Химики РУДН синтезировали антибиотики на основе хитина

Химики РУДН синтезировали антибиотики на основе хитина

Химики РУДН открыли ранее неизвестные производные хитина — биополимера, из которого состоят экзоскелеты насекомых, панцири раков и других членистоногих. Новые соединения и наночастицы на их основе проявляют антибактериальную активность, а также могут использоваться в катализе химических реакций.

Хитин — второй по распространенности биополимер на Земле. На его основе созданы некоторые медицинские препараты и материалы для хирургии, с помощью которых можно ускорить заживление ран — например, противоожоговые и заживляющие гели. Но внедрить хитин и его производные в медицину в полной мере не удается — из них тяжело получить новые соединения, так как они не растворяются ни в воде, ни в большинстве органических растворителей. Химики РУДН предложили универсальный и простой способ синтезировать водорастворимые производные хитина.

В эксперименте химики РУДН использовали хитиновый порошок из панцирей камчатского краба. Хитин обработали при комнатной температуре веществом с содержанием азота — получились производные хитина с присоединенными группами из трех атомов азота, азидными группами. Всего на этой стадии синтезировали три производных, в составе которых к 18%, 42% и 65% звеньев полимера присоединились азидные группы. На втором этапе из отдельных фрагментов — азидная группа плюс остатки хитина, плюс эфир никотиновой кислоты — собирались более сложные производные. Обычно подобные реакции проводятся в бескислородной атмосфере, но химики РУДН упростили синтез. Реакцию провели в обычных условиях, но воздействовали на реагенты ультразвуком в течение 15 минут. В результате получилось 6 новых водорастворимых соединений — с разным содержанием азидных групп и разными эфирами никотиновой кислоты.

В составе новых веществ есть группы атомов с положительным зарядом — теоретически, они могут нарушать работу отрицательно заряженных элементов клеточной стенки бактерий. Это предположение химики РУДН проверили на двух микроорганизмах — золотистом стафилококке и кишечной палочке. Химики сравнили воздействие на бактерии всех шести полимеров и двух антибиотиков — ампициллина и гентамицина. Эффективность измеряли по диаметру зоны вокруг полимера или антибиотика, в которой бактерии гибли. Большинство производных хитина и наночастиц из них превзошли в этом тесте антибиотики. В лучшем результате для золотистого стафилококка полимерные наночастицы убили бактерии в зоне на 14,9 мм шире, чем ампициллин. Для кишечной палочки разница в результатах гентамицина и лучшего варианта наночастиц достигла 17 мм.

«В результате нашей работы удалось добавить в класс водорастворимых производных хитина ранее неизвестные полимеры. Они нетоксичны, демонстрируют высокую антибактериальную активность и могут применяться как катализаторы в органическом синтезе. Мы продолжаем изучать свойства новых соединений. В частности, сейчас наша группа исследует их эффективность в лечении бактериальных инфекций у экспериментальных животных», — кандидат химических наук Андрей Критченков, ассистент кафедры неорганической химии РУДН.

Результаты опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules.

Теги: Приоритет-2030 стратпроекты