иновативен лекарствен препарат, той трябва да има документ, че е безопасен и разрешен за употреба от съответната оторизирана агенция. И ето това е голямата бездна. Това, което ние получим го изследваме в лабораторни условия и знаем, че е безопасно и ефективно, но трябват допълнителни проучвания в различни мащаби – предклинични, клинични -  а това струва много пари и ние няма как да го правим за всеки наш полимер. От успешния експеримент до достигане до лечението на пациенти периодът е 10 – 15 години. Това, което ние създаваме трябва да премине през предклинични тестове с животни, после имаме тестове с доброволци и като цяло отнема много време и ресурс. Тук бизнесът трябва да инвестира, но често предпочитанията са да се търси по-евтин аналог на полимер, достъпен на пазара.

Ние се опитваме чрез участия в конгреси да популяризираме разработките си, но там присъстват повече учени, отколкото представители на българския бизнес, което само по себе си говори за очакванията от нашите резултати.