Ацил-b-циклодекстрин, що має протимікробні властивості

Ацил-β-циклодекстрин, що має протимікробні властивості, з формулою структурної одиниці молекули: H C OR H C H O C O OR H C C H H C H OR O , де R - ацильна група. (11) UA Мал.1. Стуктурна одиниця молекули βциклодекстрину Він є продуктом високо селективного ензиматичного синтезу, у ході якого фермент трансглікозідаза створює циклічну структуру з гідролізатів крохмалю, зв'язуючи ці глюкозні будівні блоки в молекулярну структуру з формою усіченого конуса та з отвором специфічного об'єму. В нижче приведеній таблиці 1 подано основні властивості β-циклодекстрину [ru.wikipedia.org/wiki/Циклодекстрины]. (19) Корисна модель належить до нових хімічних сполук, а саме, до ацил-β-циклодекстрину, що володіє протимікробними властивостями, та призначена для використання в мікробіологічній промисловості. Циклодекстрини (С6Н10O5)n - вуглеводи, циклічні олігомери глюкози, отримані ферментативним шляхом із крохмалю. Вони являють собою білі кристалічні порошки, малотоксичні, практично не мають смаку. Відомою речовиною є β-циклодекстрин (β-ЦД) - циклічний олігосахарид, сконструйований із семи 4 глюкопіранозних кілець в С1 конформації (мал. 1) [Людмила Иванова. Ферментные системы и технологии получения циклодекстринов (www.sciam.ru/2006/11/Sciencerfl.shtml)]. 45342 (13) U (21) u200904458 (22) 05.05.2009 (24) 10.11.2009 (46) 10.11.2009, Бюл.№ 21, 2009 р. (72) ЛІСНЯК ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВОЛЯНСЬКИЙ АНДРІЙ ЮРІЙОВИЧ, МАРТИНОВ АРТУР ВІКТОРОВИЧ, ОСОЛОДЧЕНКО ТЕТЯНА ПАВЛІВНА, КЛЕМЧУК ЛЮДМИЛА ВОЛОДИМИРІВНА, ВОЛЯНСЬКА НАТАЛІЯ ПЕТРІВНА, ГЛАЗУНОВА ЛІЛІЯ ІВАНІВНА, ШТИКЕР ЛЮБОВ ГРИГОРІЇВНА (73) ЛІСНЯК ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВОЛЯНСЬКИЙ АНДРІЙ ЮРІЙОВИЧ, МАРТИНОВ АРТУР ВІКТОРОВИЧ, ОСОЛОДЧЕНКО ТЕТЯНА ПАВЛІВНА, КЛЕМЧУК ЛЮДМИЛА ВОЛОДИМИРІВНА, ВОЛЯНСЬКА НАТАЛІЯ ПЕТРІВНА, ГЛАЗУНОВА ЛІЛІЯ ІВАНІВНА, ШТИКЕР ЛЮБОВ ГРИГОРІЇВНА, ДЕРЖАВНА УСТАНОВА "ІНСТИТУТ МІКРОБІО 2 3 45342 Таблиця 1 Основні властивості β-циклодекстрину Властивості Показники Число залишків глюкози в 7 макроциклі Молекулярна вага, Да 1134,99 Зовнішній діаметр тора, Å 15,3 Внутрішній діаметр порожнини 6,6 тора, Å Висота тора, Å 7,8 Об'єм внутрішньої порожнини, 262 3 Å Фізичний об'єм порожнини в 0,14 навішенні 1г ЦД, мл: Частковий молярний об'єм в 703,8 розчинах, мл*моль-1 Розчинність в воді при 25 °С, 1,85 г/100 мл Температура розкладання, °С 299 Відомо [β-циклодекстрин, Е459 (www.iprit.ru/chemical_ agents/details/2996)], що βциклодекстрин зареєстрований і використовується в якості харчової добавки Е459. Але він не володіє протимікробними властивостями. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення біологічних властивостей βциклодекстрину шляхом зміни його структури, що дозволить забезпечити йому протимікробні властивості та використати його в подальшому в якості основи для конструювання нових ефективних профілактичних та лікувальних препаратів. Мета корисної моделі - розширення арсеналу хіміотерапевтичних засобів, антисептиків і дезінфектантів. Хімічну і просторову структури молекули (3циклодекстрину представлено на мал. 2. Мал. 2. Хімічна і просторова структура молекули β-циклодекстрину. 4 Поставлена задача реалізується одержанням ацил-β-циклодекстрину (мал. 3) загальної формули структурної одиниці: Мал. 3. Структурна одиниця молекули ацил-βциклодекстрину (де R - ацильна группа), який отримано шляхом ацилювання р-циклодекстрину (ацилювання це заміщення атому водню у молекулі органічної сполуки ацильною групою R) [Ацилирование. Химическая энциклопедия, (www.xumuk.ru/encyklopedia/447.html)]. Молекулярна вага 3240±20;Тпл.178±1 °С. Суть корисної моделі складається в удосконаленні біологічних властивостей βв наданні Rциклодекстрину, а саме, циклодекстрину протимікробних властивостей за рахунок зміни його структури шляхом ацилювання. Нижче наведені приклади отримання ацильованих циклодекстринів з використанням різних ангідридів. Приклад 1. Синтез ацил- β - ЦД (а): 0,001 моль (1,135 г) βЦД розчиняли у 10 мл біполярного апротонного розчиннику - диметилсульфоксиді (ДМСО), додавали 0,021 моль (2,100 г) бурштинового ангідриду, перемішували розчин на магнітній мішалці до повного розчинення ангідриду. Розчин досліджували на ступінь протимікробної активності щодо бактерій. Вихід 74±5%. Т. пл. 178±1 °С Приклад 2. Синтез ацил-β-ЦД (b) : 0,001 моль (1,135 г) βЦД розчиняли у 10 мл ДМСО, додавали 0,021 моль (2,100 г) малеільованого 0,001 ангідриду, перемішували розчин на магнитній мішалці до повного розчинення ангідриду. Розчин досліджували на ступінь протимікробної активності щодо бактерій. Вихід 70±5%.Т. пл. 223±1 °С Приклад 3. Синтез ацил-β-ЦД(с) : 0,001 моль (1,135 г) βЦД розчиняли у 10 мл ДМСО, додавали 0,021 моль (2,100 г) аконітового ангідриду, перемішували розчин на магнитній мішалці до повного розчинення ангідриду. Розчин використовували для встановлення антимікробної дії. Вихід 45±5%. Т. пл. 183±1 °С Фізико-хімічні характеристики ацильованих похідних β-циклодекстрину наведено в таблиці 2. 5 45342 6 Таблиця 2 Назва похідного β-ЦД (вихідний) Ацил-β-ЦД (а) Ацил-β -ЦД (b) Ацил-β-ЦД (с) Фізико-хімічні характеристики ацильованих похідних β-циклодекстрину Mr, Da * n** Температура Розраховано Встановлено Розраховано Встановлено плавлення, °С 1135 1130±12 299±1 3235 3240±20 21 20±2 178±1 3193 3200±20 21 19±2 223±1 4411 3940±27 42 36±2 183±1 Вихід,% до 70% 74±5% 70±5% 45±5% Mr, Da * - молекулярна вага n** - кількість карбоксильних груп В результаті проведених попередніх досліджень встановлено, що ацильовані похідні βциклодекстрину володіють протимікробною активністю по відношенню до різних груп мікроорганізмів. Самим активним виявився ацил-β ЦД (а), що стало обгрунтуванням для його подальших досліджень. На мал. 4 наведена схема ацилювання β-ЦД бурштиновим ангідридом. Мал. 4. Схема ацилювання β-ЦД (І) бурштиновим ангідридом (II) з формуванням ацил-β-ЦД (а) (III), який вміщує R-залишок бурштинової кислоти. Початкову стадію реакції ацилювання (гідроліз бурштинового ангідриду через розкриття його циклу й утворення бурштинової кислоти) ілюструє Мал. 5. Мал. 5. Гідроліз бурштинового ангідриду шляхом розкриття циклу і утворення бурштинової кислоти: І - бурштиновий ангідрид; II - нуклеофіл, Nu = -NH2, -OH, -SH; III - проміжний продукт реакції; IV - бурштинова кислота Нижче надано схему одного із можливих варіантів перебігу реакції взаємодії бурштинового ангідриду та (3-цикло декстрину в середовищі ДМСО (мал. 6). Мал. 6. Схема хімічних перетворювань у реакції взаємодії бурштинового ангідриду та βциклодекстрину у ДМСО. Протимікробні властивості речовин вивчали відповідно до діючих нормативних документів (Методические рекомендации определения активности антибактериальных средств наружного применения для лечения гнойно-воспалительных инфекций /Харьков. - 1991; Вивчення специфічної активності протимікробних лікарських засобів: Метод, реком./ Волянський Ю.Л., Гриценко І.С., Широбоков В.П. і співавт. -Київ,2004.-40с.). Для 7 45342 з'ясування антибактеріальної активності було застосовано два методи: метод дифузії в агар та метод серійних розведень. В досліди брали стандартні штами мікроорганізмів, які регламентовані ВОЗ для вивчення антибактеріальної дії препаратів: Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Proteus vulgaris NTCC 4636, Bacillus subtilis ATCC 6633. Для визначення антибактеріальної дії дослідної речовини культури мікроорганізмів вирощували на м'ясо-пептонному агарі при t = 37 °С. Термін культивування для мікроорганізмів складав 24 години. Методом дифузії в агар було визначено діаметри зон затримки росту для: S.aureus 21,0±0,9 мм, Е. coli - 22,0±1,1 MM, P.aeruginosa 19,9±0,9 MM, P.vulgaris - 17,5±0,7 мм, B.subtilus 27,5±1,4 мм. 8 В якості контролю був вибран препарат рослинного походження -хлорофіліпт, де до складу препарату входить суміш хлорофілів, які знаходяться в лист'ях евкаліпту. В дослід брали стандартні диски (12,5 мг/мл активної речовини). Відповідно до вимог зони затримки росту дисків з хлорофіліптом в контрольної перевірки досліджень складали для S. aureus - 27,2 мм, для Е. coli - 10,0 10,1±0,2 >250,0 х >500,0 х х >500,0 >250,0 *МПК - мінімальна пригнічуюча ріст мікробів концентрація **МБК - мінімальна бактеріостатична концентрація Х - зони затримки росту мікроорганізмів не спостерігається В результаті проведених досліджень нами було встановлено, що ацил-Р-ЦД (а) володіє нерівнозначною антибактеріальною активністю по відношенню до різних груп мікроорганізмів. Найбільшу активність він проявляв по відношенню до стафілококів, субтилісною палички та кишкової палички. Слабка протимікробна дія спостерігалась Комп’ютернаверстка Д. Шеверун по відношенню до протею та палички синьозеленого гною. Означено перспективу конструювання на основі ацил-р-ЦД (а) високоактивних профілактичних та лікувальних препаратів, антисептиків і дезінфектантів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601