Новости онкологии

5 марта 2025

Разработан новый способ получения органических веществ с антибактериальными свойствами

Химики разработали новый способ получения производных имидазола – циклического азотсодержащего органического соединения – с антибактериальными свойствами. В качестве исходных реагентов авторы использовали коммерчески доступные вещества, а предложенный метод экологически безопасен и не приводит к образованию побочных продуктов, от которых потребовалась бы дополнительная очистка. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале ChemMedChem.

Рисунок 1. Георгий Гаврилов синтезирует триаминоимидазольные соединения.
Источник: Стефания Колесникова.

Растущая устойчивость патогенных микроорганизмов к антибиотикам – одна из важнейших проблем современной медицины. При этом новые классы антимикробных препаратов появляются все 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 получения некоторых производных имидазола либо слишком сложные, либо вообще не разработаны, что затрудняет создание новых препаратов.

Рисунок 2. Научная группа доктора химических наук, доцента кафедры физической
органической химии СПбГУ Михаила Кинжалова.
Источник: Стефания Колесникова.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) разработали инновационный метод синтеза труднодоступных производных имидазола – 2,4,5-триаминоимидазолов. В основе метода лежит использование доступных соединений – гуанидинов и изоцианидов, которые в присутствии кислорода и никелевого катализатора превращаются исключительно в триаминоимидазолы. Исследователи проверили различные комбинации гуанидинов и изоцианидов и во всех случаях успешно получили нужные соединения. Это подтверждает универсальность и уникальность предложенного подхода.

Разработанный учеными 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.

Рисунок 3. Примеры производных имидазола, обладающих биологической активностью.
Синим цветом выделен имидазол.
Источник: Светлана Каткова.

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%.

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 бактерии часто вызывают внутрибольничные инфекции, включая пневмонию, инфекции мочевыводящих путей, пищеварительного тракта и другие. Все протестированные соединения показали значительную антибактериальную активность против широкого спектра патогенов. Минимальная доза, необходимая для остановки роста бактерий, составила менее 1,5 микрограмм на миллилитр, что сопоставимо с эффективностью антибиотиков, используемых в медицинской практике.

Рисунок 4. Схема нового метода синтеза. 1 – гуанидины, 2 – изоцианиды,
3 – целевые 2,4,5-триаминоимидазолы.
Источник: Светлана Каткова.

«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»,– рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Светлана Каткова, кандидат химических наук, доцент кафедры физической органической химии Санкт-Петербургского государственного университета.