MD4482C1 - Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină - Google Patents

Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină Download PDF

Info

Publication number
MD4482C1
MD4482C1 MDA20160149A MD20160149A MD4482C1 MD 4482 C1 MD4482 C1 MD 4482C1 MD A20160149 A MDA20160149 A MD A20160149A MD 20160149 A MD20160149 A MD 20160149A MD 4482 C1 MD4482 C1 MD 4482C1
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
solution
streptomycin
alpha
temperature
ethyl chloroformate
Prior art date
Application number
MDA20160149A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
MD4482B1 (ro
Inventor
Штефан РОБУ
Виорел ПРИСАКАРЬ
Альберт ИВАНЧИК
Георге ДУКА
Мария ГОНЦА
Original Assignee
Государственный Университет Молд0
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный Университет Молд0 filed Critical Государственный Университет Молд0
Priority to MDA20160149A priority Critical patent/MD4482C1/ro
Publication of MD4482B1 publication Critical patent/MD4482B1/ro
Publication of MD4482C1 publication Critical patent/MD4482C1/ro

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la domeniul chimiei şi medicinii, şi anume la procedee de obţinere a materialelor polimerice cu proprietăţi antibiotice.Esenţa invenţiei constă în faptul că se propune un procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină, care include pregătirea unei soluţii coloidale de amidon sau dextran în dimetilformamidă (soluţia 1) şi a unei soluţii de streptomicină în dimetilformamidă (soluţia 2). După răcirea soluţiei 1 şi menţinerea ei la temperatura de 0…2°C se adaugă consecutiv şi lent trietilamină, apoi cloroformiat de etil, după 15…30 min se adaugă lent soluţia 2, se menţine amestecul obţinut timp de 20…40 min, apoi se aduce la temperatura camerei şi se menţine 2…3 ore. Soluţia se evaporă până la o concentraţie de 15…20%, conjugatul obţinut se sedimentează cu hexan, apoi se resedimentează cu eter dietilic, după care se usucă în vid la temperatura de până la 40°C. Totodată trietilamina, cloroformiatul de etil şi streptomicina se iau în cantităţi echimolare, iar în raport cu alfa-glucan ̶ corespunzător cu gradul de substituţie dorit într-o unitate glucidică din catena polimerului.Rezultatul tehnic al invenţiei constă în faptul că procedeul propus permite obţinerea unor materiale polimerice fără reacţii secundare.

Description

Invenţia se referă la domeniul chimiei şi medicinii, şi anume la procedee de obţinere a materialelor polimerice cu proprietăţi antibiotice.
Domeniul medicinii referitor la obţinerea noilor preparate antibiotice este actual la etapa contemporană în legătură cu aceea, că preparatele antibiotice cunoscute au devenit inactive faţă de mulţi microbi, inclusiv faţă de bacteriile ce provoacă tuberculoza. La etapa actuală ştiinţa n-a descoperit noi preparate antibiotice, de aceea se propun materiale polimerice ce au proprietăţi antibacteriene la nivelul preparatelor iniţiale sau chiar mai bune. Aceşti polimeri biologic activi, precum şi materialele polimerice obţinute prin grefarea unui medicament antibiotic cunoscut la un polimer suport transmit medicamentului un efect prelungit de acţiune cu obţinerea unor rezultate mai efective în tratarea tuberculozei şi a altor maladii.
Este cunoscut preparatul polimeric obţinut la copolimerizarea monomerilor streptomicil hidrazilmetacrilat CH2=C(CH3)-CONH-N=CH-streptomicina cu metacrilamidă CH2=C(CH3)-CONH2 şi 2-metilsulfoxietilmetacrilat CH2=C(CH3)-COOCH2CH2S(O)CH3 (C). Acest preparat polimeric posedă proprietăţi antibacteriene pentru tratarea tuberculozei, însă are şi o serie de dezavantaje [1]:
- masă moleculară mică şi efect de prolongare neînsemnat;
- toxicitate relativ înaltă.
Cel mai apropiat de invenţia propusă este documentul de brevet [2]. Procedeul de obţinere a conjugaţilor cu proprietăţi antibiotice se desfăşoară în două stadii. Primul stadiu prevede activarea cu cloroformiat de etil a polimerilor care conţin grupe OH, de exemplu polietilenglicol, celuloză, amidon sau derivaţii săi, cu obţinerea esterilor carbonaţi ai polimerilor respectivi. În stadiul doi polimerul activat este supus unei transformări polimer-analoage prin cuplare cu antibiotice, inclusiv streptomicina. Ca rezultat se formează o punte (linker) carbamatică între catenă şi antibiotic, prin intermediul căreia streptomicina este grefată la polimer. Procedeul cunoscut posedă o serie de neajunsuri:
- timpul extrem de îndelungat de realizare a transformărilor polimer-analogice;
- la baza transformării polimer-analoage se găseşte o sinteză destul de laborioasă, în condiţiile căreia pot să aibă loc şi unele reacţii secundare, ca reacţia de legare între catene (cross-linking) sau de formare a carbonaţilor ciclici.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în elaborarea unui procedeu de conjugare de tip „one-pot” a polimerilor naturali din clasa alfa-glucanilor cu streptomicină cu obţinerea unor produse cu proprietăţi antibiotice relativ înalte şi un efect mare de prolongare.
Esenţa invenţiei constă în faptul că se propune un procedeu de conjugare a alfa-glucanilor, constituiţi din amidon sau dextran, cu streptomicină prin activare cu cloroformiat de etil în dimetilformamidă la temperaturi joase, totodată gradul de substituţie la o unitate glucidică constituie 30…70%.
Schema de conjugare (grefare) a streptomicinei la amidon sau dextran
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în faptul că procedeul propus permite obţinerea unor materiale polimerice printr-o cale mai simplă, fără reacţii secundare, care posedă un efect antimicrobian semnificativ comparativ cu analogul proxim.
Rezultatul tehnic obţinut se datorează alfa-glucanilor care măresc activitatea biologică a substanţelor antibiotice.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-6, care reprezintă:
- fig. 1, spectrul IR al amidonului/dextranului;
- fig. 2, spectrul IR al streptomicinei;
- fig. 3, spectrul IR al materialului polimeric amidon/dextran-streptomicină;
- fig. 4, schema instalaţiei pentru dializă (1 - cilindru, 2 - pahar chimic, 3 - membrană semipermeabilă, 4 - soluţie analizată);
- fig. 5, variaţia absorbanţei streptomicinei în timp (în proba martor - streptomicină pură);
- fig. 6, variaţia absorbanţei streptomicinei în timp (în proba analizată - dextran-streptomicină)
Materialele polimerice au fost obţinute conform schemei de mai sus.
Materialul polimeric a fost purificat prin sedimentare din eter dietilic. Gradul de substituţie poate fi variat: 30…70%.
Exemple de realizare
Pentru procedeul revendicat a fost utilizat amidon solubil din cartofi (Sigma-Aldrich) cu greutatea moleculară de 40…70 kD şi dextran (Sigma-Aldrich) cu masa moleculară de 40 kD.
Exemplul 1
Într-un pahar de 50 mL se introduce 1,0 g de soluţie de amidon în dimetilformamidă (soluţia 1). În alt pahar se dizolvă 1,5 g de streptomicină în 10 mL de dimetilformamidă (soluţia 2).
Soluţia 1, care reprezintă în realitate o soluţie coloidală, se răceşte într-o baie cu gheaţă până la 0°C, apoi la ea se adaugă cu picătura 0,6 mL de trietilamină, iar peste 20 min, la agitare, 0,8 mL de cloroformiat de etil. Cloroformiatul de etil reacţionează uşor la temperaturi joase de 0…2°C cu grupa -OH sau hidroximetil din structura amidonului, conform schemei de mai sus, formând un compus instabil, care reacţionează cu grupa amină primară din streptomicină.
Agitarea la 0°C se mai prelungeşte 20 min, după care cu picătura se adaugă soluţia 2. După 30 min amestecul obţinut se aduce la temperatura camerei şi se menţine 2…3 ore. Soluţia obţinută se evaporă până la o concentraţie de 15…20%, apoi se purifică prin sedimentare în hexan, iar după redizolvare în dimetilformidă se realizează resedimentarea cu eter dietilic, ulterior se usucă la temperatura camerei şi în etuva cu vid la t ≈ 40°C.
Exemplul 2
Cuplarea streptomicinei la dextran s-a realizat conform aceluiaşi procedeu.
Materialele polimerice obţinute se supun testărilor antibacteriene. Structura materialelor polimerice a fost confirmată cu ajutorul spectroscopiei IR (fig. 1, 2, 3). După cum se observă din figuri cele mai accentuate schimbări se produc la grupele -OH din amidon sau dextran, intensitatea benzilor de absorbţie ν=3352 cm-1 şi ν=1016 cm-1 ce corespunde grupelor hidroxil în polimerul analog are valori de 10…12 ori mai mici decât în spectrul amidonului sau dextranului. Se mai observă şi alte schimbări în spectrul polimer-analogului faţă de spectrul amidonului sau dextranului şi cel al streptomicinei, ceea ce confirmă că s-a produs reacţia de conjugare.
În condiţiile procedeului revendicat ̶ temperaturi joase, adăugarea lentă a soluţiei de streptomicină, sunt excluse reacţiile secundare de coasere a catenelor polimerice sau de formare a carbonaţilor ciclici cu implicare în reacţii a grupelor hidroxilice vicinale, totodată se poate regla gradul de substituţie în ciclul glucidic în limitele 30…70%.
Testări ale activităţii antibiotice
Cercetarea activităţii antibiotice (bacteriostatice şi bactericide) a materialelor polimerice obţinute s-a realizat pe culturi de: Staphilococcus aureus (tulpina 209), Enterococcus faecalis, Escherichia coli (tulpina ATCC25922), Pseudomonas aeruginosa (tulpina ATCC27853) şi Proteus vulgaris (tulpina HX19222) prin metoda diluţiilor în serie în mediu nutritiv lichid (bulion peptonat din carne 2%, pH=7,0). Materialele polimerice obţinute au fost dizolvate în dimetilformamidă pentru a obţine soluţii cu concentraţia de 10 mg/mL. Doza de însămânţare a constituit 500 mii de corpi microbieni la 1 mL de mediu nutritiv. În calitate de control s-au folosit medii nutritive însămânţate cu aceleaşi tulpini, dar fără conţinut de materiale polimerice. Activitatea bacteriostatică (concentraţia minimă de inhibiţie - CMI) s-a analizat vizual, luând ca referinţă lipsa creşterii microorganismelor în mediul nutritiv. Activitatea bactericidă (concentraţia minimă bactericidă - CMB) s-a determinat în baza lipsei creşterii microorganismelor după însămânţare repetată pe geloză peptonată cu termostatarea ulterioară timp de 24 şi 48 ore.
Materialul polimeric sintetizat pe bază de dextran a demonstrat un efect antibacterian de 1,5…3,0 ori mai înalt decât al dextranului cuplat (conjugat) cu ampicilina (tabel). Materialul polimeric sintetizat pe bază de amidon manifestă o activitate antibacteriană mai puţin pronunţată decât polimerul sintetizat pe bază de dextran, dar comparabilă cu cea a polimerului de referinţă.
Tabel. Activitatea antibiotică a materialelor polimerice sintetizate
Substanţa Test cultură bacteriană (µg/mL) S. aureus (tulpina 209) E. faecalis E.coli (tulpina ATCC 25922) Ps. aeruginosa (tulpina ATCC 2785) Pr. Vulgaris (tulpina HX19222) CMI CMB CMI CMB CMI CMB CMI CMB CMI CMB Dextran conjugat cu streptomicină (1:1) 9,37 75 4,68 4,68 9,37 18,75 >300 >300 4,68 9,37 Amidon conjugat cu streptomicină (1:1) 12 15 16,5 23 13,6 23,5 >300 >300 9,8 16,2
Testarea efectului de prolongare
Pentru determinarea efectului de prolongare a eliberării streptomicinei (substanţa activă) din materialul polimeric s-a folosit metoda dializei printr-o membrană semipermeabilă (grosimea ≈ 15 µm).
Schema instalaţiei pentru dializă este prezentată în figura 5. În paharul 2 s-au introdus 50 mL apă distilată. Tubul din sticlă 1, la una din deschiderile sale, s-a acoperit cu membrana semipermeabilă 3, care a fost fixată de tub astfel încât să formeze o suprafaţă plană orientată spre exterior. Tubul s-a introdus în paharul chimic şi s-a fixat la distanţa de 0,5 cm de la fundul paharului. Apoi în tub s-a introdus soluţia analizată. În primul experiment soluţie de streptomicină 0,5% în amestecul apă:dimetilformamidă (1:1). Pentru al doilea experiment s-a folosit soluţia obţinută la dizolvarea materialului polimeric în apă:dimetilformamidă (1:1) cu aceeaşi concentraţie a streptomicinei. Apoi instalaţia s-a introdus în termostatul ajustat la temperatura de 37±2°C. Peste fiecare 30 min din paharul 2 s-a extras 1 mL soluţie, în care prin metoda spectrofotometrică s-a determinat conţinutul streptomicinei (λ=246 nm), totodată s-a adăugat 1 mL apă distilată pentru a menţine volumul constant în pahar.
În baza datelor obţinute (Fig. 6,) s-a constatat că streptomicina necuplată de poliglucide traversează membrana semipermeabilă (până în momentul egalării concentraţiilor soluţiilor de streptomicină separate de membrana semipermeabilă) timp de ≈1 oră, pe când streptomicina din compoziţia materialului polimeric conjugat traversează membrana timp de aproximativ 3…4 ore.
1. Hofman V., Ringsdorf H., Seganova A., Waginev W.H. Makromol. Chem., 1979, V.180, Nr. 3, p.837-841
2. WO 9015628 A1 1990-02-27 description: pag. 6, line 32-33, pag. 12-13, equation (3); claims 1, 2, 6

Claims (1)

  1. Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină care include pregătirea unei soluţii coloidale de amidon sau dextran în dimetilformamidă (soluţia 1) şi a unei soluţii de streptomicină în dimetilformamidă (soluţia 2), după răcirea soluţiei 1 şi menţinerea ei la temperatura de 0…2°C se adaugă consecutiv şi lent trietilamină, apoi cloroformiat de etil, se agită soluţia obţinută timp de 15…30 min, după care se adaugă lent soluţia 2, se menţine amestecul obţinut timp de 20…40 min, apoi se aduce la temperatura camerei şi se menţine 2…3 ore, se evaporă soluţia până la o concentraţie de 15…20%, conjugatul obţinut se sedimentează în hexan, apoi se resedimentează în eter dietilic, după care se usucă la temperatura camerei şi în etuva cu vid la temperatura de până la 40°C, totodată trietilamina, cloroformiatul de etil şi streptomicina se iau în cantităţi echimolare, iar în raport cu alfa-glucanul utilizat se iau corespunzător cu gradul de substituţie dorit într-o unitate glucidică din catena alfa-glucanului.
MDA20160149A 2016-12-23 2016-12-23 Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină MD4482C1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20160149A MD4482C1 (ro) 2016-12-23 2016-12-23 Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20160149A MD4482C1 (ro) 2016-12-23 2016-12-23 Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD4482B1 MD4482B1 (ro) 2017-05-31
MD4482C1 true MD4482C1 (ro) 2017-12-31

Family

ID=58850667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDA20160149A MD4482C1 (ro) 2016-12-23 2016-12-23 Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD4482C1 (ro)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015628A1 (en) * 1989-06-14 1990-12-27 Cetus Corporation Polymer/antibiotic conjugate
US5068321A (en) * 1988-10-27 1991-11-26 Wolff Walsrode Aktiengesellschaft Carbonic acid esters of polysaccharides and a process for their production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5068321A (en) * 1988-10-27 1991-11-26 Wolff Walsrode Aktiengesellschaft Carbonic acid esters of polysaccharides and a process for their production
WO1990015628A1 (en) * 1989-06-14 1990-12-27 Cetus Corporation Polymer/antibiotic conjugate

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dhaneshwar S.S. et al. Dextran: A promising macromolecular drug carrier. Indian J. Pharm. Sci., 2006, 68(6): 705-714. DOI: 10.4103/0250-474X.31000. Regăsit în Internet la 2016.10.20, url: http://www.ijpsonline.com/articles/dextran-a-promising-macromolecular-drug-carrier.html aricolul integral *
Elschner Th. et al. Synthesis and aminolysis of polysaccharide carbonates. Cellulose (2013), 20(1), 339-353. DOI 10.1007/s10570-012-9819-9, published online: 6 November 2012. Regăsit în Internet la 2016.09.26, url: https://www.researchgate.net/publication/257546487_Synthesis_and_aminolysis_of_polysaccharide_carbonates articolul integral *
Heinze, Th. et al. Functional Polymers based on Dextran. Adv. Polym. Sci. (2006) 205: 199-201, DOI 10.1007/12_100 Published online 8 September 2006. Regăsit în Internet la 2016.10.19, url: https://www.researchgate.net/profile/Stephanie_Schubert2/publication/226787974_Functional_Polymers_Based_on_Dextran/links/53edb0c20cf26b9b7dc5f388.pdf chapter 4.2.2.; 6.1.3 *
Hofman V., Ringsdorf H., Seganova A., Waginev W.H. Makromol. Chem., 1979, V.180, Nr. 3, p.837-841 *
Ivancic Albert et al. The study of prolongation effect of some antituberculous polimeric drugs based on N-vinylpyrrolidinone and other. Simpozionul Internaţional PRIORITĂŢILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILĂ, PRIOCHEM, 25-26 octombrie 2012, Bucureşti ROMÂNIA, pag 65. Regăsit în Internet la 2016.09.30, url: http://www.icechim.ro/priochem/2012_Program_simpozion.pdf Rezumatul lărgit *
Larsen Claus. Dextran prodrugs - structure and stability in relation to therapeutic activity. Advanced Drug Delivery Review, 3 (1989), 103-154. Regăsit în Internet la 2016.10.31, url: http://docslide.us/documents/dextran-prodrugs-structure-and-stability-in-relation-to-therapeutic-activity.html pag. 118, Table X; 133; references 124 and 267 *
Robu Ştefan et al. Studiul proprietăţilor mecanice ale unor copolimeri ternari grefaţi cu ampicilină. Studia Universitatis Moldaviae, 2014, nr.1 (71), pag. 161-165. Regăsit în Internet la 2016.10.18, url: http://studiamsu.eu/wp-content/uploads/28.-p.161-165.pdf *
Stebbins N.D. et al. Antibiotic-containing polymers for localized, sustained drug delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. 2014 November 30; 77-87, published online 2014 April 18, doi: 10.1016/j.addr.2014.04.006. Regăsit în Internet la 2016.10.19, url: http://europepmc.org/articles/pmc4201908 documentul integral, în special Chapter 2.3 *

Also Published As

Publication number Publication date
MD4482B1 (ro) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. Synthesis and antimicrobial activity of the Schiff base from chitosan and citral
Hassan et al. Therapeutic potential of two formulated novel chitosan derivatives with prominent antimicrobial activities against virulent microorganisms and safe profiles toward fibroblast cells
Fuentes-Paniagua et al. Structure–activity relationship study of cationic carbosilane dendritic systems as antibacterial agents
CN100509859C (zh) 通过烃基磺内酯化合物化学修饰的聚氨基糖
Abdelwahab et al. Evaluation of antibacterial and anticancer properties of poly (3-hydroxybutyrate) functionalized with different amino compounds
Elella et al. Green synthesis of antimicrobial and antitumor N, N, N-trimethyl chitosan chloride/poly (acrylic acid)/silver nanocomposites
Fang et al. Supermolecular film crosslinked by polyoxometalate and chitosan with superior antimicrobial effect
CN113201082A (zh) 一种壳聚糖-二氢卟吩e6抗菌剂及其制备方法
Kenawy et al. Synthesis and antimicrobial activity of α-aminophosphonates containing chitosan moiety
Kenawy et al. Synthesis and biocidal activity of modified poly (vinyl alcohol)
Khamidov et al. Evaluation of thermal, antimicrobial, antioxidant, anticancer, and wound healing properties of GO-Ag containing nanocomposites based on CS-PPFOEMA blend
Wang et al. Preparation, characterization and antibacterial activity of a novel soluble polymer derived from xanthone and O-carboxymethyl-N, N, N-trimethyl chitosan
TW200926986A (en) Quorum sensing inhibitor
Cuervo-Rodríguez et al. Influence of side chain structure on the thermal and antimicrobial properties of cationic methacrylic polymers
Zhao et al. Chitosan-BODIPY fluorescent composite materials for photodynamical antibacterial and therapy
Sun et al. Poly (phosphonium)-functionalized double-armed β-CD antimicrobial material via RAFT
Abdel Gawad Graft modification of carboxymethyl chitosan with styrene and its biological applications
Gupta et al. Fabrication of crosslinked piperazine polymer coating: Synthesis, characterization and its activity towards microorganisms
MD4482C1 (ro) Procedeu de conjugare a alfa-glucanilor cu streptomicină
Sela et al. Carboxymethyl Chitosan-N-Alkylimine derivatives: synthesis, characterization and use for preservation of symbiotic biofertilizer bacteria on chickpea seeds
Alhamd et al. Schiff's base transformation: Enhancing biological activity of xanthan gum by grafting with acrylonitrile
Rengasamy et al. Biocompatability chitosan/Aloe barbadensis miller loaded moxifloxacin composite film: A multifunctional bio-platform for the treatment of breast cancer
Uglea et al. Biodistribution and antitumor activity induced by carboxymethylcellulose conjugates
Kenawy et al. Physically cross-linked PVA-quaternized chitosan-Ag NPs composite hydrogel membranes for potential topical wound healing applications: Synthesis, physicochemical properties, and in vitro bioevaluation
Gherasim et al. Pharmacotherapy and nanotechnology

Legal Events

Date Code Title Description
FG4A Patent for invention issued
KA4A Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)
MM4A Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees