PL245017B1 - 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
- PL245017B1 PL245017B1 PL437519A PL43751921A PL245017B1 PL 245017 B1 PL245017 B1 PL 245017B1 PL 437519 A PL437519 A PL 437519A PL 43751921 A PL43751921 A PL 43751921A PL 245017 B1 PL245017 B1 PL 245017B1
- 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 53
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims description 21
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 title claims description 14
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 title claims description 14
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 title 1
- MJVAVZPDRWSRRC-UHFFFAOYSA-N Menadione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C)=CC(=O)C2=C1 MJVAVZPDRWSRRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims abstract description 7
- GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 11-mercaptoundecanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCCCS GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011652 vitamin K3 Substances 0.000 abstract description 22
- 235000012711 vitamin K3 Nutrition 0.000 abstract description 22
- 229940041603 vitamin k 3 Drugs 0.000 abstract description 22
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 abstract description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 19
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 150000000191 1,4-naphthoquinones Chemical class 0.000 description 7
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- -1 11-mercaptoundecyl Chemical group 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 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
- 241000894006 Bacteria Species 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
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 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
- LHPOSZYLQOYNDN-UHFFFAOYSA-N 3-chloro-5-hydroxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C)=C(Cl)C(=O)C2=C1O LHPOSZYLQOYNDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010048038 Wound infection Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- VCMMXZQDRFWYSE-UHFFFAOYSA-N plumbagin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C)=CC(=O)C2=C1O VCMMXZQDRFWYSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 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
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 239000006150 trypticase soy agar Substances 0.000 description 2
- 125000000182 1,4-naphthoquinonyl group Chemical group C1(C(=CC(C2=CC=CC=C12)=O)*)=O 0.000 description 1
- KILMMLMKSQWMTN-UHFFFAOYSA-N 4,8-dihydroxy-3-methylnaphthalene-1,2-dione Chemical compound C1=CC(O)=C2C(=O)C(=O)C(C)=C(O)C2=C1 KILMMLMKSQWMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 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
- 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
- 206010034133 Pathogen resistance Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000003115 checkerboard titration Methods 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 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
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000036457 multidrug resistance Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 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
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 229930193570 plumbagine Natural products 0.000 description 1
- 230000001374 post-anti-biotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 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
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- SLCWLLVFKQHEIN-UHFFFAOYSA-N trimethyl(11-sulfanylundecyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCCCCCCCCCS SLCWLLVFKQHEIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001018 virulence Effects 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
- A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
- A61P31/04—Antibacterial agents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oncology (AREA)
- Communicable Diseases (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy właściwości bakteriobójczych mieszaniny nanocząstek srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinonu, zwanego menadionem wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa. Wynalazek dotyczy również medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa oraz zastosowania tej mieszaniny jako środka o działaniu przeciwbakteryjnym do stosowania zewnętrznie, tj. na skórę lub rany. Mieszanina według wynalazku zawiera nanocząstki srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinon, zwany menadionem. Wykazany mechanizm oddziaływań nanocząstek srebra i menadionu stanowi zjawisko o wysokim potencjale do zwalczania jednego z najgroźniejszych patogenów bakteryjnych człowieka — P. aeruginosa.
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych wybranego naftochinonu, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa za pomocą nanocząstek srebra, a tym samym za pomocą mieszaniny tych czynników. Wynalazek dotyczy również medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa oraz zastosowania tej mieszaniny 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 [1,2].
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 [3]. 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 [4]. Poza antybiotykami, w terapiach ran oparzeniowych z dużym powodzeniem stosowane jest srebro jonowe, tj. azotan srebra i sulfadiazyna srebra [5]. Niemniej jednak, coraz częściej obserwowane jest zjawisko nabywania oporności na preparaty zawierające srebro przez patogeny infekujące rany [6]. Niezbędne jest więc opracowanie strategii umożliwiających opóźnienie lub zniesienie wykształcania bakteryjnej oporności oraz rozszerzenie możliwości terapeutycznych.
Znane jest działanie pewnych wybranych związków chemicznych z grupy 1,4-naftochinonów wobec niektórych bakterii gram-dodatnich i grzybów [7]. 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 dla niektórych związków z grupy 1,4-naftochinonów [3].
Wiele danych literaturowych [8, 9] ujawnia informacje o srebrze w postaci jonowej lub w postaci nanocząstek jako środku bakteriobójczego. Nie opisano dodatku naftochinonu, który, jak okazało się według prac nad wynalazkiem stanowi istotny komponent warunkujący ulepszoną skuteczność preparatu w porównaniu do preparatów zawierających wyłącznie srebro.
W publikacji [10] opisano wysoko zmodyfikowane pochodne naftochinonów, tzn. strukturę naftochinonu zmodyfikowaną znacząco na różne sposoby, dodając do niego wiele pierścieni fenolowych i innych grup chemicznych, co znacząco zmienia charakter chemiczny i właściwości biologiczne powstałych substancji. Wśród wyników badań aktywności przeciwbakteryjnej związków 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 2-metylo-1,4-naftochinonu. Co więcej, najniższym stężeniem hamującym charakteryzowały się wyłącznie dwa związki, a znakomita większość badanych pochodnych naftochinonów działała hamująco w stężeniu 250-500 μg/mL. Należy podkreślić, że stężenia powyżej 250 mg/L są stężeniami na granicy rozpuszczalności naftochinonów w pożywce mikrobiologicznej. Opublikowano w inne stężenie hamujące, tj. MIC, w większości przypadków stężeniem niższym niż stężenie bakteriobójcze, 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. Tym samym, publikacja nie potwierdza aktywności 1,4-naftochinonów, w tym 2-metylo-1,4-naftochinonu, wobec P. aeruginosa.
W publikacji [11] ujawniono mieszaninę naftochinonów i nanocząstek srebra. Niemniej jednak mieszanina wskazana w publikacji różni się zasadniczo od mieszaniny stanowiącej wynalazek. Mieszanina jest do zastosowania wobec innej bakterii niż wynalazek, który jest patogenem opornym na naftochinony w odróżnieniu od wrażliwego S. aureus tj. nie działa na niego maksymalna możliwa do zastosowania dawka 512 μg/m. Nie opisano połączenia z nanocząstkami srebra stabilizowanymi kwasem 11-merkaptoundecylowym, a chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowy. W publikacji nie wskazano również mieszaniny 2-metylo-1,4-naftochinonu i nanocząstek srebra, a jedynie mieszaniny plumbaginy lub 3-chloroplumbaginy oraz nieaktywną mieszaninę droseronu.
Nie opisano zatem mieszaniny srebra oraz wybranego według wynalazku dużej grupy związków tj. naftochinonu i nie jest też znane działanie tej wybranej według wynalazku 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 z wybranej grupy 1,4-naftochinonów oraz drugi składnik, tj. cząstki srebra.
Tak dobrana kompozycja stanowi mieszaninę wykazującą oczekiwane działanie bakteriobójcze wobec Pseudomonas aeruginosa opornego na ten 1,4-naftochinon. Wynalazek dotyczy zatem również sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych 2-metylo-1,4-naftochinonu, tj. menadionu, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa, za pomocą srebra, zwłaszcza w formie nanocząstek srebra. Według wynalazku mieszanina zawiera działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa dawkę srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinonu zwanego menadionem.
Według wynalazku zatem, mieszanina zawiera działające bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinonu przy czym 2-metylo-1,4-naftochinon jest w mieszaninie w dawce równej lub większej niż 8 μg/mL, a nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym są w stężeniu równym lub większym niż 2 μg Ag/mL.
Korzystnie, zawiera sferyczne nanocząstki srebra. Korzystnie, zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
Wynalazek dotyczy również medycznego zastosowania tej mieszaniny czyli do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie 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-metylo-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 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 zastosowanie. W przykładzie opisano mieszaninę zawierającą menadion 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 MBC jest wyższe niż 512 μg/mL.
Fig. 1 pokazuje strukturę chemiczną menadionu, tj. 2-metylo-1,4-naftochinonu.
Fig. 2 pokazuje zmiany minimalnych stężeń bakteriobójczych menadionu (MND) i preparatu nanocząstek srebra stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgC10COOH) zastosowanych jednocześnie wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Przykład: Znoszenie oporności Pseudomonas aeruginosa na 2-metylo-1,4-naftochinon za pomocą nanocząstek srebra.
W badaniach wykorzystano gotowy preparaty wybranych sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowy (AgC10COOH) 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-metylo-1,4-naftochinon, tj. menadion (Sigma Aldrich). Działanie bakteriobójcze nanocząstek srebra AgCioCOOH i menadionu (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 suplementówanej 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.
W przypadku menadionu przed dodaniem do pożywki przygotowywano jej 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 AgC10COOH i roztworów menadionu 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-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, 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 menadionu, 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 menadionu przygotowywano jej 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 menadionu 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. Stężenie MBC definiowano jako
PL 245017 Β1 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 χ 102 JTK/mL).
Jak wskazano w Tabeli 1, menadion nie wykazuje aktywności bakteriobójczej wobec P. aeruginosa (MBC >512 μg/mL). Niemniej jednak, zastosowanie menadionu w połączeniu z nanocząstkami srebra AgCioCOOH (MBC = 8 μg Ag/mL) skutkowało uzyskaniem efektu bakteriobójczego przy jej 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 menadionem, tj. 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 menadionu do 8 μg/mL. Pozwala to na szeroki zakres możliwości modulowania aktywności biologicznej obu czynników oraz optymalizacji składu mieszaniny.
Tabela 1. Stężenia menadionu (2-metylo-1,4-naftochinonu) i nanocząstek srebra w mieszaninach w pożywce CA-MHB warunkujące efekt bakteriobójczy wobec szczepu referencyjnego
P. aeruginosa ATCC 27853.
| Menadion (pg/mL) | AgCioCOOH (pg Ag/mL) |
| >512 | 0 |
| 512 | 0,5 |
| 256 | 1 |
| 128 | 2 |
| 64 | 2 |
| 32 | 2 |
| 16 | 2 |
| 8 | 2 |
| 8 | 4 |
| 0 | 8 |
AgCioCOOH - nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
Ag, jony srebra.
Mieszanina zawierająca nanocząstki srebra naftochinon, znamienna tym, że zawiera działające bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinonu przy czym 2-metylo-1,4-naftochinon jest w mieszaninie w dawce równej lub większej niż 8 μg/mL, a nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym są w stężeniu równym lub większym niż 2 μg Ag/mL. 2. Mieszanina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra. 3. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm. 4. Mieszanina opisana w którymkolwiek zastrzeżeniu 1-3 do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie do zastosowania na skórę lub rany.
Stan techniki
1. CDC, Antibiotic Resistance Threats in the United States, 2019. 2019, U.S. Department of Health and Human Services: Atlanta, GA.
2. WHO, 2019. ANTIBACTERIAL AGENTS IN CLINICAL DEVELOPMENT: an analysis of the antibacterial clinical development pipeline. 2019, WHO: Geneva, Switzerland.
3. 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.
4. Church, D. i in. Burn wound infections. Clin Microbiol Rev, 2006. 19(2): p. 403-34.
5. 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.
6. 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.
7. Widhalm J.R. i Rhodes D. Biosynthesis and molecular actions of specialized 1,4-na- phthoquinone natural products produced by horticultural plants. Hortic Res, 2016, 3: 16046.
8. CN103622995
9. R. Salomoni et al. Antibacterial effect of silver nanoparticles in Pseudomonas aeruginosa. Nanotechnol Sci Appl. 2017; 10: 115 121,2017.
10. R. Ravichandiran et al ''1,4-Naphthoquinone Analogues: Potent Antibacterial Agents and Mode of Action Evaluation, Molecules 2019 Apr 11; 24(7):1437.
11. M. Krychowiak et al Combination of Silver Nanoparticles and Drosera binata Extract as a Possible Alternative for Antibiotic Treatment of Burn Wound Infections Caused by Resistant Staphylococcus aureus”. PloS One 2014 Dec 31; 9(12).
Claims (4)
1. Mieszanina zawierająca nanocząstki srebra i naftochinon, znamienna tym, że zawiera działające bakteriobójczo wobec Pseudomonas aeruginosa dawki srebra oraz 2-metylo-1,4-naftochinonu przy czym 2-metylo-1,4-naftochinon jest w mieszaninie w dawce równej lub większej niż 8 μg/mL, a nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym są w stężeniu równym lub większym niż 2 μg Ag/mL.
2. Mieszanina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra.
3. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
4. Mieszanina opisana w którymkolwiek zastrzeżeniu 1-3 do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie do zastosowania na skórę lub rany.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437519A PL245017B1 (pl) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| PL437519A PL245017B1 (pl) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437519A1 PL437519A1 (pl) | 2022-04-11 |
| PL245017B1 true PL245017B1 (pl) | 2024-04-22 |
Family
ID=81076656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437519A PL245017B1 (pl) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245017B1 (pl) |
-
2021
- 2021-04-08 PL PL437519A patent/PL245017B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL437519A1 (pl) | 2022-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miladi et al. | Synergistic effect of eugenol, carvacrol, thymol, p-cymene and γ-terpinene on inhibition of drug resistance and biofilm formation of oral bacteria | |
| Petrus et al. | A study on the minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of Nano Colloidal Silver on food-borne pathogens. | |
| Oskay et al. | Activity of some plant extracts against multi-drug resistant human pathogens | |
| Pérez-Laguna et al. | Antimicrobial photodynamic activity of Rose Bengal, alone or in combination with Gentamicin, against planktonic and biofilm Staphylococcus aureus | |
| Moon et al. | In vitro effects of N-acetyl cysteine alone and in combination with antibiotics on Prevotella intermedia | |
| Narayanan et al. | Inactivation of Acinetobacter baumannii biofilms on polystyrene, stainless steel, and urinary catheters by octenidine dihydrochloride | |
| Thirapanmethee et al. | Cinnamaldehyde: A plant-derived antimicrobial for overcoming multidrug-resistant Acinetobacter baumannii infection | |
| Köse | In vitro activity of carvacrol in combination with meropenem against carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae | |
| Salman | Evaluation and comparison the antibacterial activity of silver nano particles (AgNPs) and silver nitrate (AgNO3) on some pathogenic bacteria | |
| Abeydeera et al. | Harnessing the toxicity of dysregulated iron uptake for killing Staphylococcus aureus: reality or mirage? | |
| Khan et al. | Current and emergent control strategies for medical biofilms | |
| Banerjee et al. | Bactericidal efficacy of low dose gaseous ozone against clinically relevant multidrug-resistant bacteria | |
| Sudha et al. | Antibiofilm analysis, synergistic potential and biocompatibility evaluation of a bacteriocin from Bacillus subtilis (MK733983) | |
| Biswas et al. | Vitamin D3 potentiates antimicrobial and antibiofilm activities of streptomycin and thymoquinone against Pseudomonas aeruginosa | |
| PL245017B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Phasaludeen et al. | Citric acid plays a dual ‘synergistic/antagonistic’role with antibiotics in multidrug-resistant Salmonella Typhimurium | |
| PL243941B1 (pl) | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie | |
| PL242507B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Fletcher et al. | Inhibition of coagulase activity and growth of Staphylococcus aureus by garlic extracts | |
| CN115969824B (zh) | 紫草萘醌衍生物及其与抗生素联用在制备治疗细菌感染疾病药物中的用途 | |
| RU2672869C1 (ru) | Антибактериальное средство на основе бактериофага | |
| PL243213B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Raheem et al. | Antibacterial action of Silver Nanoparticles against Staphylococcus aureus Isolated from wound infection | |
| PL245203B1 (pl) | Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Vuletić et al. | New insights into the underlying mechanism involved in the Frangula alnus antivirulence potential directed toward Staphylococcus aureus |