PL243140B1 - Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa - Google Patents

Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa Download PDF

Info

Publication number
PL243140B1
PL243140B1 PL437226A PL43722621A PL243140B1 PL 243140 B1 PL243140 B1 PL 243140B1 PL 437226 A PL437226 A PL 437226A PL 43722621 A PL43722621 A PL 43722621A PL 243140 B1 PL243140 B1 PL 243140B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mixture
hydroxy
silver nanoparticles
chloro
naphthoquinone
Prior art date
Application number
PL437226A
Other languages
English (en)
Other versions
PL437226A1 (pl
Inventor
Marta Krychowiak-Maśnicka
Aleksandra Królicka
Ewa Paluszkiewicz
Aleksandra Bielicka-Giełdoń
Original Assignee
Politechnika Gdanska
Univ Gdanski
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 Politechnika Gdanska, Univ Gdanski filed Critical Politechnika Gdanska
Priority to PL437226A priority Critical patent/PL243140B1/pl
Publication of PL437226A1 publication Critical patent/PL437226A1/pl
Publication of PL243140B1 publication Critical patent/PL243140B1/pl

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/12Ketones
    • A61K31/122Ketones having the oxygen directly attached to a ring, e.g. quinones, vitamin K1, anthralin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N31/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic oxygen or sulfur compounds
    • A01N31/08Oxygen or sulfur directly attached to an aromatic ring system
    • A01N31/16Oxygen or sulfur directly attached to an aromatic ring system with two or more oxygen or sulfur atoms directly attached to the same aromatic ring system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/38Silver; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/02Local antiseptics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04Antibacterial agents

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Wynalazek dotyczy mieszaniny zawierającej działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa dawkę nanocząstek srebra oraz 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu. Wynalazek dotyczy zastosowania medycznego mieszaniny jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa, korzystnie do zastosowania na skórę lub rany.

Description

Wynalazek dotyczy sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu, zwanego 3-chloroplumbaginą, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa za pomocą nanocząstek srebra, a tym samym za pomocą mieszaniny tych czynników. Wynalazek dotyczy zatem medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa, zwłaszcza do stosowania zewnętrznie, np. na skórę lub rany.
Zjawisko antybiotykoodporności mikroorganizmów, tj. zdolność do namnażania się w obecności antybiotyku, jest coraz powszechniejszym problemem, z którym musi mierzyć się medycyna. Wraz z rosnącą liczbą drobnoustrojów wykazujących oporność na coraz większy zakres antybiotyków, zm niejsza się pula możliwych terapii stosowanych w leczeniu zakażeń, a tym samym rośnie zagrożenie zdrowia i życia ludzkiego. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) i Amerykańskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) wskazują w swoich najnowszych raportach, że w związku z nastąpieniem ery post-antybiotykowej niezbędne jest zastosowanie zrównoważonych strategii prewencji i leczenia chorób zakaźnych - WHO, 2019. ANTIBACTERIAL AGENTS IN CLINICAL DEVELOPMENT: an analysis of the antibacterial clinical development pipeline. 2019, WHO: Geneva, Switzerland.
Pseudomonas aeruginosa jest gram-ujemną bakterią oraz oportunistycznym patogenem człowieka i zwierząt, charakteryzującym się znaczącą wirulencją. P. aeruginosa wykazuje naturalną oporność na wiele cząsteczek chemicznych, które są aktywne wobec innych patogenów. W przypadku infekcji ran oparzeniowych P. aeruginosa jest jednym z najczęściej izolowanych gatunków bakterii i stanowi szczególny problemem w ich leczeniu ze względu na wielolekooporność ograniczającą możliwości terapeutyczne - Church, D. i in. Bum wound infections. Clin Microbiol Rev, 2006. 19(2): p. 403-34. Poza antybiotykami, w terapiach ran oparzeniowych z dużym powodzeniem stosowane jest srebro jonowe, tj. azotan srebra i sulfadiazyna srebra. Niemniej jednak, coraz częściej obserwowane jest zjawisko nabywania oporności na preparaty zawierające srebro przez patogeny infekujące rany. Opisano to m.in. w: Atiyeh, B.S. i in., Effect of silver on burn wound infection control and healing: review of the literature. Burns, 2007. 33(2): p. 139-48; Percival, S.L., Bowler P.G. i Russell D. Bacterial resistance to silver in wound care. J Hosp Infect, 2005. 60(1): p. 1-7.
W publikacji Ogihara et al. (2013) opisano aktywność ekstraktów z tkanek Dionaea muscipula stanowiących mieszaniny różnych związków w tych tkankach syntetyzowanych. Autorzy badań nie przeprowadzili analiz w kierunku ustalenia aktywności czystego związku, a jedynie stwierdzili jego obecność w badanych ekstraktach oraz aktywność tych ekstraktów m. in. wobec P. aeruginosa.
Niezbędne jest więc opracowanie strategii umożliwiających opóźnienie lub zniesienie wykształcania bakteryjnej oporności oraz rozszerzenie możliwości terapeutycznych.
Znane jest działanie samych związków z grupy 1,4-naftochinonów wobec niektórych bakterii gram-dodatnich i grzybów - Widhalm J.R. i Rhodes D. Biosynthesis and molecular actions of specialized 1,4-naphthoquinone natural products produced by horticultural plants. Hortic Res, 2016, 3: 16046. Niemniej jednak, bakterie gram-ujemne wykazują umiarkowaną oporność na 1,4-naftochinony, w tym użyty 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon lub pozostają na nie całkowicie oporne jak w przypadku P. aeruginosa - Coban, A.Y. i in., Effects of efflux pump inhibitors phenyl-arginine-beta-naphthylamide and 1-(1-naphthylmethyl)-piperazine on the antimicrobial susceptibility of Pseudomonas aeruginosa isolates from cystic fibrosis patients. J Chemother, 2009. 21(5): p. 592-4.].
W publikacji Ravichandiran et al. (2019) opisano wysoko zmodyfikowane pochodne naftochinonów, tzn. strukturę naftochinonu zmodyfikowaną na różne sposoby, dodając do niego wiele pierścieni fenolowych i innych grup chemicznych, co znacząco zmienia charakter chemiczny i właściwości biologiczne powstałych substancji w stosunku do substancji wyjściowej czyli 1,4-naftochinonu. Wśród wyników badań dotyczących zbadanej przez autorów aktywności przeciwbakteryjnej związków zsyntetyzowanych przez Ravichandiran i współpracowników nie ma 1,4-naftochinonu oraz nie ma prostych struktur chemicznych opartych na dwóch pierścieniach węglowych i prostych podstawnikach właściwych dla 1,4-naftochinonów, w tym dla 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu. Opisano najniższe stężenie hamujące 250-500 μg/mL. Stężenia powyżej 250 mg/L są stężeniami na granicy rozpuszczalności naftochinonów w pożywce mikrobiologicznej. Wskazana publikacja nie potwierdza aktywności 3-chloro-2-metylo-1,4 naftochinonu wobec P. aeruginosa.
W publikacji Krychowiak Maśnicka et. al. (2002), opisano wyniki analiz aktywności plumbaginy, tj. czystego związku, wobec dwóch szczepów P. aeruginosa, które potwierdzają brak takiej aktywności. Dane zawarte w publikacji wskazują, że minimalne stężenie hamujące (MIC) plumbaginy jest wyższe niż 500 μg/mL w przypadku obu badanych szczepów, co potwierdza oporność tego patogenu na naftochinony. Stężenie MIC jest niższe jedynie, gdy plumbagina zostaje zastosowana z badanymi w inhibitorami pomp typu „efflux”.
Zjawisko synergistycznych oddziaływań dwóch czynników przeciwbakteryjnych nie jest powszechne, tak więc również nie jest efektem oczekiwanym, co wielokrotnie opisywano w literaturze, na przykład w: Odds FC (2003). Synergy, antagonism, and what the chequerboard puts between them. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 52(1), 1-1. W większości przypadków połączeń czynników biologicznie czynnych nie dochodzi do żadnych interakcji lub interakcje są nieznaczne, a tym samym czynniki zastosowane w połączeniu działają z taką samą aktywnością, co czynniki zastosowane osobno. Jak wskazano m. in. w: Berenbaum MC (1978). A method for testing for synergy with any number of agents. Journal of Infectious Diseases, 137(2), 122-130, w przypadku czynników bakteriobójczych oznacza to, że uzyskiwany jest efekt bakteriobójczy, gdy zastosujemy całą dawkę bakteriobójczą czynnika pierwszego lub całą dawkę bakteriobójczą czynnika drugiego oraz gdy zastosujemy mieszaninę gdzie czynnik pierwszy w obniżonej o połowę dawce bakteriobójczej uzupełnimy czynnikiem drugim również w obniżonej o połowę dawce bakteriobójczej, natomiast dalsze obniżanie dawek obu czynników w mieszaninie będzie skutkować zniesieniem działania bakteriobójczego mieszaniny. Odmiennie jest w przypadku oddziaływań synergistycznych, tzn. obniżanie dawek obu czynników w mieszaninie nie skutkuje zniesieniem efektu bakteriobójczego mieszaniny.
Niniejszy wynalazek opiera się na zjawisku przywrócenia wrażliwości opornych komórek mikroorganizmu na cząsteczki związku chemicznego dzięki zastosowaniu w mieszaninie drugiego czynnika pełniącego funkcję substancji uwrażliwiającej.
Opracowana według wynalazku mieszanina jest przykładem systemu dwuskładnikowego, w którym wykorzystuje się interakcję czynników do zwiększenia ich potencjału biologicznego w oparciu o zjawisko aktywacji i synergii.
Wynalazek dotyczy sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu, tj. 3-chloroplumbaginy, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa, za pomocą srebra w danej formie - nanocząstek srebra. Wynalazek dotyczy zatem medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa jako środka o działaniu przeciwbakteryjnym do stosowania zewnętrznie, tj. na skórę lub rany. Mieszanina według wynalazku zawiera dany rodzaj nanocząstek srebra oraz 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon, zwany 3-chloroplumbaginą przy czym zawiera 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon w dawce równej lub większej niż 16 μg/mL i nanocząstki srebra w stężeniu równym lub większym niż 1 μg Ag/mL. Według wynalazku mieszanina zawiera działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa dawkę nanocząstek srebra (AgCwCOOH) oraz 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon. Wykazany mechanizm oddziaływań nanocząstek srebra i 3-chloroplumbaginy stanowi specyficzne dla związków z grupy 1,4-naftochinonów zjawisko o wysokim potencjale do zwalczania jednego z najgroźniejszych patogenów bakteryjnych człowieka - P. aeruginosa.
Korzystnie, wynalazek dotyczy zastosowania medycznego mieszaniny zawierającej 3-chloroplumbaginę (3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon) i sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgCwCOOH).
Korzystnie zawiera nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgC10COOH).
Korzystnie zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
W przykładzie wynalazku opisano, że mieszanina zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym w stężeniu równym lub wyższym niż 1 μg Ag/mL oraz 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon w stężeniu równym lub wyższym niż 16 μg/mL. Zawiera minimalną dawkę obu składników działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa występującego w stężeniu około 2,5 x 105 jednostek tworzących kolonie (JTK)/mL, co oznacza, że dawka ta redukuje o 99,9% liczbę komórek bakteryjnych, tj. do co najmniej 2,5 x 102 JTK/mL.
Wynalazek opisano bliżej w przykładzie potwierdzającym efektywność mieszaniny i jej zastosowanie. W przykładzie opisano mieszaninę zawierającą 3-chloroplumbaginę i sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym. Wykazano, że sam naftochinon nie działa na ten szczep bakterii tj. MBC jest wyższy niż 512 μg/mL.
Fig. 1 pokazuje schemat syntezy 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu (3-chloroplumbaginy). (1) 2,3-epoksy-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon. (2) 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon.
Fig. 2 pokazuje strukturę chemiczną 3-chloroplumbaginy, tj. 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu.
Fig. 3 pokazuje zmiany minimalnych stężeń bakteriobójczych 3-chloroplumbaginy i preparatu nanocząstek srebra stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgCwCOOH) zastosowanych jednocześnie wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Przykład: Znoszenie oporności Pseudomonas aeruginosa na 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon za pomocą nanocząstek srebra.
W badaniach wykorzystano gotowy preparaty sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowy (AgCwCOOH) o średniej wielkości rdzenia metalicznego 5 nm (Prochimia Surfaces Sp. z o.o.). Stężenie srebra w preparatach ustalono za pomocą analizy pierwiastkowej z wykorzystaniem techniki optycznej spektrometrii emisyjnej w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-OES). Działanie spektrometru optycznego ICP-OES (Perkin Elmer ICP-OES Optima 2000 DV) było optymalizowane przed każdą serią pomiarów. Preparat nanocząstek srebra rozcieńczano wstępnie 10-krotnie za pomocą wody destylowanej. Następnie do 250 μL przygotowanej zawiesiny dodawano 1 mL kwasu azotowego cz.d.a. (65%), a następnie uzupełniano wodą demineralizowaną do objętości 5 mL. Następujące parametry spektrometru ICP-OES zostały wykorzystanie podczas analiz: moc generatora 1300 W, częstotliwość generatora 40 MHz; demontowalny palnik kwarcowy; osiowy widok plazmy; gaz argon (Ar): przepływ gazu plazmowego 15,0 L/min, przepływ gazu wspomagającego 0,2 L/min; przepływ gazu w rozpylaczu 0,8 L/min; szklana cykloniczna komora rozpylająca; prędkość przepływu próbki: 1,5 L/min. Pomiarów stężenia jonów srebra (Ag+) dokonywano przy długości fali 328,068 nm w 3 powtórzeniach.
Związek 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon (3-chloroplumbagina) został zsyntezowany zgodnie z metodą przedstawioną poniżej, która została przedstawiona na Fig. 1. Struktury chemiczne produktów reakcji zostały potwierdzone metoda spektralną - protonowym rezonansem magnetycznym, a czystość związków sprawdzana była przy użyciu metody TLC. Układ chromatograficzny 10:1 heksan:octan etylu. Widma 1H NMR zostały wykonane na spektrometrze Varian VXR-S pracującym przy 500 MHz. Przesunięcia chemiczne podano w jednostkach δ w ppm w dół pola od wewnętrznego tetrametylosilanu. Użyte skróty w opisach widm 1H NMR są następujące: br.s-szeroki sygnał, s-singlet, d-dublet, dd-dublet dubletów, t-triplet, k-kwartet i m-multiplet.
g 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon rozpuszczono w 250 mL zimnego etanolu i dodano do roztworu nadboranu sodu (2,5 g) w 270 mL wody. Reakcję prowadzono przez 2 minuty, doprowadzając roztwór do pH 5 za pomocą 1M H2SO4. Następnie wytrząsano nasyconym roztworem NaCl i eterem naftowym (3-krotnie). Warstwę organiczną wysuszono za pomocą Na2SO4 i odparowano pod zmniejszonym ciśnieniem. Produkty reakcji 2,3-epoks-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon (1) i 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon, tj. 3-chloroplumnaginę (2) oczyszczono stosując chromatografię kolumnową. Eluent startowy heksan : octan etylu (50:1), następnie 20:1.
Produkt pośredni: 2,3-epoksy-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon (1): wydajność 50% 1H NMR (CDCI3, 500 MHz): 1,75 (3H, s); 3,84 (1H, s); 7,28-7,30 (1H, m); 7,60-7,62 (1H, m); 7,66 (1H, t, J=7,8Hz); 11,22 (1H, s).
3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon był doczyszczany ponownie przy użyciu chromatografii kolumnowej. Eluent heksan : octan etylu (20:1).
3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon, tj. 3-chloroplumbagina (2): wydajność 10% 1H NMR (CDCI3, 500 MHz): 2,38 (3H, s); 7,30-7,32 (1H, m); 7,65-7,72 (2H, m); 11,80 (1H, s). Działanie bakteriobójcze nanocząstek srebra AgCwCOOH i 3-chloroplumbaginy (Fig. 2) stosowanych osobno badano wobec referencyjnego szczepu P. aeruginosa ATCC 27853 za pomocą znanej metody mikrorozcieńczeń pożywki jak opisano w: Krychowiak M, Kawiak A, Narajczyk M, Borowik A, Królicka A: Silver Nanoparticles Combined With Naphthoquinones as an Effective Synergistic Strategy Against Staphylococcus aureus. Front Pharmacol 2018, 9:816. W pierwszej kolejności w pożywce Mueller-Hinton suplementowanej kationami (CA-MHB, Beckton Dickinson) przygotowywano roztwory badanych czynników za pomocą seryjnych dwukrotnych rozcieńczeń.
Opis przygotowania mieszaniny
Na potrzeby eksperymentu mieszaniny przygotowywano w pożywce mikrobiologicznej, niemniej jednak mieszaninę można przygotować również w wodzie lub wodnych roztworach, np. soli fizjologicznej. Zatężone wodne zawiesiny nanocząstek srebra po oznaczeniu zawartości srebra (Ag) dodawano bezpośrednio do pożywki CA-MHB do końcowego stężenia wynoszącego 128 μg Ag/mL, a następnie wykonywano seryjne dwukrotne rozcieńczenia w pożywce do uzyskania mieszaniny o stężeniu 64, 32, 16, 8, 4, 2 lub 1 μg Ag/mL.
W przypadku 3-chloroplumbaginy (Fig. 2) przed dodaniem do pożywki przygotowywano jej skoncentrowane roztwory w dimetylosulfotlenku (DMSO) zawierające 25,6 mg związku w 1 mL. W celu wykonania eksperymentu tak przygotowane roztwory dodawano do pożywki do końcowego stężenia 512 μg/mL, tj w objętości 20 μL do 0,98 mL, a następnie wykonywano seryjne dwukrotne rozcieńczenia w pożywce do uzyskania roztworów o stężeniu 256, 128, 64, 32, 16, 8 lub 4 μg/mL. Z przygotowanych mieszanin AgCwCOOH i roztworów 3-chloroplumbaginy w pożywce pobierano po 100 μL i przenoszono do studzienek 96-dołkowej płytki mikrotestowej do badania aktywności bakteriobójczej poszczególnych czynników. W procedurze badania interakcji nanocząstek srebra i 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu wykorzystano podejście Checkerboard Titration, które opisano również w: Krychowiak M, Kawiak A, Narajczyk M, Borowik A, Królicka A: Silver Nanoparticles Combined With Naphthoquinones as an Effective Synergistic Strategy Against Staphylococcus aureus. Front Pharmacol 2018, 9:816, polegające na jednoczesnym zastosowaniu dwóch badanych czynników na płytce mikrotestowej, gdzie każdy czynnik jest stosowany w następującym gradiencie stężeń w pożywce: 2 x MBC, 1 x MBC, 0,5 x MBC, 0,25 x MBC, 0,125 x MBC, 0,06 x MBC i 0,03 x MBC. Tym sposobem każdy dołek płytki mikrotestowej zawiera unikalną kombinację stężeń badanych czynników. W przypadku związków lub czynników nie wykazujących aktywności bakteriobójczej, tak jak ma to miejsce w przypadku 3-chloroplumbaginy, stosuje się gradient stężeń rozpoczynający się od najwyższego możliwego do uzyskania stężenia związku, tj. najczęściej 512, 256, 128, 64, 32, 16 i 8 μg/mL. W przypadku nanocząstek srebra gradient stężeń zastosowanych w eksperymencie był następujący: 16, 8, 4, 2, 1,0,5 i 0,25 μg Ag/mL.
Mieszaniny przygotowywano w taki sposób, że zatężone wodne zawiesiny nanocząstek srebra po oznaczeniu zawartości srebra (Ag) dodawano bezpośrednio do pożywki CA-MHB do końcowego stężenia wynoszącego 32 μg Ag/mL, a następnie wykonywano seryjne dwukrotne rozcieńczenia w pożywce do uzyskania mieszanin o stężeniu 16, 8, 4, 2, 1 oraz 0,5 μg Ag/mL. Przed dodaniem do pożywki 3-chloroplumbaginy przygotowywano jej skoncentrowane roztwory w dimetylosulfotlenku (DMSO) zawierające 25,6 mg związku w 1 mL. W celu wykonania eksperymentu tak przygotowane roztwory dodawano do pożywki do końcowego stężenia 1024 μg/mL, tj w objętości 40 μL do 0,96 mL, a następnie wykonywano seryjne dwukrotne rozcieńczenia w pożywce do uzyskania roztworów o stężeniu 512, 256, 128, 64, 32 oraz 16 μg/mL. Następnie mieszaniny przygotowano przez połączenie zawiesin nanocząstek i roztworów 3-chloroplumbaginy w stosunku objętościowym 1:1.
Następnie do studzienek zawierających po 100 μL zawiesin, roztworów lub mieszaniny w pożywce dodawano 10 μL inokulum bakteryjnego zawierającego ok. 2,5 x 105 jednostek tworzących kolonie (JTK) w 1 mL. Inokulum otrzymywano przez rozcieńczenie 6-godzinnej hodowli bakteryjnej (CAMHB, 37°C, 150 rpm) w świeżej pożywce CA-MHB do uzyskania zmętnienia równego 0,5 stopni w skali McFarlanda mierzonego za pomocą densytometru (DensiMeter II, EMO). Płytki mikrotestowe inkubowano przez 24 godziny w 37°C, po czym zawartość dołków, w których obserwowano zahamowanie wzrostu bakterii, wysiewano na agar odżywczy TSA (ang. Tryptic Soy Agar; BTL Polska Sp. z o.o.). Tak przygotowane szalki z agarem inkubowano przez 24 godziny w temperaturze 37°C w celu zliczenia komórek bakteryjnych (JTK) pozostałych w dołkach po traktowaniu czynnikiem, a tym samym ustalenia minimalnego stężenia bakteriobójczego badanych czynników (MBC, ang. Minimal Bactericidal Concentration). Stężenie MBC definiowano jako najniższe stężenie czynnika redukujące w ciągu 24 godzin wyjściową liczbę JTK w dołku (ok. 2,5 x 105 JTK/mL) o 99,9 %, tj. o 3 logarytmy (ok. 2,5 x 102 JTK/mL).
Jak wskazano w Tabeli 1, 3-chloroplumbagina nie wykazuje aktywności bakteriobójczej wobec P. aeruginosa (MBC >512 μg/mL). Niemniej jednak, zastosowanie plumbaginy w połączeniu z nanocząstkami srebra AgCwCOOH (MBC = 8 μg Ag/mL) skutkowało uzyskaniem efektu bakteriobójczego przy jej stężeniu równym 16 μg/mL i stężeniu nanocząstek odpowiadającym 2 μg Ag/mL (Tabela 1, Fig. 3). Powyższe wyniki wskazują, że srebro efektywnie współdziała z 3-chloroplumbaginą, tj. 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonem, znosząc oporność P. aeruginosa na ten związek. Pozwala to osiągnąć efekt bakteriobójczy mieszaniny przy znacząco zredukowanym stężeniu preparatu srebra (nawet do 75%) i stężeniu 3-chloroplumbaginy do 16 μg/mL. Pozwala to na szeroki zakres możliwości modulowania aktywności biologicznej obu czynników oraz optymalizacji składu mieszaniny.
Tabela 1. Stężenia 3-chloroplumbaginy (3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu) i nanocząstek srebra w mieszaninach w pożywce CA-MHB warunkujące efekt bakteriobójczy wobec szczepu referencyjnego P. aeruginosa ATCC 27853.
PL 243140 Β1
3 -chloroplumbagina (pg/mL) AgC10COOH (pg Ag/mL)
> 512 0
512 1
256 1
128 1
64 1
32 1
16 2
16 4
0 8
AgCioCOOH - nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11 -merkaptoundekanowym.
Ag - jony srebra.

Claims (4)

1. Mieszanina zawierająca srebro w postaci nanocząstek i 1,4-naftochinon, zawierająca działającą bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawkę nanocząstek srebra oraz 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu przy czym 3-chloro-5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon jest w dawce równej lub większej niż 16 pg/mL, zaś nanocząstki srebra są w stężeniu równym lub większym niż 2 pg Ag/mL do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa, korzystnie do zastosowania na skórę lub rany.
2. Mieszanina do zastosowania według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
3. Mieszanina do zastosowania według zastrz. 1-2, znamienna tym, że zawiera nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
4. Mieszanina do zastosowania według zastrz. 1-3 znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
PL437226A 2021-03-07 2021-03-07 Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa PL243140B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437226A PL243140B1 (pl) 2021-03-07 2021-03-07 Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437226A PL243140B1 (pl) 2021-03-07 2021-03-07 Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL437226A1 PL437226A1 (pl) 2022-01-10
PL243140B1 true PL243140B1 (pl) 2023-07-03

Family

ID=80053750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL437226A PL243140B1 (pl) 2021-03-07 2021-03-07 Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243140B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL437226A1 (pl) 2022-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Agreles et al. The role of essential oils in the inhibition of efflux pumps and reversion of bacterial resistance to antimicrobials
Yang et al. Low-dose blue light irradiation enhances the antimicrobial activities of curcumin against Propionibacterium acnes
Raghuveer et al. Exploring anthraquinones as antibacterial and antifungal agents
Abeydeera et al. Harnessing the toxicity of dysregulated iron uptake for killing Staphylococcus aureus: reality or mirage?
Marcinkiewicz et al. Influence of taurine haloamines (TauCl and TauBr) on the development of Pseudomonas aeruginosa biofilm: a preliminary study
Kannappan et al. Hemidesmus indicus, a traditional medicinal plant, targets the adherence of multidrug-resistant pathogens to form biofilms
Dumlupinar et al. Synergic potential of Pelargonium endlicherianum Fenzl. Essential oil and antibiotic combinations against Klebsiella pneumoniae
Guo et al. Novel antimicrobial peptides modified with fluorinated sulfono-γ-AA having high stability and targeting multidrug-resistant bacteria infections
Bamunuarachchi et al. Inhibition of virulence factors and biofilm formation of Acinetobacter baumannii by naturally-derived and synthetic drugs
Peerzada et al. Effects of active compounds from Cassia fistula on quorum sensing mediated virulence and biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa
Rafya et al. Investigation of the high-order effect of Rosmarinus officinalis, Salvia officinalis, and Thymus satureioides essential oils with antibiotics on the membrane integrity of Salmonella typhi
Ngwaneu et al. Antibacterial and antibiotic-potentiation activity of Coffea arabica and six other Cameroonian edible plants against multidrug-resistant phenotypes
Yang et al. In vitro and in vivo enhancement effect of glabridin on the antibacterial activity of colistin, against multidrug resistant Escherichia coli strains
Zhu et al. Antimicrobial peptide MPX with broad-spectrum bactericidal activity promotes proper abscess formation and relieves skin inflammation
Popović et al. Extracts of three Laserpitium L. species and their principal components laserpitine and sesquiterpene lactones inhibit microbial growth and biofilm formation by oral Candida isolates
CN107073124B (zh) 增效的抗微生物剂
PL243140B1 (pl) Mieszanina 1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra do zastosowania medycznego jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa
Rai et al. Broad-spectrum antimicrobial properties of linalool: Supporting its pharmacological use in chronic wound infections by pathogens within the ESKAPE group and polymicrobial biofilms
Tahri et al. Chemical investigation and biological valorization of two essential oils newly extracted from different parts of Drimia maritima
Biswas et al. Vitamin D3 potentiates antimicrobial and antibiofilm activities of streptomycin and thymoquinone against Pseudomonas aeruginosa
Rahman et al. Antibacterial and phytochemical properties of Aphanamixis polystachya essential oil
Turkey et al. Chromatographic fingerprinting and antibiofilm effect of Ziziphus jujuba fraction on Pseudomonas aeruginosa
PL249260B1 (pl) Mieszanina 3,5-dihydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa
PL245017B1 (pl) Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa
PL242507B1 (pl) Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa