Российские химики разработали новый способ получения производных популярного антимикробного и противогрибкового вещества имидазола с антибактериальными свойствами. В качестве исходных реагентов авторы использовали коммерчески доступные соединения, а предложенный метод экологически безопасен и не приводит к образованию побочных продуктов, от которых потребовалась бы дополнительная очистка. Как подчеркивают специалисты, синтезированные препараты могут использоваться как средства от устойчивых госпитальных инфекций, также их можно применять против опухолей и в качестве антидепрессантов.
Имидазол и его производные
Растущая устойчивость патогенных микроорганизмов к антибиотикам — одна из важнейших проблем современной медицины. При этом новые классы антимикробных препаратов появляются всё реже. В разработке лекарств важную роль играют азотсодержащие гетероциклы — органические соединения с циклической структурой, содержащие атомы азота. Особое внимание уделяется производным имидазола, которые обладают антибактериальными и противоопухолевыми свойствами, а также могут использоваться как антидепрессанты. Однако методы их получения либо слишком сложные, либо вообще не разработаны, что затрудняет создание новых препаратов.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера разработали инновационный метод синтеза труднодоступных производных. В его основе лежит использование доступных соединений — гуанидинов и изоцианидов, которые в присутствии кислорода и никелевого катализатора превращаются исключительно в нужные соединения.
Этот метод экологически безопасен, поскольку в нем не используются токсичные окислители — вместо этого в реакции участвует атмосферный кислород, а единственным побочным продуктом является вода. Также этот процесс можно проводить двумя способами: либо при нагревании, либо под действием обычного видимого света.
Химики также изучили механизм реакции — последовательность этапов, которые приводят к химическому превращению. Это позволило им оптимизировать условия синтеза и добиться высокой эффективности превращения, равной 97%.
— Разработанный подход позволяет эффективно синтезировать ранее труднодоступные производные имидазола и открывает перспективы для создания новых фармацевтически активных веществ. Полученные соединения проявляют высокую антибактериальную активность в отношении широкого спектра возбудителей инфекционных заболеваний, лечение которых осложнено быстро развивающейся устойчивостью к антибиотикам, — рассказала «Известиям» руководитель проекта, кандидат химических наук, доцент кафедры физической органической химии Санкт-Петербургского государственного университета Светлана Каткова.
Против каких бактерий работают новые антибиотики
Исследователи проверили антибактериальные свойства полученных соединений, воздействуя ими на культуры грамотрицательных и грамположительных бактерий, таких как Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter. Эти микробы часто вызывают внутрибольничные инфекции, включая пневмонию, инфекции мочевыводящих путей, пищеварительного тракта и др.
Все протестированные соединения показали значительную антибактериальную активность против широкого спектра патогенов. Минимальная доза, необходимая для остановки роста бактерий, составила менее 1,5 микрограмма на миллилитр, что сопоставимо с эффективностью антибиотиков, используемых в медицинской практике.
В условиях, когда во всем мире растет устойчивость микробов к антибиотикам, актуально получение любых новых веществ, которые могут стать антибиотиками. Востребованность имидазолов в этом плане не исключение, рассказал терапевт клиники «Семейная» Александр Лаврищев. Проблема с имидазолами заключалась в том, что все известные лекарства, которые на сегодняшний день получены на основе этих соединений, являются противогрибковыми средствами. Открытие новых путей синтеза соединений имидазола поможет создать новые препараты, эффективные против бактерий.
— Новый метод синтеза позволяет получить множество разных соединений на основе имидазола, каждое из которых может стать новым лекарством. И, кстати, необязательно антибиотиком, возможно, у них будут открыты иные свойства, что не может не радовать, как не может не радовать и экологически чистый метод такого синтеза, — сказал эксперт.
Среди бактерий, против которых тестировали производные имидазола, есть и опасные возбудители инфекций, которые возникают в случае иммунодефицита у пациента. Например, при ВИЧ-инфекции, трансплантации органов, у детей с генетическими дефектами работы иммунной системы, у онкопациентов, получающих лечение некоторыми химиотерапевтическими препаратами.
— Поиск новых и более эффективных способов синтеза имидазолов и их производных крайне важен, так как многие штаммы существующих микроорганизмов приобретают устойчивость к антибиотикам. Это важно, например, для больных с госпитальными инфекциями, — подчеркнул руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета, член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан Альберт Ризванов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале ChemMedChem.