Nepaisant vis tobulėjančio medicinos mokslo, visuomenės susidomėjimas tradicinės, papildomos ir integralios medicinos siūlomais prevencijos ar gydymo metodais nemažėja. Todėl į tokius produktus, kaip, pavyzdžiui, psichinės sveikatos būklę gerinti padedantys eteriniai aliejai, vis dažniau dėmesį atkreipia ir mokslininkai. Viena iš tokių mokslinių grupių – Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto ir Fizinių ir technologijų mokslų centro (FTMC) chemikai, ieškantys būdų, kaip efektyviai analizuoti eterinius aliejus.
Molekuliniais įspaudais grįstų jutiklių kūrimas
Eterinių aliejų analizė sulaukia vis didesnio populiarumo siekiant nustatyti realų jų antibakterinį, antivirusinį, antioksidacinį, priešuždegiminį ar netgi senėjimą stabdantį poveikį. Susidomėjimą taip pat kelia ir psichinės sveikatos tema ir jos gerinimas aromaterapijos pagalba: eterinių aliejų (levandos, citrusų, bergamotės ar ramunėlių) teigiamas poveikis nervų sistemai, pvz., nerimo mažinimas, miego gerinimas, depresijos būsenų valdymas ir kt., yra ne kartą įrodytas tyrimais. Be to, natūralių produktų tema tampa vis aktualesnė ir kuriant kosmetiką, savo sudėtyje turinčią eterinių aliejų. Šios medžiagos ne tik suteikia malonų kvapą ar leidžia greičiau išgauti norimą efektą, tačiau gali sukelti ir ryškias alergines reakcijas.
Tam, kad būtų galima išsiaiškinti ir įvairių eterinių aliejų sudėtinių elementų savybes, mokslininkai kuria specialias priemones – molekuliniais įspaudais (angl. molecularly imprinted polymers, MIP) pagrįstą jutiklį, kuris būtų pritaikytas išskirtinai tam tikriems eterinių aliejų sudėties komponentams.
Molekuliniai įspaudai yra tarsi pagal užsakymą pasiūtos pirštinės, sukurtos taip, kad atrankiai prisijungtų prie konkrečių tikslinių molekulių. Šie sintetiniai polimerai naudojami biojutiklių, vaistų pernašos sistemų ir aplinkos stebėsenos sistemoms kurti. MIP yra sintetiniai natūralių biologinių antikūnų-antigenų sistemų analogai, kurių technologija gali būti paaiškinta „rakto-spynos“ principu. Per pastaruosius du dešimtmečius šioje srityje buvo padaryta didelė pažanga. Tokie polimerai pasižymi maža gamybos kaina, stabilumu ir gana geru specifiškumu, santykinai nesudėtingu paruošimo būdu, nors tam tikrais atvejais MIP paruošimui gali prireikti ir sudėtingesnių sintezės sąlygų bei papildomų naudojamų organinių reagentų.
Šiuo metu VU ir FTMC mokslinė grupė siekia sukurti tokį MIP pagrįstą jutiklį, kuris būtų pritaikytas išskirtinai tam tikriems eterinių aliejų sudėties komponentams. Tokio MIP pritaikymas galėtų būti net ir vaistų pernašos sistemų konstravimas bei tyrimai.
Eterinių aliejų antspaudų atkodavimo svarba
Daugeliui gerai pažįstami eteriniai aliejai yra aromatinės medžiagos, išgaunamos iš augalų, sudarytų daugiausia iš terpenų ir kitų junginių (aldehidų, riebalų rūgščių, fenolių, ketonų, esterių, alkoholių, azoto ir sieros junginių). Monoterpenų fenoliai (timolis, karvakrolis) suteikia augalui skonį, kvapą ir gydomąsias savybes. Dėl šių priežasčių šie fenoliai yra labai įdomus tyrimo objektas, siekiant sukonstruoti MIP, tinkamą atpažinti šias medžiagas. Pavyzdžiui, Beijng Fangxianggen Health Technology universiteto mokslininkai sukūrė molekulinio atspaudo elektrocheminį jutiklį su eterinių aliejų dviejų komponentų įspaudais, skirtą vienu metu ir atrankiai aptikti timolį ir karvakrolį. Tai – pagrindiniai čiobrelių ir raudonėlių eterinių aliejų komponentai. Toks jutiklis nepaprastai jautrus ir gali būti pritaikytas maisto kokybės kontrolei, aplinkos stebėjimui ir medicininei diagnostikai, todėl MIP taikymas maisto analizėje, ypač lakiųjų junginių aptikimui, vis labiau populiarėja. Pastaruoju metu daugiausia dėmesio skiriama lakiųjų organinių ir nemalonaus kvapo junginių atrankiam jutimui maiste, siekiant geresnio atskyrimo, identifikavimo ir kiekybinio nustatymo.
Yra dar viena priežastis, dėl kurios molekuliniu būdu įspausti polimerų jutikliai kelia susidomėjimą. Tai – pritaikomumas eterinių aliejų kokybės kontrolės srityje. Šiuo metu trūksta greito ir visiems prieinamo metodo, leidžiančio lengvai nustatyti eterinių aliejų grynumą. Tai paskatino didelį susidomėjimą tyrinėti mokslinių tyrimų būdus, orientuotus į jų grynumo įvertinimą, ypač dėl didelio padirbtų eterinių aliejų kiekio rinkoje. Padirbtuose gaminiuose gali būti suklastotų medžiagų, pavyzdžiui, ne augalinių papildų aliejų, sintetinių užpildų arba netikrų produktų.
Grupė Indijos mokslininkų padarė didelę pažangą šioje srityje sukūrę specializuotą jutiklį, naudojantį MIP, integruotą į kvarco kristalų mikrosvarstyklių sistemą. Šis jutiklis specialiai nukreiptas į raudonėlio aromatinius junginius, tokius kaip karvakrolis, kurie aptinkami raudonėlio eteriniame aliejuje. Naudodamas MIP, jutiklis demonstruoja didelį efektyvumą tiksliai išmatuodamas ir aptikdamas karvakrolį ir jo kiekį raudonėlio eteriniame aliejuje. Dėl to šis metodas yra daug žadantis kokybės kontrolės ir analitinės chemijos praktikos eterinių aliejų kontekste: šioje srityje VU ir FTMC chemikai, vadovaujami doc. dr. Urtės Prentice, kuria molekulinio atspaudo elektrochemino jutiklio prototipą su dviejų komponentų įspaudais, skirtą vienu metu ir atrankiai aptikti cineolį ir geraniolį –vieno brangiausių pasaulyje prieskonių šafrano pagrindinius komponentus. Šie aromatiniai junginiai taip pat yra sudėtinė imbiero šaknų ekstrakto, galinčio virsti puikiu eteriniu aliejumi, dalis.
Šis pavyzdys – tai tik viena iš daugelio eterinių aliejų analizės galimybių, kurias palengvina MIP konstravimas ir naudojimas vieno mėginio analizei. Augantis akademinės bendruomenės ir pramonės susidomėjimas augalų kokybine sudėtimi, eteriniais aliejais ir kitais natūraliais produktais pabrėžia šios Lietuvos mokslininkų vystomos mokslinių tyrimų srities reikšmę.
Kitos MIP pritaikymo galimybės
MIP jutiklių svarba neapsiriboja moksliniais tikslais. Įmonės, veikiančios įvairiuose sektoriuose, pavyzdžiui, farmacijos, maisto saugos, aplinkos stebėjimo ir sveikatos priežiūros sektoriuose, gali gauti didžiulę naudą iš šių technologijų pažangos. Integruodamos MIP jutiklių platformas į savo veiklą įmonės įgyja greitą ir tikslią atrankos metodiką kokybės kontrolės tikslais. Be to, šie jutikliai padeda efektyviai aptikti teršalus ar priemaišas žaliavose ar gatavuose gaminiuose – tai itin svarbus vartotojų saugumo užtikrinimo aspektas. Taip pat, tai kokybės ženklas, kad produktas atitinka deklaruojamą sudėtį.
Be to, MIP jutiklių technologijos gali daryti teigiamą įtaką visuomenei, nes jos įgalina asmenis priimti pagrįstus sprendimus dėl savo sveikatos ir gerovės. Nešiojamų MIP pagrįstų prietaisų naudojimas leidžia atlikti analizę vietoje, kad būtų galima stebėti asmens sveikatą ar greitai įvertinti poveikį aplinkai. Toks prieinamumas suteikia plačiajai visuomenei vertingų įžvalgų apie galimą riziką, susijusią su tam tikromis medžiagomis, kartu skatinant aktyvias priemones, skirtas palaikyti optimalias sąlygas tiek verslo, tiek žmonių poreikiams. Todėl Lietuvos mokslininkų indėlis prisideda formuojant ateitį, kurioje novatoriškos jutiklių technologijos yra nepakeičiami įrankiai, skatinantys pažangą įvairiose srityse.
Dokt. Greta Kasputė, doc. dr. Urtė Prentice, dr. Vilma Ratautaitė