Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

СОЗДАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПОЛИАЗОЛИДИНАММОНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИДРАТ ИОНАМИ ГАЛОГЕНОВ

Нечаева О.В. 1 Тихомирова Е.И. 2 Заярский Д.А. 3 Вакараева М.М. 2
1 Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского
2 Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
3 Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Для решения вопросов повышения эффективности лекарственных препаратов в отношении микроорганизмов с приобретенной лекарственной устойчивостью перспективно использование новых гетероциклических соединений и биополимеров с антимикробной активностью. В работе представлены данные о создании инновационных препаратов по типу структуры «ядро-оболочка». Для создания полиэлектролитной оболочки использовали биосовместимый полимер – полиазолидин-аммоний, модифицированный гидрат ионами галогенов. Это соединение было использовано в качестве «ядра» при конструировании инновационного препарата по технологии «ядро-оболочка». «Оболочка» создавалась путем последовательной адсорбции на поверхности «ядра» биосовместимого полимера – полиазолидинаммония, модифицированного гидрат ионами йода. Созданный препарат обладал более высокой антимикробной активностью в отношении всех исследуемых микроорганизмов по сравнению с исходным гетероциклическим соединением, особенно в отношении синегнойной палочки. Показано повышение антимикробной активности в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных и грамотрицательных бактерий созданных экспериментальных препаратов. Установлена регенерирующая способность препарата, содержащего в качестве «ядра» наноагрегаты флавоноидов.
клинические изоляты
референс-штаммы
грамположительные и грамотрицательные бактерии
полиазолидинаммоний
инновационные препараты
структуры «ядро-оболочка»
1. Бабенышева А.В., Лисовская Н.А. Синтез и антимикробная активность замещенных бензоксазинов и хиноксалинов // Химико-фармацевтический журнал – 2006. – № 10. – С. 34–36.
2. Вакараева М.М., Нечаева О.В., Заярский Д.А. Влияние полидиметилдиаллил-аммония йодида сахарозы на выживаемость коагулазоположительных стафилококков // Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 6-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Саратов, 2013. – Т.2. – С. 40–42.
3. Вакараева М.М., Нечаева О.В., Заярский Д.А., Шуб Г.М., Беспалова Н.В. Биологическая активность наноразмерных агрегатов флавоноидов, стабилизированных полидиметилдиаллиламмонием йодид сахарозы // Биотехнология реальность и перспективы в сельском хозяйстве: материалы Международной научно-практической конференции. – Саратов: Изд-во «КУБиК», 2013. – 286 с.
4. Заярский Д.А., Нечаева О.В., Беспалова Н.В. Исследование антимикробной активности структур «ядро-оболочка» на основе наноразмерных агрегатов флавоноидов // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы в наноинженерии: сборник материалов Всероссийской молодежной конференции. – Саратов, 2012. – С. 92–96.
5. Зинина Е.А., Шуршалова Н.Ф., Нечаева О.В., Кривенько А.П., Сорокин В.В. Антимикробная активность N-адамантил-метиленаминоциклогексендикарбоксилатов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. – 2012. – Т. 12., Вып. 2. – С. 8–9.
6. Кузин М.И. Раны и раневая инфекция: Руководство для врачей / М.И. Кузин, Б.М. Костюченок – М.: Медицина, 1990. – 592 с.
7. Нечаева О.В., Шуршалова Н.Ф., Заярский Д.А., Тихомирова Е.И., Вакараева М.М., Веденеева Н.В. Биологическая активность соединений ряда енаминов и их модифицированных аналогов в отношении референс-штаммов и клинических изолятов бактерий // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 12 (часть 1). – С. 127–130.
8. Пермякова Н.Ф., Нечаева О.В., Алексеева Ю.А., Сорокин В.В., Субботин В.С. Изучение антимикробной активности некоторых карбо- и гетероциклических соединений // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. – 2009. – Т. 11, № 2. – С. 30.
9. Пермякова Н.Ф., Нечаева О.В., Тихомирова Е.И. Перспективные гетероциклические соединения с антимикробной активностью // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 9. – С. 66‑67.
10. Gul N.Y. Topal A., Cangul T. The effects of topical tripeptide copper complex and helium-neon laser on wound healing in rabbits // Veterinary Dermatology. – 2008. – Vol. 19, № 1. – P. 7–14.

Одной из основных проблем современной медицины и ветеринарии является формирование множественной лекарственной устойчивости микроорганизмов, что ведет к снижению эффективности противомикробной терапии и развитию осложнений у пациентов [1]. Преодоление резистентности связывают с введением в практику новых химических соединений, обладающих антимикробной активностью [8, 9], а также с созданием инновационных наноразмерных препаратов. Одним из перспективных направлений в создании таких препаратов является технология конструирования структур «ядро-оболочка», которые в зависимости от носителя характеризуются антибактериальными, противовирусными и ранозаживляющими свойствами [4].

Материалы и методы исследования

В работе использовали полиазолидинаммоний, модифицированный гидрат ионами галогенов (ПААГ), который представляет собой биосовместимый полимер с молекулярной массой полимерной линейной цепи порядка 100–200 кДа, относящийся к IV классу токсичности (рис. 1). На концах цепи к молекуле полимера привиты молекулы сахарозы. Полимер неограниченно растворим в воде [4].

pic_24.tif

Рис. 1. Формула полиазолидинаммония, модифицированного гидрат ионами галогенов

Для создания структуры «ядро-оболочка» проводили последовательную адсорбцию биосовместимого полимера – полиазолидинаммония, модифицированного гидрат ионами галогенов, на поверхности гидрофобных носителей: синтетические соединения и наноагрегаты флавоноидов.

В качестве экспериментальной модели использовали референс-штаммы грамположительных и грамотрицательных бактерий Escherichia coli 113–13, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Bacillus cereus 8035, Staphylococcus aureus 209 P, а также клинические изоляты золотистого стафилококка.

Антимикробную активность гетероциклических и полимерного соединения изучали с использованием метода серийных разведений (МУК 4.2.1890-04.), с помощью которого определяли их минимальную подавляющую концентрацию (МПК).

Оценку ранозаживляющего действия структур «ядро-оболочка», содержащих наноагрегаты флавоноидов, покрытые ПААГ, проводили на модели экспериментальных полнослойных ран. Для оценки эффективности лечения ран рассчитывали ежесуточное уменьшение площади ран в % по общепринятой методике [6, 10].

Результаты исследования и их обсуждение

Создание инновационных препаратов для медико-биологической и ветеринарной практики предполагает использование современных технологий и методических подходов при их конструировании. Одним из перспективных направлений является создание структур «ядро-оболочка».

Ранее в наших исследованиях была показана высокая антимикробная активность ПААГ в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных и грамотрицательных бактерий, причем наиболее выраженная в отношении грамположительных микроорганизмов [2, 5].

В дальнейших исследованиях нами была изучена биологическая активность гетероциклического соединения – адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата, которое относится к группе енаминов. Это соединение представляло особый интерес в исследованиях, так как оно является структурным аналогом противовирусных средств [7]. Было установлено, что данное соединение обладало антимикробной активностью в отношении всех исследуемых бактерий, за исключением референс-штамма P.aeruginosa АТСС 27853, однако значения МПК были достаточно высокими (табл. 1).

Таблица 1

Антимикробная активность адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата

№ п/п

Исследуемые микроорганизмы

МПК, мкг/мл

1

S. aureus 209 P

25

2

S. aureus № 2

50

3

S. aureus № 6

100

4

S. aureus № 21

25

5

S. aureus № 23

50

6

S. aureus № 92

100

7

S. aureus № 430

100

8

B. cereus 8035

50

9

E. coli M-17

100

10

P.aeruginosa АТСС 27853

Для повышения эффективности гетероциклического соединения нами были созданы инновационные экспериментальные препараты по типу структуры «ядро-оболочка», поскольку поиск химических соединений, обладающих выраженной антимикробной активностью и низкой токсичностью для макроорганизма, является актуальным и востребованным в медико-биологической и ветеринарной практике.

Структуры «ядро-оболочка» создавали методом последовательной адсорбции биосовместимого полимера на поверхности адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата (рис. 2), после чего была проведена оценка антимикробной активности инновационного препарата, результаты которой представлены в табл. 2.

Было установлено повышение биологической активности адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата, модифицированного ПААГ: в отношении S. aureus 209 P – в 62 раза, S. aureus № 2, № 21 и № 92 – в 32 раза, S. aureus № 430 и B. cereus 8035 – в 16 раз, E. coli 113–13 – в 2 раза. МПК созданной структуры «ядро-оболочка» для P. aeruginosa АТСС 27853 составила 25 мкг/мл.

pic_25.tif

а б в

pic_26.tif

Рис. 2. Технология создания структур «ядро-оболочка»

Таблица 2

Биологическая активность структуры «ядро-оболочка» адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата, модифицированного ПААГ

№ п/п

Исследуемые микроорганизмы

МПК, мкг/мл

1

S. aureus 209 P

0,4

2

S. aureus № 2

1,6

3

S. aureus № 6

1,6

4

S. aureus № 21

0,8

5

S. aureus № 23

0,8

6

S. aureus № 92

3,2

7

S. aureus № 430

6,4

8

B. cereus 8035

3,2

9

E. coli M-17

50

10

P. aeruginosa АТСС 27853

25

Полученные результаты позволяют считать перспективным направление создания инновационных препаратов по типу «ядро-оболочка» для повышения эффективности химиотерапевтических антимикробных препаратов с целью преодоления антибиотикорезистентности возбудителей инфекционных заболеваний.

Нами были исследованы также препараты, созданные по типу структуры «ядро-оболочка», у которых в качестве «ядра» были наноразмерные агрегаты флавоноидов [3]. По данным литературы известно, что биофлавоноиды, содержащиеся в прополисе, обладают выраженной регенерирующей способностью.

Была изучена ранозаживляющая способность наноагрегатов флавоноидов и их модификаций ПААГ. Исследования проводили на белых беспородных мышах (самцах), массой 18–20 г, которые содержались на стандартном рационе вивария. Животные были разделены на 3 группы:

1 – опытная группа, раны которой обрабатывали препаратом, содержащим структуры «ядро-оболочка», на основе наноагрегатов флавоноидов, стабилизированных ПААГ;

2 – контрольная группа 1, раны которой не обрабатывали.

3 – контрольная группа 2, раны которой обрабатывали суспензией наноагрегатов флавоноидов.

Оценку ранозаживляющих свойств наноагрегатов флавоноидов и структур «ядро-оболочка», созданных на их основе путем обработки ПААГ, проводили по ежесуточному уменьшению площади полнослойных ран. Полученные результаты представлены на диаграмме (рис. 3).

Было установлено, что в опытной группе животных наблюдается статистически достоверное уменьшение площади раневой поверхности, начиная со вторых суток эксперимента, а полное заживление ран происходит на 8 сутки. В контрольной группе животных, раны которых не обрабатывали, полное заживление ран наступало на 14 сутки от начала эксперимента. Полное заживление ран контрольной группы мышей, раны которых обрабатывали суспензией, содержащей наноагрегаты флавоноидов, происходило на 11 сутки.

pic_27.wmf

Рис. 3. Динамика изменения площади экспериментальных ран у белых мышей

Оценивая морфологические изменения раневых дефектов, было установлено, что нанесение препаратов, содержащих как стабилизированные, так и нестабилизированные наноагрегаты флавоноидов, ускоряет заживление полнослойных ран кожи путем стимуляции репаративных процессов и усиливает барьерно-защитную функцию кожи (рис. 4).

Проведенные исследования показали высокую эффективность созданного инновационного препарата по сравнению с нестабилизированными флавоноидами, который можно рассматривать в качестве перспективного средства для лечения неосложненных и гнойных ран.

Заключение

Полученные результаты позволяют предположить, что большая эффективность структур «ядро-оболочка» по сравнению с нестабилизированными гетероциклическими соединениями и наноагрегатами флавоноидов связана с синергидным эффектом и большей биодоступностью созданных нами инновационных препаратов. Создание аналогичных препаратов на основе гетероциклических соединений различных классов, обладающих антимикробной активностью, позволит повысить их эффективность и снизить токсический эффект для макроорганизма.

Поскольку ранее нами была установлена высокая антимикробная активность ПААГ [3], то стабилизация им наноагрегатов флавоноидов снижает риск развития воспаления и контаминации раневой поверхности различными микроорганизмами. Следовательно, препарат, содержащий структуры «ядро-оболочка» на основе наноагрегатов флавоноидов, покрытых биосовместимым полимером ПААГ, может быть рекомендован как эффективное ранозаживляющее средство.

День эксперимента

Опытная группа

Контрольная группа 1

Контрольная группа 2

3

pic_28.tif

pic_29.tif

pic_30.tif

8

pic_31.tif

pic_32.tif

pic_33.tif

11

 

pic_34.tif

pic_35.tif

Рис. 4. Динамика заживления экспериментальных ран у белых мышей

Рецензенты:

Карпунина Л.В., д.б.н., профессор кафедры «Микробиология, биотехнология и химия» Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, г. Саратов;

Луцевич И.Н., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гигиены медико-профилактического факультета СГМУ им. В.И. Разумовского, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 11.04.2014.


Библиографическая ссылка

Нечаева О.В., Тихомирова Е.И., Заярский Д.А., Вакараева М.М. СОЗДАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПОЛИАЗОЛИДИНАММОНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИДРАТ ИОНАМИ ГАЛОГЕНОВ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-3. – С. 506-511;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34190 (дата обращения: 05.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074