ZESPÓŁ AUTORSKI:

Gdański Uniwersytet Medyczny

• dr inż. Maciej Tankiewicz - kierownik zespołu
• prof. dr hab. Lidia Wolska

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest nowy obszar zastosowań komór dyfuzyjnych typu Franza do badania barierowości skórek (epidermy) owoców i warzyw oraz innych zewnętrznych warstw roślin (np.: łodyg, liści, korzeni). Nowatorskie jest zastosowanie fragmentu rośliny jako membrany (błony półprzepuszczalnej) oraz skład płynu akceptorowego. Wynalazek pozwala m.in. określić, które pestycydy stosowane do konkretnych upraw penetrują przez skórkę (epidermę), a które adsorbują się jedynie na ich powierzchni. Związki, które nie przenikają do miąższu i pełnią swoją funkcję zgodnie z przeznaczeniem, nie stanowią zagrożenia dla konsumentów. Można je w efektywny sposób usunąć na drodze mycia, obierania skórki, obróbki termicznej lub innych procesów. Natomiast związki penetrujące przez skórkę do głębszych warstw miąższu, ulegają kumulacji powodując skażenie żywności, które zgodnie z regulacjami prawnymi należy monitorować. Wynalazek umożliwia prowadzenie nowatorskich badań o bardzo istotnych, z punktu widzenia ochrony zdrowia i toksykologii, wnioskach wraz z walorami poznawczymi dla rolnictwa. Pozwala na wiarygodną ocenę barierowości skórki, co przekłada się na zapewnienie bezpieczeństwa spożywanych owoców i warzyw, a tym samym zdrowie konsumentów.

ISTOTA WYNALAZKU

Bezpieczeństwo żywności to podstawowy priorytet w dziedzinie ochrony zdrowia. Aby minimalizować potencjalne narażenia podejmuje się szereg działań. Jednym z nich są badania skupiające się na ocenie przenikania pestycydów przez skórki owoców lub warzyw. Do badań wykorzystano komory Franza powszechnie stosowane w farmacji i kosmetologii do analizy znanego zjawiska dyfuzji substancji przez skórę. Jest to zupełnie nowy obszar zastosowania wraz z opracowaną procedurą postępowania analitycznego.
Zakres zgłoszenia dotyczy przenikania substancji chemicznych i ich mieszanin przez wierzchnie warstwy roślin na przykładzie przenikania środków ochrony roślin przez skórki jabłek. W procesie wzrostu roślin pestycydy stosuje się w celu zwiększenia wydajności plonów i zapobiegania chorobom roślin oraz inwazji szkodników. Coraz częściej stosuje się je także po zbiorach, na etapie dystrybucji oraz sprzedaży, aby maksymalnie zredukować straty plonów i wydłużyć okres ich przydatności do spożycia.
W badaniach wycinakiem kaletniczym okrągłym wykrajano skórki z jabłek o średnicy 30 mm oraz grubości ok. 3-5 mm. Pole powierzchni badanych skórek wynosiło 7,065 cm2. Następnie, delikatnie usuwano większość miąższu spod skórek tak, aby nie uszkodzić ciągłości bariery skórnej. Skórki nie mogły być wcześniej uszkodzone, a wycięty kształt okręgu nie mógł być zdeformowany. Pozostałości jabłek były homogenizowane przy użyciu miksera laboratoryjnego. Komory Franza o pojemności 7 ml każda, były napełniane przesączem z pulpy jabłek, a na kołnierz komory nakładano skórki tak, aby pod nimi nie było pęcherza powietrza. W ten sposób odtworzono budowę morfologiczną jabłek. Następnie, nanoszono na nie równomiernie kroplę (100 µl) badanego pestycydu z roztworu o stężeniu 5 mg/ml. Jednorazowa jego dawka wynosiła 0,283 mg/cm2. Po upływie każdej godziny od naniesienia pestycydu oznaczano jego stężenie w przesączu jabłek, co jest miarą ilości substancji przenikającej przez skórkę. W tym celu, każdorazowo pobierano 1 ml pulpy. Badania prowadzono przez 24 godziny. Otrzymane próbki poddawano ekstrakcji oraz oczyszczaniu z wykorzystaniem techniki ekstrakcji QuEChERS, a następnie przeprowadzono analizę chromatograficzną GC-MS/MS.
Badania potwierdzają, że skórka jest nieefektywną barierą dla pestycydów i może stanowić jedną z dróg ich przenikania do owoców. Stężenia niektórych związków, jakie przeniknęły do miąższu jabłek po 24 godzinach były wyższe niż najwyższe dopuszczalne zawartości określone w regulacjach prawnych. Wynalazek umożliwia określenie stopnia barierowości skórek różnych owoców i warzyw oraz określenie stopnia narażenia osób dorosłych i dzieci na pestycydy. Co więcej, nie ma danych na temat możliwości kumulacji dawek pestycydów w miąższu, co odzwierciedlałoby ich wielkość i kinetykę dyfuzji. Zastosowana w wynalazku komora dyfuzyjna typu Franza umożliwia zachowanie stałych warunków badań odpowiadających warunkom rzeczywistym. Dzięki temu, uzyskuje się miarodajne i powtarzalne wyniki badań. Wynalazek umożliwia także stworzenie listy rekomendacyjnej substancji aktywnych dla konkretnych gatunków roślin, których stosowanie jest bezpieczne i nie stanowi zagrożenia dla zdrowia. Dodatkowo, będzie możliwość oszacowania największego dopuszczalnego stężenia substancji aktywnej w pojedynczym oprysku, które nie będzie stanowiło ryzyka skażenia i jednocześnie skutecznie zwalczy patogeny.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Wynalazek może być zastosowany do badań w przemyśle rolniczym, przy procedurze rejestracji pestycydów, w laboratoriach badawczych i kontrolno-pomiarowych oraz badań nad bezpieczeństwem żywności. Z pewnością znajdzie zainteresowanie wśród osób związanych z przemysłem spożywczym, opakowaniowym, firmami dystrybuującymi owoce i warzywa, przechowalniami, sortowniami i chłodniami. Wynalazek umożliwia badania zewnętrznych warstw roślin (np.: łodyg, liści, korzeni) na różnorodne substancje chemiczne i ich mieszaniny. Pozwala określać przenikanie pestycydów stosowanych podczas upraw, przechowywania, transportu i dystrybucji płodów rolnych. Dodatkowo, umożliwia badanie migracji zanieczyszczeń z opakowań stosowanych do żywności. Zastosowana w wynalazku komora dyfuzyjna typu Franza, która stosowana jest w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym, umożliwia zachowanie stałych warunków badań odpowiadających warunkom rzeczywistym. Dzięki temu, uzyskuje się wiarygodne i powtarzalne wyniki badań.