Ученые предложили использовать производные кумарина для борьбы с бактериальными пленками
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с китайскими коллегами из Харбинского политехнического университета предложили использовать производные кумарина для подавления роста бактерий и биопленок, которые снижают эффективность антибиотиков. Разработка может лечь в основу технологии создания новых антимикробных покрытий медицинских устройств и средств против устойчивых штаммов бактерий.
Кумарин — органическое соединение, встречающееся в природе в различных растениях, например, в бобах тонка. Его производные принято считать перспективной основой для новых антибактериальных средств, однако до сих пор не было до конца изучено, как именно изменения в структуре молекулы кумарина влияют на его антибактериальную активность.
Авторы исследовали, как модификация структуры кумарина влияет на его способность подавлять рост бактерий и образование биопленок. Для этого они синтезировали два нитропроизводных соединения и протестировали эффективность их действия на двух опасных бактериях — золотистом стафилококке и синегнойной палочке. Ученые анализировали изменения зоны подавления роста бактерий, определяли минимальные концентрации для подавления биопленок и их разрушения.
«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», — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Глеб Дубиненко.
Результаты показали, что синтезированные вещества обладают антибактериальным действием. Для подавления роста вредных бактерий необходима их концентрация всего в 20-80 мкг/мл.
По словам ученых, соединение кумарина без нитрогруппы показывает сильную антибактериальную активность. Соединения с нитрогруппой в 6-ом и 8-ом положении имеют умеренную антибактериальную активность против планктонных бактерий и повышенную способность к предотвращению роста и разрушению сформированных биопленок.
В будущих исследованиях ученые планируют подробно изучить, как вещество действует на уровне бактериальных ферментов и клеточных структур, оценят токсичность и биосовместимость, а также проверят можно ли комбинировать соединения кумарина с другими антимикробными агентами для усиления защитного эффекта.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.