Кадомцева Алёна Викторовна, доцент, кандидат химических наук, доцент кафедры общей химии ФГБОУ ВО "ПИМУ" Минздрава России
Известно, что антибактериальные препараты при длительном применении вызывают антибиотикорезистентность у бактерий. Быстрое формирование устойчивости микроорганизмов к современным антибактериальным препаратам требует поиска новых методов терапии. Альтернативным направлением выступает использование наночастиц металлов и их оксидов в качестве основы для создания противомикробных средств нового поколения, поэтому представляется перспективным изучение методов синтеза наночастиц металлов, их физико-химических и фармакологических свойств.
Благодаря особым свойствам наночастиц, таким как повышенное поглощение лекарственного средства и высокое отношение площади поверхности к объему, а также выявленной антимикробной активности, включая грамположительные, грамотрицательные бактерии и грибы, актуально использование катионов металлов со сравнительно низкой токсичностью при разработке противомикробных комплексов. Представляется перспективным изучение методов синтеза наночастиц металлов, их физико-химических и фармакологических свойств.
Наночастицы металлов начинают антибактериальное действие с цитоплазматических мембран бактерий. Катионы металлов притягиваются к отрицательно заряженным клеточным мембранам бактерий. Таким образом, прилипшие ионы нарушают баланс заряда и начинают взаимодействие с фосфолипидным бислоем на поверхности клеточных мембран, что вызывает изменение проницаемости бактериальных мембран. Происходит высвобождение ионов металлов, а некоторые наночастицы металлов проникают в бактерии, вследствие чего происходят повреждения клеточных мембран – как структурные, так и функциональные.
Синтезированные лекарственные субстанции из биометаллов, в зависимости от способа получения, могут быть не только высокоэффективными, но и высокотоксичными. Широкий круг неизученных свойств обусловливает необходимость исследования токсикологических и терапевтических параметров этих соединений. Следует отметить, что биологическая активность наночастиц металлов зависит от физико-химических свойств, таких как форма, размер и др.
В настоящее время при разработке антимикробных комплексов актуально использование соединений биометаллов, таких как цинк, медь, с аминокислотами. Их взаимодействие приводит к изменению биохимических свойств соединения, обеспечивает противомикробную активность полученных комплексов. Ионы металлов, входящих в состав природных ферментов, выступают в качестве поляризующих факторов. Таким образом, синтезируют соединения, которые моделируют и имитируют активные центры ферментов и ведут себя как активированные и модифицированные аминокислоты.
Наиболее перспективно использование катионов переходных металлов, таких как Со2+, Zn2+ и Сu2+, которые способны к образованию донорно-акцепторных связей за счет переполненных d-орбиталей. В свою очередь, устойчивые координационные соединения с ионами металлов могут образовывать именно биолиганды с активными донорными атомами (атомами кислорода, азота, серы и др.), такие как аминокислоты, пептиды, белки.
Ранее было доказано, что координационно связанный биометалл обладает меньшей токсичностью, чем его неорганическая соль. Сочетание микроэлементов и биоактивного органического вещества приводит к синергизму действия.
Установлена зависимость антимикробного действия различных катионов металлов от окислительной способности: антибактериальная эффективность увеличивается с ростом окислительно-восстановительного потенциала. Отсутствие бактерицидной активности показали катионы Mn2+, Ni2+ и Co2+, умеренным действием обладают катионы Zn2+, а наиболее выраженным бактерицидным действием обладают катионы Ag+, Cu2+ и Fe2+.
Таким образом, ингибирующее действие катионов тяжелых металлов (двухвалентных) с большой вероятностью включает бактериостатический и бактерицидный компоненты, проявление активности которых определяется первичными механизмами реализации токсических свойств катионов.
В настоящее время наночастицы металлов применяются при синтезе лекарственных форм, обладающих биоцидным, противомикробным действием широкого спектра по отношению к патогенным микроорганизмам. Эффективное применение катионов металлов обусловлено прежде всего механизмом взаимодействия с клетками организма (способностью осаждать белки и другие органические соединения). Также к преимуществам применения наночастиц металлов можно отнести адресную доставку, скорость высвобождения лекарства, снижение токсичности, биосовместимость, повышение эффективности лечения.
Противомикробное действие катионов металлов зависит от природы солей и состава среды. Выраженный антибактериальный эффект демонстрируют катионы Cu2+ и Zn2+ в отношении S. aureus и P. aeruginosa, а также катионы Ag+ в отношении S. aureus, E. coli, K. pneumoniae и условно-патогенного гриба C. Albicans.
#мининский #mininuniver #десятилетиенауки #МинобрнаукиРоссии