Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) разработали новые антимикробные соединения, основанные на сульфаниламидах — классических противомикробных препаратах, которые теряют эффективность из-за роста устойчивости бактерий. Благодаря добавлению химических групп новые молекулы обладают улучшенной способностью проникать в клетки микроорганизмов и лучше усваиваться организмом человека. Эти вещества могут стать основой для более эффективных препаратов против бактериальных инфекций. Исследование поддержано Российским научным фондом (РНФ), а результаты опубликованы в журнале Thermochimica Acta.
Глобальная проблема устойчивости к антибиотикам
В публикации отмечается, что глобальный рост устойчивости к антибиотикам является одной из ключевых проблем современного здравоохранения. По прогнозам, если не предпринимать мер, к 2050 году смертность от инфекционных заболеваний достигнет критических уровней.
Сульфаниламиды, известные с середины XX века, действуют, подавляя деление бактерий и лишая их важных питательных веществ. Однако со временем микроорганизмы научились блокировать эти соединения, что значительно снижает их эффективность. Сейчас сульфаниламиды часто используются в комбинации с другими антибактериальными веществами, что увеличивает лекарственную нагрузку на пациентов. Ученые стремятся найти способ вернуть работоспособность этим препаратам без дополнительных комбинаций.
Новый подход к модификации сульфаниламидов
Исследователи синтезировали молекулы на основе двух сульфаниламидов: сульфапиридина и сульфаметизола. Для улучшения проникновения в клетки бактерий они добавили к исходным соединениям жирорастворимые фрагменты. Эти фрагменты “замаскировывают” химическую группу в сульфаниламидах, которая может снижать их способность проникать через мембраны клеток.
Однако такие фрагменты часто уменьшают растворимость лекарств в биологических средах, что затрудняет их усвоение организмом. Чтобы решить эту проблему, ученые дополнительно присоединили к молекулам карбаматную группу, повышающую растворимость веществ в крови и других биологических жидкостях.
Эксперименты и перспективы
После синтеза новых соединений ученые изучили их поведение в условиях, имитирующих живой организм. Они измерили энергию, необходимую для разрушения этих веществ, а также количество энергии, выделяемой или поглощаемой при их растворении.
«Проведенные расчеты и эксперименты позволили точно определить, сколько энергии нужно затратить, чтобы перевести синтезированные нами молекулы в аморфную форму, которая лучше растворяется и усваивается. Это знание поможет создавать новые эффективные и безопасные антибактериальные препараты на основе давно известных сульфаниламидов», — отметил руководитель проекта, старший научный сотрудник Химического института имени А.М. Бутлерова КФУ Руслан Нагриманов.
Актуальность для России
Ранее СМИ сообщали о росте устойчивости к антибиотикам у всех видов энтеробактерий в России, что подчеркивает актуальность разработки новых антимикробных препаратов. Исследования, подобные работе ученых КФУ, могут сыграть ключевую роль в борьбе с этой проблемой.