PL243213B1 - Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa - Google Patents
Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa Download PDFInfo
- Publication number
- PL243213B1 PL243213B1 PL438526A PL43852621A PL243213B1 PL 243213 B1 PL243213 B1 PL 243213B1 PL 438526 A PL438526 A PL 438526A PL 43852621 A PL43852621 A PL 43852621A PL 243213 B1 PL243213 B1 PL 243213B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mixture
- naphthoquinone
- silver
- silver nanoparticles
- aeruginosa
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 title description 8
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 title description 7
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- CSFWPUWCSPOLJW-UHFFFAOYSA-N lawsone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(O)=CC(=O)C2=C1 CSFWPUWCSPOLJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 9
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims abstract description 7
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 11-mercaptoundecanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCCCS GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- KQPYUDDGWXQXHS-UHFFFAOYSA-N juglone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=C1C=CC=C2O KQPYUDDGWXQXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- VYTBDSUNRJYVHL-UHFFFAOYSA-N beta-Hydrojuglone Natural products O=C1CCC(=O)C2=C1C=CC=C2O VYTBDSUNRJYVHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 8
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 150000000191 1,4-naphthoquinones Chemical class 0.000 description 6
- -1 juglone Chemical class 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 244000208060 Lawsonia inermis Species 0.000 description 5
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 5
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 5
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 206010048038 Wound infection Diseases 0.000 description 4
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 4
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 3
- 238000012552 review Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 2
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 2
- 206010034133 Pathogen resistance Diseases 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 2
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 125000000182 1,4-naphthoquinonyl group Chemical group C1(C(=CC(C2=CC=CC=C12)=O)*)=O 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000208699 Drosera binata Species 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000758789 Juglans Species 0.000 description 1
- 235000013740 Juglans nigra Nutrition 0.000 description 1
- 244000184861 Juglans nigra Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000003115 checkerboard titration Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036457 multidrug resistance Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000039328 opportunistic pathogen Species 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000009160 phytotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001374 post-anti-biotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000004007 reversed phase HPLC Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940083025 silver preparation Drugs 0.000 description 1
- 229960003600 silver sulfadiazine Drugs 0.000 description 1
- UEJSSZHHYBHCEL-UHFFFAOYSA-N silver(1+) sulfadiazinate Chemical compound [Ag+].C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)[N-]C1=NC=CC=N1 UEJSSZHHYBHCEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 244000000000 soil microbiome Species 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 239000006150 trypticase soy agar Substances 0.000 description 1
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 1
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
- A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
- A61K33/38—Silver; Compounds thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/12—Ketones
- A61K31/122—Ketones having the oxygen directly attached to a ring, e.g. quinones, vitamin K1, anthralin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P17/00—Drugs for dermatological disorders
- A61P17/02—Drugs for dermatological disorders for treating wounds, ulcers, burns, scars, keloids, or the like
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
- A61P31/04—Antibacterial agents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Communicable Diseases (AREA)
- Oncology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest mieszanina zawierająca srebro i 1,4-naftochinon, charakteryzująca się tym, że zawiera działające bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki srebra oraz 2-hydroksy-1,4 naftochinonu. Mieszanina powyższa może być zastosowana jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie jako środek do zastosowania na skórę lub rany.
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych wybranego związku z grupy 1,4-naftochinonów, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa, za pomocą nanocząstek srebra, a tym samym za pomocą mieszaniny tych czynników. Wynalazek dotyczy również medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa jako środka o działaniu przeciwbakteryjnym, 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, zmniejsza 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 - CDC, Antibiotic Resistance Threats in the United States, 2019. 2019, U.S. Department of Health and Human Services: Atlanta, GA; 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. 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. Niezbędne jest więc opracowanie strategii umożliwiających opóźnienie lub zniesienie wykształcania bakteryjnej oporności oraz rozszerzenie możliwości terapeutycznych. Znane jest działanie pewnych związków chemicznych z grupy 1,4-naftochinonów wobec niektórych bakterii gram-dodatnich i grzybów. Niemniej jednak, bakterie gram-ujemne wykazują umiarkowaną oporność na 1,4-naftochinony lub pozostają na nie całkowicie oporne jak w przypadku P. aeruginosa, co opisano jednak tylko dla niektórych związków z grupy 1,4-naftochinonów. Opisano to w: Kuete, V. i in., Antibacterial activity of some natural products against bacteria expressing a multidrug-resistant phenotype. Int J Antimicrob Agents, 2011. 37: p. 156-61; Church, D. i in. Bum wound infections. Clin Microbiol Rev, 2006. 19(2): p. 403-34; 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; 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.
Opisano również mieszaniny zawierające wyłącznie srebro o działaniu antybakteryjnym, tak ie jak publikacjach CN103622995 i R. Salomoni et al. „Antibacterial effect of silver nanoparticles in Pseudomonas aeruginosa”. Nanotechnol Sci Appl. 2017; 10: 115-121,2017.
W pracy: Habbal O, Hasson SS, El-Hag AH, Al-Mahrooqi Z, Al-Hashmi N, AlBimani Z, Al-Balushi MS, Al-Jabri AA. Antibacterial activity of Lawsonia inermis Linn (Henna) against Pseudomonas aeruginosa. Asian Pac J Trop Biomed. 2011 Jun;1(3):173-6, przedstawiono aktywność przeciwbakteryjną ekstraktów z henny, które mogą zawierać lawson. Autorzy nie przedstawili jednak wyników analiz chemicznych wskazujących na obecność i dawkę lawsonu w badanych ekstraktach, tym samym nie można stwierdzić, czy lawson jest odpowiedzialny za obserwowaną aktywność przeciwbakteryjną, czy jest to efekt działania mieszaniny różnych związków obecnych w materiale roślinnym. W pracy: Amin Pasandi Pour, Hassan Farahbakhsh „Lawsonia inermis L. leaves aqueous extract as a natural antioxidant and antibacterial product, (Formerly Natural Product Letters, Volume 34, 2020 - Issue 23, 05 Feb 2019, Pages 3399-3403) autorzy wskazują wyłącznie listę przebadanych mikroorganizmów, nie opisują natomiast efektywnych dawek preparatu. Obserwowany efekt przeciwbakteryjny ekstraktu wynika z obecności innych niż przedmiotowy wynalazek aktywnych składników. W pełnej wersji artykułu naukowego brak jest danych na aktywność ekstraktu wobec P. aeruginosa, a autorzy powołują się na inne prace wskazując na działanie przeciwbakteryjne ekstraktów z henny wobec P. aeruginosa. Autorzy pracy przeglądowej Maryon Strugstad, Sasko Despotovski „A Summary of Extraction, Synthesis, Properties, and Potential Uses of Juglone: A Literature Review” wskazują aktywność juglonu wobec P. aeruginosa cytując następujące prace badawcze:
Clark, A.M., T.A. Jurgens, & C.D. Hufford. 1990. Antimicrobial activity of juglone. Phytotherapy Research 4(1): 1-14, gdzie szczep P. aeruginosa jest wymieniony jako jeden z wielu badanych patogenów, niemniej jednak autorzy opisują, że juglon nie wykazał aktywności wobec bakterii gram-ujemnych, do których należy P. aeruginosa. Dla pozostałych patogenów, poza P. aeruginosa, wartości współczynnika MIC wykazano w Tabeli 5.
Pereira et al. 2007. Walnut (Juglans regia L.) leaves: Phenolic compounds, antibacterial activity andantioxidant potential of different cultivars. Food Chemistry and Toxicology 45:2287-22, gdzie zbadano wyłącznie ekstrakty z tkanek Juglans nigra, tj. mieszaniny wielu związków w tym juglonu, wykazując ich aktywność wobec wybranych patogenów, ale nie wobec P. aeruginosa, tj. badane ekstrakty były nieaktywne wobec tego patogenu (Tabela 3).
Sharma et al. Microwave-assisted efficient extraction and stability of juglone in different solvents from Juglans regia: Quantification of six phenolic constituents by validated RP-HPLC and evaluation of antimicrobial activity. AnalyticalLetters 42:2592-2609, gdzie badano stężenie hamujące wzrost bakterii, tj. MIC, które jest w większości przypadków stężeniem niższym niż stężenie bakteriobójcze wskazane w naszym zgłoszeniu, tj. MBC, a wynika to z faktu, że wzrost drobnoustrojów jest procesem zaburzanym w pierwszej kolejności, a działanie bakteriobójcze wymaga uruchamiania odmiennych zmian w komórce bakteryjnej pod wpływem działania substancji.
Brak aktywności bakteriobójczej 1,4-naftochinonów wobec P. aeruginosa został opisany dla przykładu w: Tegos et al. Multidrug Pump Inhibitors Uncover Remarkable Activity of Plant Antimicrobials. Antimicrobial Agents And Chemotherapy, Oct. 2002, Vol. 46, No. 10, p.3133-3141. W tej samej publikacji autorzy Strugstad i Despotovski cytują wyniki badań wskazujące na fakt wykorzystywania juglonu jako źródła węgla przez bakterie z gatunku Pseudomonas aeruginosa (Schmidt, S.K. 1988. Degradation of juglone by soil bacteria. Journal of Chemical Ecology 14(7): 1561-1571).
W publikacji Krychowiak et al „Combination of Silver Nanoparticles and Drosera binata Extract as a Possible Alternative for Antibiotic Treatment of Bum Wound Infections Caused by Resistant Staphylococcus aureus”, (PloS One 2014 Dec 31;9(12) ujawniono mieszaninę wybranych naftochinonów i nanocząstek srebra. Mieszanina jest do zastosowania wobec P. aeruginosa, który jest patogenem opornym na naftochinony w odróżnieniu od wrażliwego S. aureus, tj. nie działa na niego maksymalna możliwa do zastosowania dawka 512 μg/mL.
Zjawisko synergistycznych oddziaływań dwóch czynników przeciwbakteryjnych nie jest powszechne, tak więc również nie jest efektem spodziewanym, 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, przy zastosowaniu całej dawki bakteriobójczej czynnika pierwszego lub czynnika drugiego oraz gdy zastosuje się 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.
Według wynalazku opracowano nową mieszaninę dwóch składników dobranych w taki sposób, że dobrano jeden związek będący naftochinonem należącym do grupy 1,4-naftochinonów oraz drugi składnik, tj. srebro.
Tak dobrana kompozycja stanowi mieszaninę wykazującą pożądane działanie bakteriobójcze wobec P. aeruginosa opornego na ten 1,4-naftochinon.
Wynalazek dotyczy zatem sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych wybranego naftochinonu należącego do grupy 1,4-naftochinonów (tj. 2-hydroksy-1,4-naftochinonu, zwanego lawsonem), wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa, za pomocą srebra. Według wynalazku mieszanina zawierająca srebro i 1,4-naftochinon, charakteryzuje się tym, że zawiera działające w mieszaninie bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki nanocząstek srebra w stężeniu równym lub większym niż 4 μg Ag/mL i 2-hydroksy-1,4-naftochinonu w dawce równej lub większej niż 8 μg/mL.
Korzystnie, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra.
Korzystnie, zawiera nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
Korzystnie, zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
Wynalazek dotyczy również medycznego zastosowania tej mieszaniny jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie jako środek do zastosowania na skórę lub rany.
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 2 μg Ag/mL oraz 2-hydroksy-1,4-naftochinon w stężeniu równym lub wyższym niż 8 μg/mL. Zawiera minimalną dawkę obu składników działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa występującego w stężeniu około 2,5 χ 105 jednostek tworzących kolonie (JTK)/mL, co oznacza, że dawka ta redukuje o 99,9% liczbę komórek bakteryjnych, tj. do co najmniej 2,5 χ 102 JTK/mL.
Wynalazek opisano bliżej w przykładzie potwierdzającym efektywność mieszaniny i jej zastosowanie. W przykładzie opisano mieszaninę zawierającą lawson i sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym. Wykazano, że sam ten naftochinon nie działa na referencyjny szczep bakterii P. aeruginosa, tj. jego minimalne stężenie bakteriobójcze jest wyższe niż 512 μg/mL.
Fig. 1 pokazuje strukturę chemiczną lawsonu, tj. 2-hydroksy-1,4-naftochinonu.
Fig. 2 pokazuje zmiany minimalnych stężeń bakteriobójczych lawsonu (LAW) i preparatu nanocząstek srebra stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (Ag) zastosowanych jednocześnie wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Przykład: Znoszenie oporności Pseudomonas aeruginosa na 2-hydroksy-1,4-naftochinon za pomocą nanocząstek srebra.
W badaniach wykorzystano gotowe preparaty wybranych sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (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.
W badaniach wykorzystano komercyjnie dostępny wybrany związek 2-hydroksy-1,4-naftochinon, tj. lawson (Sigma Aldrich). Działanie bakteriobójcze nanocząstek srebra AgCwCOOH i lawsonu (Fig. 1) 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, co opisano poniżej.
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.
Przed dodaniem do pożywki lawsonu przygotowywano jego skoncentrowane roztwory w dimetylosulfotlenku (DMSO) zawierające 51,2 mg związku w 1 mL. W celu wykonania eksperymentu tak przygotowane roztwory dodawano do pożywki do końcowego stężenia 512 μg/mL, tj. w objętości 10 μL do 0,99 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 lawsonu 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 2-hydroksy-1,4-naftochinonu, tj. lawsonu, 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 χ MBC, 1 χ MBC, 0,5 χ MBC, 0,25 χ MBC, 0,125 χ MBC, 0,06 χ MBC i 0,03 χ MBC, gdzie MBC jest minimalnym stężeniem bakteriobójczym (MBC, ang. Minimal Bactericidal Concentration). 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 lawsonu, 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 lawsonu przygotowywano jego skoncentrowane roztwory w dimetylosulfotlenku (DMSO) zawierające 51,2 mg związku w 1 mL. W celu wykonania eksperymentu tak przygotowane roztwory dodawano do pożywki do końcowego stężenia 1024 μg/mL, tj. w objętości 20 μL do 0,98 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 lawsonu 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 χ 105 jednostek tworzących kolonie (JTK) w 1 mL. Inokulum otrzymywano przez rozcieńczenie 6-godzinnej hodowli bakteryjnej (CA-MHB, 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. Stężenie MBC definiowano jako najniższe stężenie czynnika redukujące w ciągu 24 godzin wyjściową liczbę JTK w dołku (ok. 2,5 χ 105 JTK/mL) o 99,9%, tj. o 3 logarytmy (ok. 2,5 χ* 102 JTK/mL).
Jak wskazano w Tabeli 1, lawson nie wykazuje aktywności bakteriobójczej wobec P. aeruginosa (MBC > 512 μg/mL). Niemniej jednak, zastosowanie lawsonu w połączeniu z nanocząstkami srebra AgCwCOOH (MBC = 8 μg Ag/mL) skutkowało uzyskaniem efektu bakteriobójczego przy jego stężeniu równym 8 μg/mL i stężeniu nanocząstek odpowiadającym 2 μg Ag/mL (Tabela 1, Fig. 2). Powyższe wyniki wskazują, że srebro efektywnie współdziała z lawsonem, tj. 2-hydroksy-1,4-naftochinonem, znosząc oporność P. aeruginosa na ten związek. Pozwala to osiągnąć efekt bakteriobójczy
PL 243213 Β1 mieszaniny przy znacząco zredukowanym stężeniu preparatu srebra (nawet do 75%) i stężeniu lawsonu do 8 pg/mL. Pozwala to na szeroki zakres możliwości modulowania aktywności biologicznej obu czynników oraz optymalizacji składu mieszaniny.
Tabela 1
Stężenia lawsonu (2-hydroksy-1,4-naftochinonu) i nanoczastek srebra w mieszaninach w pożywce CA-MHB warunkujące efekt bakteriobójczy wobec szczepu referencyjnego P. aeruginosa ATCC 27853
| Lawson (pg/mL) | AgCioCOOH (pg Ag/mL) |
| >512 | 0 |
| 512 | 2 |
| 256 | 2 |
| 128 | 2 |
| 64 | 2 |
| 32 | 2 |
| 16 | 2 |
| 8 | 2 |
| 8 | 4 |
| 0 | 8 |
AgCwCOOH - nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
Ag, jony srebra.
Claims (5)
1. Mieszanina zawierająca srebro i 1,4-naftochinon, znamienna tym, że zawiera działające w mieszaninie bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki nanoczastek srebra w stężeniu równym lub większym niż 4 pg Ag/mL i 2-hydroksy-1,4-naftochinonu w dawce równej lub większej niż 8 pg/mL.
2. Mieszanina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra.
3. Mieszanina według zastrz. 1-2, znamienna tym, że zawiera nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
4. Mieszanina według zastrz. 1-3, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
5. Mieszanina opisana w którymkolwiek zastrzeżeniu 1-4 do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie jako środek do zastosowania na skórę lub rany.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438526A PL243213B1 (pl) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438526A PL243213B1 (pl) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438526A1 PL438526A1 (pl) | 2022-06-27 |
| PL243213B1 true PL243213B1 (pl) | 2023-07-17 |
Family
ID=82164084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438526A PL243213B1 (pl) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243213B1 (pl) |
-
2021
- 2021-07-19 PL PL438526A patent/PL243213B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438526A1 (pl) | 2022-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zacchino et al. | Hybrid combinations containing natural products and antimicrobial drugs that interfere with bacterial and fungal biofilms | |
| Tiwana et al. | Use of specific combinations of the triphala plant component extracts to potentiate the inhibition of gastrointestinal bacterial growth | |
| Tayel et al. | Bioactivity and application of plant seeds’ extracts to fight resistant strains of Staphylococcus aureus | |
| Dzotam et al. | Antibacterial and Antibiotic‐Modifying Activity of Methanol Extracts from Six Cameroonian Food Plants against Multidrug‐Resistant Enteric Bacteria | |
| Issam et al. | Pharmacological synergism of bee venom and melittin with antibiotics and plant secondary metabolites against multi-drug resistant microbial pathogens | |
| Oskay et al. | Activity of some plant extracts against multi-drug resistant human pathogens | |
| Pereira et al. | Antibacterial activity and antibiotic modulating potential of the essential oil obtained from Eugenia jambolana in association with led lights | |
| Eman et al. | Evaluation of antibacterial activity of some non-steroidal anti-inflammatory drugs against Escherichia coli causing urinary tract infection | |
| da Cruz Nizer et al. | Pristimerin isolated from Salacia crassifolia (Mart. Ex. Schult.) G. Don.(Celastraceae) roots as a potential antibacterial agent against Staphylococcus aureus | |
| Köse | In vitro activity of carvacrol in combination with meropenem against carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae | |
| Abeydeera et al. | Harnessing the toxicity of dysregulated iron uptake for killing Staphylococcus aureus: reality or mirage? | |
| Ngwaneu et al. | Antibacterial and antibiotic-potentiation activity of Coffea arabica and six other Cameroonian edible plants against multidrug-resistant phenotypes | |
| Scaglione et al. | Antimicrobial efficacy of Punica granatum Lythraceae peel extract against pathogens belonging to the ESKAPE group | |
| 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 | |
| Chanthaboury et al. | Antimicrobial properties of Ocimum species: An in vitro study | |
| Ekamgue et al. | Exploring Mangifera indica (Anacardiaceae) leaf and bark methanol extracts as potential adjuvant therapy in the management of multidrug-resistant Staphylococcus aureus | |
| Panthong et al. | Bactericidal Effect and Anti‐Inflammatory Activity of Cassia garettiana Heartwood Extract | |
| Dumlupinar et al. | Synergy between Pelargonium endlicherianum essential oil and conventional antibiotics against Neisseria meningitidis and Haemophilus influenzae | |
| Sayed et al. | Antibacterial activities of six medicinal plants used traditionally by Saudi people to treat common diseases | |
| PL243213B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Cock | Grevillea juncifolia Hook. and Grevillea robusta A. Cunn. Ex. R. Br. Methanolic Leaf and Flower Extracts Inhibit the Growth of Gram Positive and Gram Negative Bacteria | |
| Trojanowska et al. | Activity of thyme oil (" Oleum Thymi") against multidrug-resistant" Acinetobacter baumannii" and" Pseudomonas aeruginosa" | |
| PL243941B1 (pl) | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie | |
| Ramfol et al. | The interactive effects of medicinal dyes with conventional antimicrobials against skin pathogens | |
| Zai et al. | The interactive antimicrobial activities of selected South African Terminalia spp. extracts in combination with conventional antibiotics against methicillin and β-lactam resistant pathogens |