login: Hasło:
logoAGH

Projekt PRELUDIUM

Tytuł projektu: Elektrochemiczna analiza metabolizmu narkotyków i związków psychoaktywnych z zastosowaniem spektrometrii mas - krok w kierunku przewidywania toksyczności substancji

 

Tytuł projektu w j. ang.: Electrochemical analysis of drugs of abuse and psychostimulants metabolism with mass spectrometry detection - a step towards predictive toxicology

 

Kierownik projektu: Przemysław Mielczarek

 

Rodzaj grantu: PRELUDIUM - Narodowe Centrum Nauki

http://www.ncn.gov.pl/sites/default/files/obrazki/logo/logo-poziom.png

Numer grantu: DEC-2012/07/N/ST4/01837

 

Okres realizacji projektu: 15 miesięcy

 

Termin realizacji projektu: 2013-2014

 

Streszczenie projektu:

1. Cel prowadzonych badań/hipoteza badawcza:
Obecna wiedza dotycząca rozpoznania szlaków metabolicznych dotyczy najczęściej stosowanych i rozpoznanych narkotyków, takich jak kokaina, amfetamina, morfina. Nie ma natomiast danych nt. nowej fali substancji psychoaktywnych (legal highs i designer drugs), coraz częściej stosowanych przez młodzież. Szczegółowa identyfikacja metabolitów, produktów ubocznych i zanieczyszczeń jest decydująca dla wyjaśnienia mechanizmu ich działania na organizm człowieka i określenia toksyczności. Uzyskane informacje są kluczowe w sytuacjach ratowania życia (opracowanie metod identyfikacji), ponieważ pacjenci z reguły nie znają składu zażytej mieszaniny. Prowadzone eksperymenty bazują na inkubacji badanego związku z homogenatem komórek wątroby (frakcja mikrosomalna) lub stosowaniu zwierząt. Tego typu postępowanie wymaga stosowania złożonych i czasochłonnych technik w celu wyizolowania i identyfikacji powstałych metabolitów i wymaga pozyskania odpowiedniego materiału biologicznego. Wykazano, że metabolizm oparty na reakcji utleniania związków m.in. przez cytochrom P450 występujący w wątrobie, może być z powodzeniem symulowany przy pomocy systemu wykorzystującego reakcje elektrochemiczne (EC), połączonego bezpośrednio z spektrometrem masowym z jonizacją electrospray (ESI-MS/MS).


2. Zastosowana metoda badawcza/metodologia:

Planuje się przeprowadzenie electrochemicznej symulacji metabolizmu nowych substancji psychoaktywnych (legal highs i designer drugs) jak m.in. metkatynon, benzydamina, dekstrometorfan, MXE, MDPV. Prace zostaną rozszerzone o grupę znanych narkotyków (kokaina, amfetamina, morfina) dla dokładnego porównania poprawności metody. Przetestowane zostaną różne elektrody (Glassy Carbon, Magic Diamond, złota oraz platynowa) oraz różnorodne warunki utleniania w celu optymalizacji symulacji metabolizmu. Wszystkie uzyskane wyniki zostaną porównane z metabolitami uzyskanymi w wyniku inkubacji badanych narkotyków z homogenatem komórek wątroby i frakcją mikrosomalną. Uzyskane produkty utleniania elektrochemicznego oraz naturalne metabolity zostaną rozdzielone przy pomocy chromatografii cienkowarstwowej (TLC), a następnie poddane analizie przy pomocy DESI-MS.


3. Wpływ spodziewanych rezultatów na rozwój nauki, cywilizacji, społeczeństwa:
Stosowany system EC ESI-MS może służyć jako dogodne narzędzie umożliwiające badanie nie tylko dobrze poznanych narkotyków i ich metabolizmu, ale przede wszystkim mało znanych psychostymulantów powszechnie dostępnych nie tylko na polskim rynku. Ma to kluczowe znaczenie w sytuacjach ratowania życia. Dodatkowo planuje się opracowanie szybkich technik identyfikacji powstałych metabolitów z zastosowaniem chromatografii cienkowarstwowej (TLC) z detekcją DESI-MS. Opracowane techniki mogą posłużyć, jako szybkie testy pozwalające określić toksyczność badanych substancji i ich wpływ na organizm człowieka, a nawet mogą ratować życie w konieczności przeprowadzenia szybkich testów diagnostycznych dla osób, które wprowadziły do swojego organizmu substancje o mało znanym składzie chemicznym jak popularne ostatnio narkotyki legal highs i designer drugs.

 

Publikacje:

1. Mielczarek P, Smoluch M, Kotlinska JH, Łabuz K, Gotszalk T, Babij M, Suder P, Silberring J.

Electrochemical generation of selegiline metabolites coupled to mass spectrometry.

Journal of Chromatography A. 2015;1389:96-103. doi: 10.1016/j.chroma.2015.02.049


2. Smoluch M, Mielczarek P, Reszke E, Hieftje GM, Silberring J.

Determination of psychostimulants and their metabolites by electrochemistry linked on-line to flowing atmospheric pressure afterglow mass spectrometry.

Analyst. 2014 Sep 7;139(17):4350-5. doi: 10.1039/c3an02067c.

 

3. Mielczarek P, Raoof H, Kotlinska JH, Stefanowicz P, Szewczuk Z, Suder P, Silberring J.

Electrochemical simulation of cocaine metabolism-a step toward predictive toxicology for drugs of abuse.

Eur J Mass Spectrom (Chichester, Eng). 2014;20(4):279-85.

 

4. Smoluch M, Ceglowski M, Kurczewska J, Babij M, Gotszalk T, Silberring J, Schroeder G.

Molecular scavengers as carriers of analytes for mass spectrometry identification.

Anal Chem. 2014 Nov 18;86(22):11226-9. doi: 10.1021/ac502776z. Epub 2014 Nov 4.

 

Konferencje:

1. P. Mielczarek, M. Smoluch, P. Suder, J. Silberring, Can electrochemistry help to predict drug metabolizm?, 3rd International PhD Seminar (Dresden – Kraków – Warsaw), 25-26 września 2014, Dresden, Niemcy [wykład]
2. P. Mielczarek, M. Smoluch, K. Łabuz, P. Suder, J. Silberring, The electrochemical simulation of Selegiline metabolizm Leeds to generation of Amphetamines, 62nd Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics (ASMS), 15-19 czerwca 2014, Baltimore, Stany Zjednoczone [poster]
3. P. Mielczarek, S. Sobczyk, D. Zuba, K. Łabuz, P. Suder, J. Silberring, Zastosowanie elektrochemii do badania metabolizmu narkotyków i związków psychoaktywnych, XIII Konferencja Elektroanaliza w Teorii i Praktyce, 5-6 czerwca 2014, Kraków, Polska [wykład]
4. P. Mielczarek, P. Suder, J. Kotlinska, G. Schroeder, J. Silberring, Global proteomic analysis of rat liver microsomes in drug dependence, 32nd Informal Meeting on Mass Spectrometry (IMMS), 11-14 maja 2014, Balatonszarszo, Węgry [poster]