Każdego roku przemysł farmaceutyczny generuje tysiące ton niebezpiecznych odpadów chemicznych, których neutralizacja wiąże się z wysokimi kosztami i emisją zanieczyszczeń. W odpowiedzi na rosnące wyzwania środowiskowe naukowcy poszukują bardziej zrównoważonych metod produkcji leków. Nad jednym z takich rozwiązań pracuje mgr inż. Aleksandra Rudzka, stypendystka 25. edycji programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki w kategorii doktoranckiej, która bada wykorzystanie enzymów do tworzenia nowoczesnych i ekologicznych procesów chemicznych.

Farmaceutyczne odpady rosną szybciej niż możliwości ich neutralizacji

Produkcja leków należy dziś do najbardziej obciążających środowisko gałęzi przemysłu chemicznego. Procesy syntezy farmaceutyków wymagają wykorzystania ogromnych ilości rozpuszczalników i reagentów chemicznych, a ich efektem są tysiące ton odpadów, z których znaczna część klasyfikowana jest jako niebezpieczna.

W 2023 roku aż 70,4% odpadów generowanych przez przemysł farmaceutyczny stanowiły odpady niebezpieczne i prognozuje się, że wskaźnik ten utrzyma pozycję aż do 2033 roku. Ich utylizacja jest nie tylko kosztowna – szacuje się, że neutralizacja odpadów medycznych i farmaceutycznych kosztuje nawet o 119% więcej niż utylizacja zwykłych odpadów o tej samej masie – ale często wymaga również spalania w wysokich temperaturach, co wiąże się z emisją zanieczyszczeń oraz powstawaniem toksycznych produktów ubocznych. Rosnąca skala produkcji leków sprawia, że naukowcy coraz intensywniej poszukują bardziej zrównoważonych metod prowadzenia syntezy chemicznej.

Enzymy zamiast toksycznych reagentów

Badania mgr inż. Aleksandry Rudzkiej koncentrują się na wykorzystaniu biokatalizy, czyli prowadzeniu reakcji chemicznych z udziałem enzymów – naturalnych katalizatorów obecnych w organizmach żywych.

W przeciwieństwie do tradycyjnych metod chemicznych enzymy działają w łagodniejszych warunkach, nie wymagają stosowania wielu toksycznych substancji i pozwalają ograniczyć ilość odpadów powstających podczas produkcji. Dodatkowo cechują się bardzo wysoką selektywnością, dzięki czemu możliwe jest precyzyjne otrzymywanie pożądanych związków chemicznych.

Szczególnym obszarem zainteresowań badaczki jest synteza chiralnych bloków budulcowych – związków niezwykle ważnych w produkcji leków, ponieważ często tylko jedna z ich form przestrzennych wykazuje odpowiednie działanie biologiczne.

Zielona chemia przyszłości

Biokataliza jest obecnie uznawana za jedno z najbardziej perspektywicznych narzędzi zielonej chemii. Dzięki wykorzystaniu enzymów możliwe staje się projektowanie procesów chemicznych, które są jednocześnie wydajne, bezpieczniejsze i bardziej przyjazne środowisku.

Badania prowadzone przez mgr inż. Aleksandrę Rudzką pokazują, że nawet niewielkie zmiany w budowie enzymów lub warunkach reakcji mogą znacząco wpływać na skuteczność całego procesu. Lepsze zrozumienie tych mechanizmów może w przyszłości przyspieszyć rozwój nowoczesnych technologii produkcji leków i ograniczyć środowiskowe koszty działalności przemysłowej.

Nauka w służbie środowiska

Światowy Dzień Środowiska przypomina, że rozwój nowoczesnych technologii powinien iść w parze z odpowiedzialnością za środowisko naturalne. Badania prowadzone przez mgr inż. Aleksandrę Rudzką pokazują, że możliwe jest tworzenie skutecznych metod produkcji leków przy jednoczesnym ograniczaniu ilości toksycznych odpadów i zużycia niebezpiecznych substancji chemicznych.

Rozwijanie ekologicznych procesów chemicznych może w przyszłości pomóc nie tylko zmniejszyć wpływ przemysłu farmaceutycznego na środowisko, ale również zwiększyć bezpieczeństwo produkcji i obniżyć koszty związane z utylizacją niebezpiecznych odpadów.

O stypendystce programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki

Mgr inż. Aleksandra Rudzka specjalizuje się w biokatalizie, koncentrując swoje badania na wykorzystaniu enzymów w reakcjach chemicznych o znaczeniu przemysłowym i farmaceutycznym. Jej kariera naukowa rozpoczęła się na Politechnice Warszawskiej, gdzie w 2020 roku ukończyła studia inżynierskie na kierunku Biotechnologia. Następnie kontynuowała edukację na tej samej uczelni, uzyskując w 2021 roku tytuł magistra inżyniera ze specjalnością Leki i Kosmetyki.

Od 2021 roku jest związana z Katedrą Biotechnologii Środków Leczniczych i Kosmetyków Politechniki Warszawskiej, gdzie prowadzi badania nad wykorzystaniem enzymów jako selektywnych i zrównoważonych narzędzi w syntezie związków bioaktywnych, w tym leków i półproduktów farmaceutycznych.

Uczestniczyła w realizacji projektów badawczych finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki oraz program IDUB Politechniki Warszawskiej, w ramach których rozwija nowe systemy biokatalityczne i bada ich zastosowanie w syntezie organicznej. Obecnie jest wykonawczynią w projekcie Opus finansowanym przez NCN.

Jej dorobek naukowy obejmuje 9 publikacji w renomowanych czasopismach naukowych, takich jak Angewandte Chemie International Edition oraz ACS Catalysis, a wyniki swoich badań prezentowała na 14 międzynarodowych konferencjach naukowych poświęconych biokatalizie i chemii medycznej.

O programie L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki

Celem programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki prowadzonego w Polsce od 2001 roku jest promowanie osiągnięć naukowych utalentowanych badaczek, zachęcanie ich do kontynuacji prac zmierzających do rozwoju nauki oraz udzielenie wsparcia finansowego. Partnerami programu są Polski Komitet do spraw UNESCO, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Polska Akademia Nauk oraz UNGC Network Poland. Do 2025 roku w Polsce wyróżniono 137 naukowczyń. Wyboru, co roku dokonuje Jury pod przewodnictwem prof. Ewy Łojkowskiej. 

Polska jest jednym ze 118 krajów, w których co roku przyznawane są stypendia dla utalentowanych naukowczyń. Program Dla Kobiet i Nauki jest częścią globalnej inicjatywy For Women in Science, która powstała dzięki partnerstwu L’Oréal i UNESCO. Międzynarodowa nagroda przyznawana jest co roku w Paryżu w ramach For Women in Science Week pięciu laureatkom, których odkrycia dostarczają odpowiedzi na kluczowe problemy ludzkości.