Ученые синтезировали новые соединения на основе сульфаниламидов — одних из старейших, но теряющих эффективность противомикробных препаратов. Благодаря дополнительным химическим группам полученные молекулы будут лучше предшественников усваиваться в организме человека и легче поступать в клетки микроорганизмов. Потенциально новые вещества могут стать основой более эффективных препаратов для лечения бактериальных инфекций. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Thermochimica Acta.
Изображение чип-сенсора, использованного для исследования новых молекул. Источник: Руслан Нагриманов / Казанский (Приволжский) федеральный университет.
С каждым годом все больше опасных для человека бактерий приобретают устойчивость к антибиотикам. Из-за этого ученым приходится искать новые лекарственные молекулы и улучшать уже существующие так, чтобы вернуть им утраченную эффективность. Например, еще с середины ХХ века в медицине широко используют сульфаниламиды — препараты, которые подавляют деление бактерий, лишая их важных питательных веществ. Однако микроорганизмы «научились» блокировать эти соединения, не пуская их в клетку. Поэтому сейчас сульфаниламиды обычно используют в комбинации с другими антибактериальными веществами, повышающими их эффективность. Это создает дополнительную лекарственную нагрузку на больного, поэтому исследователи стремятся найти другой способ вернуть работоспособность сульфаниламидов.
Участники исследовательского коллектива. Источник: Руслан Нагриманов / Казанский (Приволжский) федеральный университет.
Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) синтезировали новые молекулы на основе двух сульфаниламидов — сульфапиридина и сульфаметизола. Чтобы исходные соединения лучше проникали в клетки бактерий, авторы «пришили» к ним жирорастворимые фрагменты. Эти фрагменты позволили «замаскировать» химическую группу в сульфаниламидах, которая может ухудшать их проникновение сквозь мембрану клеток. Однако такие фрагменты часто снижают растворимость лекарств. Это значит, что содержащие их вещества будут плохо усваиваться в организме человека и лишь малая их часть поступит с кровью в нужные органы и ткани.
Чтобы решить эту проблему, химики дополнительно присоединили к молекулам карбаматную группу — фрагмент, который повышает растворимость лекарства в биологических средах, в частности в крови.
Затем авторы исследовали, как полученные соединения будут вести себя в живом организме. Для этого химики измерили, сколько энергии нужно для разрушения этих веществ, а также сколько энергии выделяется или поглощается при их растворении. Эти показатели позволяют понять, насколько стабильно и растворимо соединение, а также как его можно перевести в аморфную форму — состояние, в котором у вещества нет строгой кристаллической структуры, а значит, оно легче и быстрее растворяется в воде.
«Проведенные расчеты и эксперименты позволили точно определить, сколько энергии нужно затратить, чтобы перевести синтезированные нами молекулы в аморфную — более растворимую, а потому лучше усваиваемую — форму. Это знание в дальнейшем позволит получать новые эффективные и безопасные антибактериальные препараты на основе давно известных, но утративших эффективность сульфаниламидов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Руслан Нагриманов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического института имени А.М. Бутлерова КФУ.
Российский научный фонд создан в 2013 году по инициативе Президента России. РНФ поддерживает значимые фундаментальные и прикладные исследования в интересах науки, экономики и общества.
На основе компетентной экспертизы Фонд выявляет наиболее перспективные научные проекты, поддерживает молодое поколение исследователей и стимулирует интерес общества к науке.
С 2014 года Фонд поддержал 27 тысяч проектов на общую сумму 300 миллиардов рублей. В работе над проектами приняли участие 80 тысяч исследователей из 84 регионов России.