Кумарин — органическое вещество, которое встречается в разных растениях, например в бобах тонка, и давно считается перспективной основой для создания антибактериальных средств. Ученые решили проверить, как точечные изменения в структуре его молекулы повлияют на способность уничтожать опасные микроорганизмы и разрушать защитные биопленки, сообщает пресс-служба ТПУ.
«Мы впервые системно подошли к исследованиям влияния положения нитрогруппы в структуре производных кумарина на биологическую активность, изучали, как вещество подавляет образование биопленок и разрушает уже сформированные биопленки. Серия тестов показала, что нитрогруппа в структуре 7-гидрокси-4-метилкумарина может усиливать антибактериальный эффект соединения, связанный с разрушением биопленок. Это объясняется тем, что нитрогруппа изменяет распределение электронной плотности в молекуле и облегчает образование активных форм кислорода при взаимодействии с бактериальными клетками. Такие активные формы кислорода повреждают бактерии и помогают разрушать уже сформированные биопленки», — пояснил научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Глеб Дубиненко.
В лаборатории синтезировали два нитропроизводных — с присоединенной группой атомов азота и кислорода в шестом и восьмом положениях. Их эффективность проверили на двух распространенных и опасных патогенах: золотистом стафилококке и синегнойной палочке. Именно эти бактерии часто образуют биопленки на медицинских имплантатах и снижают действенность антибиотиков.
Эксперименты показали, что для подавления роста вредных микроорганизмов достаточно совсем небольшой концентрации веществ — от 20 до 80 микрограммов на миллилитр. Лучший результат продемонстрировало соединение с нитрогруппой в восьмом положении: оно предотвращало образование биопленки и разрушало уже готовую при дозировке 50–60 микрограммов на миллилитр. При этом исходный кумарин без добавочной группы тоже оказался сильным антибактериальным агентом, остановив рост обеих бактерий при концентрации около 20 микрограммов на миллилитр, но именно модифицированные версии были заметно эффективнее в борьбе с биопленками.
В перспективе ученые планируют детально изучить, как именно новые соединения взаимодействуют с бактериальными ферментами и клеточными структурами. Также предстоит оценить их токсичность и биологическую совместимость с тканями человека. Отдельным направлением работы станет проверка возможности комбинировать производные кумарина с другими противомикробными средствами для создания усиленной защиты. Результаты этих исследований могут лечь в основу новых антимикробных покрытий для медицинских устройств и препаратов против устойчивых штаммов бактерий.
