Preludium BIS 2 – dwa granty dla UPWr

Prof. Agnieszka Noszczyk-Nowak, liderka Wiodącego Zespołu Badawczego – Choroby Zwierząt – Badania Translacyjne i dyrektor Szkoły Doktorskiej w konkursie Preludium BIS 2 Narodowego Centrum Nauki zdobyła 536 800 złotych na badania zmian histologicznych oraz strukturalnych strun ścięgnistych zastawki mitralnej u psów.

Kardiologia to obecnie jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin medycyny weterynaryjnej. Według danych epidemiologicznych choroby serca, u ludzi zaliczanie do chorób cywilizacyjnych, dotykają też zwierzęta towarzyszące człowiekowi, przede wszystkim psy. Blisko 75 procent wszystkich schorzeń układu sercowo-naczyniowego u tych czworonogów stanowi choroba zwyrodnieniowa zastawek.

– I co ciekawe, występuje ona zdecydowanie częściej niż u ludzi. Dla nas, kardiologów weterynaryjnych, coraz ważniejsze staje się zrozumienie biologicznych i mechanicznych czynników wpływających na rozwój tej choroby. Wiemy, że jest najczęstszą nabytą chorobą serca i najczęstszą przyczyną zastoinowej niewydolności serca u psów ras małych, ale chcemy wiedzieć więcej, stąd mój wniosek o grant na badania – mówi prof. Agnieszka Noszczyk-Nowak.

Jak wyjaśnia liderka WZB, Amerykańskie Weterynaryjne Stowarzyszenie Chorób Wewnętrznych (American College of Veterinary Internal Medicine – ACVIM) wydało w 2019 roku wytyczne dotyczące choroby zwyrodnieniowej zastawek u psów, wyodrębniając jej cztery podstawowe stadia. Do stadium A zaliczono psy z wysokim ryzykiem rozwinięcia choroby serca, do B – psy ze zmianami strukturalnymi serca, ale bez niewydolności serca, C to psy z obecnym lub przebytym epizodem niewydolności serca, a D obejmuje pacjentów opornych na leczenie niewydolności serca i w końcowym etapie choroby zwyrodnieniowej zastawki mitralnej.

– W tym ostatnim stadium obserwujemy wiele poważnych komplikacji. U 16 procent psów dochodzi do pęknięcia struny ścięgnistej, ale zwierzęta cierpią też na nadciśnienie płucne, czy stwierdza się pęknięcie lewego przedsionka. Znamy zmiany strukturalne i mechaniczne w płatkach zastawek objętych procesem zwyrodnieniowym, ale wciąż nie jest zbadana mechanika i budowa histologiczna strun ścięgnistych, a to struktury obecne jedynie w aparacie zastawki dwudzielnej i trójdzielnej – tłumaczy prof. Noszczyk-Nowak i dodaje, że do tej pory np. nie wiadomo, jak zmiany strukturalne i histologiczne rysują się w poszczególnych stadiach choroby, jak wpływają na funkcję mechaniczną strun ścięgnistych, ale też nie określono maksymalnego rozciągnięcia, jakie mogą wytrzymać, kiedy są zdrowe oraz zmienione procesem chorobowym.

Realizowany przez prof. Agnieszkę Noszczyk-Nowak projekt badawczy ma więc dać odpowiedzi na kilka pytań: jaka jest maksymalna odporność na rozciąganie struny ścięgnistej, zarówno zdrowej, jak zmienionej chorobowo, a tym samym ocenić ryzyko jej pęknięcia. Badania pozwolą określić zmiany histologiczne i strukturalne strun ścięgnistych zastawki mitralnej, ich wytrzymałość na rozciąganie i korelację między zmianami histologicznymi i strukturalnymi a mechanicznymi w poszczególnych stadiach choroby.

– Oczywiście docelowo nasze badania przyczynią się do opracowania nowych strategii terapeutycznych dla psów z niewydolnością serca. Ale, by opracować te strategie, musimy poszerzyć naszą wiedzę – podkreśla prof. Agnieszka Noszczyk-Nowak.

Kolejny projekt w programie Preludium BIS 2 Narodowego Centrum Nauki realizować będzie prof. Andrzej Białowiec, lider WZB – Zespół waloryzacji biomasy i odpadów i kierownik Katedry Biogospodarki Stosowanej. Finansowanie, jakie dostanie, wynosi 541 619 zł. Warto nadmie iż jest to już drugi projekt Preludium BIS profesora (w pierwszej edycji również otrzymał ponad pół miliona złotych na badania).

– W dużym skrócie toryfikacja, nazywana też prażeniem odpadów i biomasy, jako jeden z produktów ubocznych daje bogate w węgiel karbonizowane paliwo stałe, czyli CSF. Ostatnie badania wykazały, że CSF może być wykorzystywane do zastąpienia paliw kopalnych i jest uważane za środek o dużym znaczeniu dla zrównoważonej gospodarki odpadami – tłumaczy prof. Andrzej Białowiec i od razu dodaje, że projekt, który będzie realizował, skupia się na szkodliwych i toksycznych substancjach, jakie może zawierać CSF, a dokładniej na określeniu modelu wpływu parametrów technologicznych produkcji CSF i jakości surowca na emisję lotnych związków organicznych i walidacji tego modelu matematycznego przydatnego do prognozowania potencjalnego ryzyka dla środowiska i zdrowia ludzi.

Jak wyjaśnia lider WZB, w szeroko rozumianej gospodarce odpadami jedną z aktualnie dominujących koncepcji jest „Waste to Carbon”, zgodnie z którą dąży się do przekształcania odpadów organicznych do cennych materiałów, w tym paliw o wysokiej zawartości węgla. Toryfikacja zamienia odpady komunalne w CSF o kaloryczności osiągającej podobne wartości do węgla kamiennego. To pozytywna strona tego procesu. Negatywna jest taka, że paliwo to może zawierać potencjalnie szkodliwe i toksyczne substancje, w tym lotne związki organiczne.

– Oczywiście zawartość tych zanieczyszczeń i ich emisja zależą od właściwości surowca i temperatury toryfikacji. Ale właśnie dlatego zastosowanie CSF jako paliwa wymaga oceny zagadnień związanych z przechowywaniem, transportem i jego wykorzystaniem. Kluczowe jest uzyskanie takiego paliwa, które nie będzie narażało ludzi na wdychanie, a więc działanie szkodliwych związków – mówi prof. Białowiec, podkreślając, że szczegółowe zrozumienie przyczyn negatywnych skutków prażenia odpadów komunalnych w karbonizowane paliwo stałe i jego dalsze wykorzystanie nie zostało jeszcze dokładnie zbadane. Oznacza to, że naukowcy wciąż nie mają wystarczającej liczby informacji na temat wpływu różnych warunków toryfikacji oraz zawartości składników odpadów komunalnych na właściwości chemiczne uzyskiwanego z nich paliwa.

Toryfikacja zamienia odpady komunalne w CSF o kaloryczności osiągającej podobne wartości do węgla kamiennego. To pozytywna strona tego procesu. Negatywna jest taka, że paliwo to może zawierać potencjalnie szkodliwe i toksyczne substancje, w tym lotne związki organiczne.

Zespół prof. Białowca zamierza wypełnić tę lukę. Zajmie się oceną wpływu temperatury toryfikacji oraz zawartości składników morfologicznych odpadów na jakościową i ilościową emisję potencjalnie szkodliwych substancji z CSF. Projekt ma charakter interdyscyplinarny, a walidacja  modelu wpływu parametrów toryfikacji oraz komponentów odpadów emisję lotnych związków organicznych z CSF zostanie przeprowadzona w trakcie stażu doktoranta prof. Białowca na Iowa State University.

kbk