Российские ученые разработали новые комплексы серебра против устойчивых бактерий

Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН) совместно с коллегами из Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Института химии Коми научного центра УрО РАН, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН и Амурской государственной медицинской академии разработали пять новых комплексов серебра с различными монокарбоновыми кислотами и впервые комплексно исследовали их структуру, устойчивость и антимикобактериальные свойства.

Рост устойчивости бактерий к антибиотикам остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины. Поиск новых противомикробных веществ с принципиально иными механизмами действия сегодня является одной из ключевых задач медицинской химии. Особенно остро эта проблема стоит в отношении туберкулеза, поскольку распространение лекарственно-устойчивых форм заболевания значительно снижает эффективность существующей терапии.

Исследователи получили серию новых соединений серебра(I), некоторые из которых оказались эффективнее рифампицина — одного из основных препаратов первой линии терапии туберкулеза.

Перед началом работы исследователи проанализировали Кембриджскую структурную базу данных, содержащую сведения обо всех известных монокарбоксилатных комплексах серебра(I), опубликованные с 1956 года. Такой анализ позволил систематизировать закономерности формирования структур и определить направления поиска новых соединений с необычной архитектурой.

В результате работы были синтезированы пять ранее неизвестных комплексов серебра с различными органическими кислотами, среди которых — производные индолкарбоновой, миртеновой, нитрофурановой и фторзамещенных бензойных кислот. Полученные соединения представляют сразу несколько различных классов — молекулярные, полимерные и ионные комплексы.

Авторы также изучили устойчивость новых соединений. Эксперименты показали, что комплексы сохраняют стабильность при хранении в растворе не менее суток, а наиболее перспективные соединения — до двух недель. Термические исследования продемонстрировали, что отдельные комплексы сохраняют устойчивость при нагревании примерно до 170 °C, что важно с точки зрения их дальнейшего практического применения.

Следующим этапом стало исследование биологической активности новых веществ. В качестве модельного объекта использовали бактерию Mycolicibacterium smegmatis, которая широко применяется при поиске новых противотуберкулезных препаратов благодаря своему сходству с микобактериями туберкулеза и безопасности для лабораторных исследований.

Испытания показали, что все пять синтезированных комплексов обладают выраженной антимикобактериальной активностью. При этом три соединения продемонстрировали особенно высокую эффективность: минимальная концентрация, необходимая для подавления роста бактерий, оказалась ниже, чем у рифампицина.

Наиболее перспективным оказался комплекс серебра с миртеновой кислотой. В отличие от соединений, которые лишь замедляют размножение бактерий, он проявил бактерицидный эффект — после обработки рост бактериальной культуры не возобновлялся. Такой результат свидетельствует о способности соединения уничтожать микроорганизмы, а не только подавлять их развитие.

Чтобы понять возможный механизм действия нового вещества, исследователи провели молекулярное моделирование его взаимодействия с белками микобактерий. Полученные результаты позволяют предположить, что новый комплекс серебра способен одновременно нарушать процессы синтеза клеточной стенки микобактерий и их энергетический обмен. Одновременное воздействие сразу на несколько важных биологических мишеней считается одним из наиболее перспективных подходов к созданию препаратов, способных эффективно работать против лекарственно-устойчивых штаммов бактерий.

«Особенно важно, что именно этот комплекс при молекулярном моделировании показал высокое сродство к ферментам, являющимся ключевыми мишенями противотуберкулезной терапии. Экспериментальные исследования подтвердили его высокую антимикобактериальную активность, что открывает возможности для дальнейших исследований уже на патогенных штаммах микобактерий», — рассказала руководитель исследования, ведущий научный сотрудник ИОНХ РАН, доктор химических наук Ирина Луценко.

По оценкам авторов, полученные комплексы серебра могут стать основой для разработки нового поколения противомикробных препаратов с альтернативными механизмами действия, что особенно важно в условиях стремительного распространения антибиотикорезистентности.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации