Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках



Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках

Владельцы патента RU 2670201:

Лукьянец Евгений Антонович (RU)
Ахлюстина Екатерина Витальевна (RU)
Романова Юлия Михайловна (RU)
Тиганова Ирина Глебовна (RU)
Меерович Геннадий Александрович (RU)
Алексеева Наталья Валентиновна (RU)
Макарова Елена Александровна (RU)
Лощенов Виктор Борисович (RU)

Изобретение относится к микробиологии, фармацевтике и медицине, а именно к фотосенсибилизаторам для фотодинамической инактивации бактерий. Синтетические катионные бактериохлорины общей формулы:

где R=СН2СН2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,

в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках. Предлагаемые фотосенсибилизаторы обладают высокой эффективностью фотодинамической инактивации бактерий. 3 ил., 2 табл., 5 пр.

 

Настоящее изобретение относится к микробиологии, фармацевтике и медицине, а более конкретно к фотосенсибилизаторам (ФС) для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках. Изобретение может быть использовано для инактивации локальных очагов хронической инфекции.

Борьба с инфекционными заболеваниями, связанная с возрастающей резистентностью вызывающих хронические заболевания патогенных бактерий к антибиотикам широкого спектра действия, стала одной из основных проблем современной медицины. Установлено, что имеющие сложную структуру организованные сообщества патогенных бактерий (так называемые бактериальные биопленки) практически не поддаются терапии с помощью антибиотиков и являются причиной не только хронических инфекционных заболеваний (гнойные раны, трофические язвы), но и возникающих тяжелых осложнений в кардиохирургии, урологии и других областях медицины, при которых в организм пациента вводятся медицинские изделия (катетеры, стенты, искусственные клапаны и суставы). Сложная инфраструктура и иерархия бактерий в бактериальной биопленке, формирование ею специальных средств жизнеобеспечения и защиты в виде матрикса приводят к тому, что для лечения таких инфекционных поражений дозы антибиотиков надо увеличивать в сотни раз, а такие дозы выходят за пределы реальных возможностей организма.

Обнаружено, что для инактивации биопленок может быть использована фотодинамическая терапия, причем у бактерий не формируется резистентность к этому способу лечения. Наиболее целесообразно для повышения эффективности фотодинамической инактивации бактерий и биопленок использовать катионные фотосенсибилизаторы, которые позволяют эффективно воздействовать как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии, поскольку инфекционные очаги в большинстве случаев имеют мультивидовую природу).

Известны катионные фотосенсибилизаторы на основе синтетического бактериохлорина общей формулы 3-Py4BC(BuR)4Brn, где:

R=Br, n=4 [мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид с зарядом молекулы +4, патент РФ №2479585]

или

R=Py, n=8 [мезо-тетра[1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид с зарядом молекулы +8, патент РФ №2476218].

Значительный положительный заряд молекул этих фотосенсибилизаторов позволяет им взаимодействовать как с грамположительными, так и с грамотрицательными бактериями, а при облучении излучением с длиной волны в полосе поглощения молекул 760±20 нм оказывать на них фотодинамическое воздействие.

Эти фотосенсибилизаторы выбраны в качестве ближайших аналогов.

Недостаток известных фотосенсибилизаторов связан с недостаточно высокой эффективностью фотодинамической инактивации патогенных бактерий в свободном состоянии и биопленках.

В изобретении решается задача создания фотосенсибилизатора с повышенной эффективностью фотодинамической инактивации патогенных бактерий в свободном состоянии и биопленках.

Для решения поставленной задачи предлагаются синтетические катионные бактериохлорины общей формулы:

где R=CH2CH2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,

в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации грамположительных и грамотрицательных бактерий, в том числе в биопленках,

Предлагаемые тетракатионные бактериохлорины (мезо-тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BC(EtBr)4Br4) при R=(CH2)2Br и мезо-тетра(1-гептил-3-пиридил)бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BCHp4Br4) при R=С7Н15 синтезированы алкилированием мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина 1,2-дибром-этаном или бромистым гептилом, соответственно, в нитрометане в инертной атмосфере в течение 2 ч с высокими выходами 83,9% и 88,4%, соответственно. Октакатионный мезо-тетра[1-(2'-пиридиниоэтил)-3-пиридил]бактериохлорина октабромида (3-Py4BC(EtPy)4Br8) (при R=(CH2)2NC5H5Br4 ) синтезирован кипячением тетракатионного (3-Py4BC(EtBr)4Br4) с избытком сухого пиридина в метаноле в инертной атмосфере в течение 3 ч с выходом 91,9%.

Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами.

Пример 1. Получение мезо-тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BC(EtBr)4Br4).

мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин (0,20 г, 0,32 ммоль) [Патент РФ №2549953] растворяют в 10 мл 1,2-дибромэтана и добавляют 10 мл нитрометана и 2 мл метанола. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 2 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры выпавший осадок отфильтровывают, промывают бензолом и сушат на воздухе в темноте. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм, фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,37 г (83,9 %) 3-Py4BC(EtBr)4Br4. Электронный спектр поглощения, вода, λмакс, нм (ε): 349 (86590), 372 (78340), 490 (5980), 519 (39570), 701 (4420), 762 (96510) (Фиг. 1). Найдено, %: С, 41.96, 41.74; Н, 3.56, 3.75; N, 7.41, 7.53. C48H46Br8N8. Вычислено, %: С, 41.95; Н, 3.37; N, 8.15 %.

Пример 2. Получение мезо-тетра[1-(2'-пиридиниоэтил)-3-пиридил]бактерио-хлорина октабромида (3-Py4BC(EtPy)4Br8).

мезо-Тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3 –Py4BC(EtBr)4Br4) (0,15 г; 0,11 ммоль) растворяют в 7 мл метанола и добавляют 2 мл сухого пиридина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 3 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу упаривают в вакууме досуха, остаток промывают бензолом до бесцветного фильтрата. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) (0,22 мкм), фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,17 г (91,9 %) 3-Py4BC(EtPy)4Br8. Молекулярный вес 1690,56. Электронный спектр поглощения, вода, λмакс, нм (ε): 348 (90750), 370 (78840), 485 (5520), 519 (38050), 699 (4160), 764 (95720) (Фиг. 2). Найдено, %: С, 48.21, 48.54; Н, 4.49, 4.58; N, 9.25, 9.25. C68H66Br8N12. Вычислено, %: С, 48.31; Н, 3.94; N, 9.94.

Пример 3. Получение мезо-тетра(1-гептил-3-пиридил)бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BCHp4Br4).

мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин (0,10 г, 0,16 ммоль) растворяют в 5 мл хлороформа и добавляют 5 мл нитрометана и 1 мл метанола. Затем к реакционной массе добавляют 2 мл бромистого гептила и перемешивают при кипячении в течение 2 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу разбавляют 10 мл бензола и охлаждают льдом. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают бензолом и сушат на воздухе в темноте. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм, фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,19 г (88,4 %) 3-Py4BCHp4Br4. Электронный спектр поглощения, метанол, λмакс, нм (ε): 350 (90920), 374 (88400), 488 (11150), 517 (51590), 693 (10120), 760 (101550) (Фиг. 3). Найдено, %: С, 60.62; 60.69; Н, 6.62; 6.70; N, 7.90; 7.89. C68H90Br4N8. Вычислено, %: С, 60.99; Н, 6.77; N, 8.37.

Пример 4. Приготовление дисперсии (3-Py4BCHp4Br4) в 4% -ном Kolliphor ELP с концентрацией 1 мМ.

Навеску (3-Py4BCHp4Br4) (13,4 мг) растворяют в 10 мл метанола и смешивают с раствором 0,4 г Kolliphor ELP в 10 мл хлороформа. Перемешивают раствор в круглодонной колбе объемом 1 л с помощью магнитной мешалки, нагревая до 40-50°С. Затем выпаривают растворители на роторном испарителе под вакуумом при температуре водяной бани 40-50°С. Образовавшуюся пленку досушивают под вакуумом до полного исчезновения запаха хлороформа. Затем гидратируют полученную пленку в 10 мл дистиллированной воды до полного растворения Kolliphor ELP с солюбилизированным (3-Py4BCHp4Br4). Раствор фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм.

Пример 5. Сравнительные исследования фотодинамической инактивации патогенных бактерий S.aureus 15 и Р.aeruginosa32 при использовании известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Ру4ВС(PyBu)4Br8) в водных растворах, предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водных растворах, и (3-Py4BCHp4Br4) 4% -ном Kolliphor ELP

В экспериментах in vitro оценена МБК (минимальная бактерицидная концентрация) по отношению к планктонным бактериям антибиотикорезистентных клинических изолятов S.aureus15 и P.aeruginosa32 известных фотосенсибилизаторов (3-Ру4ВС(BuBr)4Br4) и (3-Ру4ВС(PyBu)4Br8) в водных растворах, предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водных растворах, и (3-Py4BCHp4Br4) 4% -ном Kolliphor ELP в стандартных условиях: инкубация бактерий с ФС 30 мин, плотность дозы облучения 30 Дж/см2. Исходный титр бактерий 1×108 КОЕ/мл (колониеобразующих единиц в мл). Использовали двукратные разведения ФС, начиная с 100 мкМ. После инкубации бактериальную суспензию центрифугировали, ФС удаляли, бактерии ресуспендировали в физиологическом растворе и разливали по 100 мкл из каждой концентрации и контроля без ФС в лунки 96-луночных плоскодонных планшетов для облучения. После облучения 50 мкл из каждой лунки высевали на чашки Петри с LB агаром, инкубировали в темноте при 37°С в течение 20 ч. Отмечали наименьшую концентрацию ФС, высев из которой не давал роста. Эту концентрацию принимали за минимальную бактерицидную концентрацию (МБК).

Результаты сравнительных исследований МБК известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyBu)4Br8) в водном растворе, и предлагаемых фотосенсибилизаторов (Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водном растворе и (3-Py4BCHp4Br4 в 4%-ном Kolliphor ELP на планктонных клетках штамма St.aureus приведены в Таблице 1.

Результаты сравнительных исследований МБК известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyBu)4Br8) в водном растворе, и водном растворе и (3-Py4BCHp4Br4) в 4%-ном Kolliphor ELP на планктонных клетках штамма P.aeruginosa32 МБК известного фотосенсибилизатора (3-Py4BC(BuBr)4Br4) в водном растворе (прототип) и предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) в водном растворе и 3-Py4BCHp4Br4) (дисперсия в 4%Kolliphor ELP) приведены в Таблице 2.

Пример 5. Фотоинактивация бактерий в биопленках.

Биопленки бактерий St.aureus выращивали 18 часов на стеклянных пластинках 7×12 мм в чашке Петри, в которую наливали LB бульон с засеянной культурой бактерий. Затем стекла переносили в 24-луночный планшет, промывали дистиллированной водой, заливали растворами ФС различной концентрации, инкубировали 1 час в термостате, ФС удаляли и стекла облучали в физиологическом растворе световой дозой 70 Дж/см2. Затем стекла и жидкость из лунки переносили в пробирку Эппендорфа, биопленку снимали зондом-щеточкой и вместе с щеточкой обрабатывали 10 мин на Вортексе. 10-кратные разведения суспензии бактерий высевали на чашки с LB агаром для подсчета колоний и определения титра КОЕ.

При использовании известного фотосенсибилизатора 3-Py4BC(PyBu)4Br8 значения КОЕ/мл снижались на 3 порядка, известного фотосенсибилизатора (3-Ру4ВС(BuBr)4Br4)-на 3,4 порядка.

При использовании предлагаемых фотосенсибилизаторов 3-Ру4ВС(PyEt)4Br8, (3-Ру4ВС(EtBr)4Br4) или (3-Py4BCHp4Br4) значения КОЕ/мл снижались более чем на 6 порядков.

Таким образом, предлагаемые фотосенсибилизаторы по сравнению с известными фотосенсибилизаторами обладают существенно более высокой эффективностью фотодинамической инактивации планктонных бактерий, в том числе в биопленках.

Для фотодинамической инактивации локальных очагов хронической инфекции их сенсибилизируют системным (например, внутривенным) введением водного раствора (3-Py4BC(EtBr)4Br4) или (3-Ру4ВС(PyEt)4Br8), или кремофорной дисперсии (3-Py4BCHp4Br4), либо аппликационно композициями на основе ((3-Py4BC(EtBr)4Br4) или (3-Py4BC(PyEt)4Br8), или кремофорной дисперсии (3-Py4BCHp4Br4), после чего проводят облучение световым излучением в спектральном диапазоне 750-770 нм. Исследования авторов показали, что сенсибилизацию целесообразно проводить в течение 60-180 мин. Оптимально проводить сенсибилизацию под контролем интенсивности флуоресценции фотосенсибилизатора в спектральном диапазоне 760-800 нм, а облучение осуществлять после достижения максимальной интенсивности флуоресценции.

Синтетические катионные бактериохлорины общей формулы:

где R=CH2CH2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,

в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вакуумной сублимационной сушки жидких продуктов и может быть применено в различных областях химической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой и комбикормовой промышленности для сушки растительных продуктов и компонентов комбикормов.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой и комбикормовой промышленности для сушки растительных продуктов и компонентов комбикормов.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу получения сухого пищевого продукта на основе мяса, который восстанавливают заливая горячей или холодной водой перед употреблением его в пищу.

Изобретение относится к способам контроля процесса сублимационного высушивания медицинских, ветеринарных и других препаратов во флаконах в камерных сублимационных установках, в которых теплоподвод осуществляется к дну флаконов, и может найти применение в медицинской, микробиологической и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к способу уменьшения частоты возникновения, тяжести и/или длительности мукозита полости рта у субъекта, подвернутого воздействию повреждающей дозы облучения или химиотерапевтических агентов, включающему введение указанному субъекту эффективного количества пептида, содержащего аминокислотную последовательность длиной до 7 аминокислот, причем указанный пептид содержит аминокислотную последовательность Х1Х2Х3Р (SEQ ID NO: 56), в которой: Х1 представляет собой R; Х2 представляет собой I или V, причем Х2 может быть N-метилированным; Х3 представляет собой I или V, причем Х3 может быть N-метилированным; Р представляет собой пролин; при этом SEQ ID NO: 56 представляет собой первые четыре аминокислоты на N-конце указанного пептида, или его фармацевтической соли, сложного эфира или амида, и фармацевтически приемлемого носителя, разбавителя или вспомогательного вещества; или пептида, содержащего аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 5, 7, 10, 14, 17, 18, 22, 23, 24, 27, 28, 31, 34, 35, 63, 64, 66-69, 72, 76, 77, 90 и 92, или его фармацевтической соли, сложного эфира или амида, и фармацевтически приемлемого носителя, разбавителя или вспомогательного вещества.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к получению субъединичных вакцин против Mycoplasma spp., и может быть использовано в медицине для профилактики инфекции Mycoplasma spp.

Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для лечения центральных язв роговицы бактериальной и герпетической этиологии. Проводят терапевтическое лечение с помощью этиотропного средства, препаратов, стимулирующих эпителизацию.
Группа изобретений относится к области медицины, в частности к композиции, содержащей иммуногенный препарат клеток убитой бактерии Leptospira в растворе 10, 20 или 50 ммоль/л лимонной кислоты.

Группа изобретений относится к очистке загрязненных бактериями поверхностей костных и дентальных имплантатов или других загрязненных биопленкой компонентов. Представлено применение обрабатывающей жидкости, образованной водным раствором кислоты, в который добавлена соль металла таким образом, что обеспечивается проводимость по меньшей мере 30 мСм/см для устранения биопленки с загрязненных бактериями поверхностей.

Изобретение относится к области медицины, а именно к клинической микробиологии, и предназначено для преодоления устойчивости грамотрицательных микроорганизмов вида Acinetobacter baumannii, продуцирующих металло-β-лактамазу (МβЛ), к карбапенемам.

Изобретение относится к способам лечения и профилактики бактериальной инфекции у субъекта, способам получения лекарственного средства для применения в лечении и профилактике бактериальной инфекции у субъекта, а также к антибактериальным композициям, содержащим терапевтически эффективное количество робенидина или его терапевтически приемлемой соли и соединение или агент, который устраняет или уменьшает целостность клеточной стенки.

Изобретение относится к химии органических гетероциклических соединений, а именно - к новой четвертичной аммониевой соли, содержащей фрагмент производного витамина В6, формулы I.

Изобретение относится к конкретным соединениям, перечисленным в п.1 формулы изобретения, которые могут найти применение при лечении или профилактике бактериальной колонизации или инфекции у субъекта.

Группа изобретений относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой водную бактерицидную композицию, имеющую pH от 1 до 5, содержащую от 0,05 до 5% по массе муравьиной кислоты, от 0,05 до 5% по массе молочной кислоты, от 0 до 5% по массе одного или более неионных поверхностно-активных веществ, где неионное поверхностно-активное вещество представляет собой этоксилат спирта, и от 0,1 до 5% по массе одного или более анионных поверхностно-активных веществ, где анионное поверхностно-активное вещество представляет собой α-олефин сульфонат и лаурилсульфат натрия, который содержится в количестве от 0 до 0,3% по массе; композицию бактерицидного концентрата, при разбавлении одной массовой части которого от 1 до 100 массовыми частями воды получают композицию водного раствора.

Изобретение относится к области медицины, в частности к фармацевтической композиции для коррекции когнитивных и неврологических нарушений, вызванных острыми повреждениями мозгового кровообращения, содержащей 9-бутиламино-3,3-диметил-3,4-дигидроакридин-1(2Н)-она гидрохлорида и фармацевтически приемлемый носитель.

Изобретение относится к микробиологии, фармацевтике и медицине, а именно к фотосенсибилизаторам для фотодинамической инактивации бактерий. Синтетические катионные бактериохлорины общей формулы: где RСН2СН2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках. Предлагаемые фотосенсибилизаторы обладают высокой эффективностью фотодинамической инактивации бактерий. 3 ил., 2 табл., 5 пр.

Наверх