Analytická chemie se stala mou srdeční záležitostí

U příležitosti Mezinárodního dne žen a dívek ve vědě stojí za zmínku příběh docentky Jany Skopalové, která se během studia specializovala na analytickou chemii, která se stala její srdeční záležitostí. Ve své vědecké práci propojuje elektrochemii s hmotnostní spektrometrií a vyvíjí nové metody využitelné v praxi. Její výzkum má významný přesah do farmaceutického průmyslu i boje proti nebezpečným drogám.

Když se vás známí zeptají, co děláte, jak odpovíte?

Řekla bych, že jsem vysokoškolská učitelka. Vysoká škola spojuje dvě klíčové role – vzdělávací a výzkumnou. Na jedné straně předáváte znalostí dalším generacím, na druhé se věnujete vlastnímu vědeckému bádání. K učitelství ale mám velmi blízko, protože jsem ho studovala. Konkrétně obor Matematika – chemie. Během studií jsem si uvědomila, že je mi bližší chemie, proto jsem se rozhodla jí věnovat i v rámci doktorského studia. A analytická chemie je pro mě srdeční záležitostí.

Přírodovědecká fakulta UP v Olomouci: doc. RNDr. Jana Skopalová, Ph.D.

Čemu se konkrétně věnujete ve vědecké práci?

Na přírodovědecké fakultě se zabývám napodobováním přírodních procesů, konkrétně těch chemických, které příroda zvládá s obdivuhodnou dokonalostí. Fascinujícím příkladem je metabolismus probíhající v játrech – této komplexní biochemické továrně. Játra jsou zodpovědná mimo jiné za odbourávání cizorodých látek, ať už jde o toxiny, pesticidy, průmyslové zplodiny nebo léčiva, která se do našeho těla dostávají různými cestami. A právě léčiva jsou látky, které nás hodně zajímají. Snažíme se pomocí elektrochemie napodobit některé metabolické reakce. Většina těchto procesů je založena na oxidačních reakcích. Zatímco příroda využívá specifické enzymy, elektrochemie, ač není tak dokonalá, dokáže některé z těchto procesů úspěšně simulovat prostřednictvím oxidačně redukčních reakcí v jednoduchém elektrochemickém článku. Praktický význam tohoto výzkumu spočívá především ve vývoji nových léčiv. Je klíčové sledovat jejich stabilitu, protože žijeme v oxidačním prostředí, kde je všudypřítomný kyslík. Oxidační reakce mohou vést k degradaci léčiv, ztrátě jejich účinnosti nebo přeměně na jiné látky. Pochopení těchto procesů je tedy zásadní pro vývoj stabilnějších a účinnějších léčiv.

Vidíte nějaké pokroky ve své práci? Co považujete za úspěch ve své práci?

Úspěch vidím například v tom, že se nám to vůbec podařilo. Není mnoho pracovišť na světě, které by se věnovaly simulaci biochemických reakcí pomocí elektrochemie. Nám se podařilo propojit elektrochemii přímo s jinou analytickou metodou – s hmotnostní spektrometrií. Pomocí ní dokážeme velice rychle identifikovat produkty, které vznikají v elektrochemickém článku oxidací. V řádu jednotek minut jsme schopni vidět, na co se přeměňuje studované léčivo nebo nějaká biologicky aktivní látka. My se snažíme, protože jsme analytici, také využívat těchto principů k vývoji metod, které jsou použitelné pro praxi. Elektrochemické metody jsou velice jednoduché ve svém principu a jsou poměrně levné. Takový elektrochemický analyzátor je mnohem levnější než některé jiné, sice sofistikovanější, ale mnohem nákladnější analytické přístroje. Takže rozšíření elektroanalýzy do praxe může být perspektivní i z tohoto důvodu. Navíc ji mohou ovládat i lidé, kteří nejsou školeni, nemusí být analytici. Jeden z nejběžnějších analytických přístrojů je glukometr. Samovyšetření glukózy využívá také elektrochemické principy. Takže si myslím, že elektrochemie má nějakým způsobem budoucnost.

Přírodovědecká fakulta UP v Olomouci: Elektrochemický analyzátor

Váš výzkum má přesah i do zahraničí?

Určitě. Od roku 2020 jsme řešili projekt, který byl zaměřený na studium přenosu biologicky aktivních psychotropních a návykových látek přes biologické membrány. V rámci tohoto projektu jsme se také zabývali vývojem elektrochemických metod pro analýzu těchto látek. Jako cílovou skupinu látek jsme si vybrali fentanyly. Fentanyl je v současné době nechvalně známá droga. Původně byly fentanyly syntetizovány pro farmaceutické využití, např. při anestezii nebo tišení bolesti. Bohužel tyto látky jsou velice aktivní, psychotropní, mají mnohem silnější účinek než heroin (50x) a morfium (100x). To je sice vynikající pro potlačení velmi silných bolestivých stavů, např. u lidí s rakovinou, ale bohužel to také vede ke zneužívání. Velké problémy s fentanylem zažívají od roku 2011 ve Spojených státech amerických, kdy se tyto látky dostaly na černý trh. Syntetizují se pořád nové a nové analogy, tak aby byly velmi těžko zachytitelné. Nicméně ta vlna přílivu fentanylu, který se zřejmě vyrábí v asijských zemích a dováží se nelegálně do Mexika a USA, způsobuje velkou kalamitu. Je známo, že v Chicagu a San Francisku existují tzv. zombie čtvrti, kde je fentanyl zneužíván v obrovské míře a způsobuje úmrtí mnoha lidí. Je to velký společenský problém nejen v Americe, ale už i v Evropě a České republice. Už i u nás je registrováno několik případů úmrtí z předávkování. Takže my se snažíme přispívat jako analytici a vyvíjíme jednoduchou elektrochemickou metodu pro rychlou analýzu fentanylu vedle jiných analgetických či psychoaktivních látek v terénních podmínkách. A musím říct, že se nám to daří. Experimenty, které provádíme, vypadají, že budou úspěšné. Fentanyl má totiž velmi krásnou specifickou strukturu z hlediska elektrochemické reaktivity. Snažíme se nyní objasnit princip této elektrochemické reakce. Jiné běžně známé drogy tuto reakci neposkytují.

Jde skloubit práce vědkyně s mateřstvím?

Není to úplně jednoduché a možná i to je ten důvod, proč nezůstává tolik žen dlouhodobě ve vědě. Pokud chcete mít rodinu a věnovat se jí, není jednoduché to skloubit. Já jsem měla štěstí na chápajícího manžela, který toleroval, že jsem dlouho v práci. S hlídáním dětí nám pomáhali jeho i mí rodiče.

Univerzita Palackého v Olomouci/Ota Blahoušek: Jana Skopalová