PL245203B1 - Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa - Google Patents

Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa Download PDF

Info

Publication number
PL245203B1
PL245203B1 PL437062A PL43706221A PL245203B1 PL 245203 B1 PL245203 B1 PL 245203B1 PL 437062 A PL437062 A PL 437062A PL 43706221 A PL43706221 A PL 43706221A PL 245203 B1 PL245203 B1 PL 245203B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
silver
plumbagin
nanoparticles
concentration
naphthoquinone
Prior art date
Application number
PL437062A
Other languages
English (en)
Other versions
PL437062A1 (pl
Inventor
Marta Krychowiak-Maśnicka
Aleksandra Królicka
Aleksandra Bielicka-Giełdoń
Original Assignee
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 Univ Gdanski filed Critical Univ Gdanski
Priority to PL437062A priority Critical patent/PL245203B1/pl
Publication of PL437062A1 publication Critical patent/PL437062A1/pl
Publication of PL245203B1 publication Critical patent/PL245203B1/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)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Wynalazek dotyczy mieszaniny zawierającej działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa dawkę soli srebra lub nanocząstek srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu, zaś srebro jest w postaci soli lub nanocząstek i dotyczy zastosowania jej jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa, zwłaszcza do zastosowania na skórę lub rany.

Description

Wynalazek dotyczy sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu, zwanego plumbaginą, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa za pomocą srebra formie jonowej lub nanocząstek srebra, a tym samym za pomocą mieszaniny tych czynników. Wynalazek dotyczy zatem medycznego zastosowania mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa.
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 postantybiotykowej 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.
Niniejszy wynalazek opiera się na zjawisku przywrócenia wrażliwości opornych komórek mikroorganizmu na cząsteczki związku chemicznego dzięki zastosowaniu drugiego czynnika pełniącego funkcję substancji uwrażliwiającej.
Znane jest działanie związków z grupy 1,4-naftochinonów wobec bakterii gram-dodatnich i grzybów [7]. Niemniej jednak, bakterie gram-ujemne wykazują umiarkowaną oporność na 1,4-naftochinony, w tym 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon lub pozostają na nie całkowicie oporne jak w przypadku P. aeruginosa [3].
W publikacji R. BANASIUK, ET AL: CARNIVOROUS PLANTS USED FOR GREEN SYNTHESIS OF SILVER NANOPARTICLES WITH BROAD-SPECTRUM ANTIMICROBIAL ACTIVITY; ARABIAN JOURNAL OF CHEMISTRY; VOLUME 13, ISSUE 1,2020, PAGES 1415-1428 opisano wykorzystanie ekstraktu zawierającego między innymi plumbaginę do syntezy nanocząstek srebra. Wyniki przedstawione pokazują przyłączenie związków fenolowych, do których należą m. in. naftochinony, do powierzchni nanocząstek.
W publikacji Sajan, D., Kuruvilla, T., Laladhas, K.P. et al. Surface-enhanced Raman scattering and DFT theoretical studies on the adsorption behavior of plumbagin on silver nanoparticles. Indian J Phys 85, 477-484 (2011) opisano raport badań nad bezpośrednim oddziaływaniem plumbaginy i nanocząstek srebra i istnienie koniugatów, czy kompleksów nanocząstek i plumbagina. W literaturze istnieje wiele doniesień o aktywności srebra wobec bakterii, w tym wobec P. aeruginosa np. w Bjarnsholt T, Kirketerp-M0ller K, Kristiansen S, Phipps R, Nielsen AK, Jensen P0, H0iby N, Givskov M. Silver against Pseudomonas aeruginosa biofilms. APMIS. 2007 Aug; 115(8):921-8. doi: 10.1111/j.1600-0463.2007.apm_646.x.
Publikacja H. OGIHARA, et al.: Antimicrobial Activity of the Carnivorous Plant Dionaea muscipula Against Food-Related Pathogenic and Putrefactive Bacteria ; Biocontrol Science, 2013, Vol. 18, No. 3, 151-155 opisuje aktywność ekstraktów z tkanek Dionaea muscipula stanowiących mieszaniny różnych związków w tych tkankach syntetyzowanych - nie opisano jednakże analiz w kierunku ustalenia aktywności czystego związku, a jedynie jego obecność w badanych ekstraktach oraz aktywność tych ekstraktów m. in. wobec P. aeruginosa.
W publikacja George 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 znajdują się wyniki analiz aktywności plumbaginy, tj. czystego związku, wobec dwóch szczepów P. aeruginosa, które stwierdzają brak takiej aktywności. Dane zawarte w publikacji wskazują, że minimalne stężenie hamujące (MIC) plumbaginy jest wyższe niż 500 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.
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 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu, tj. plumbaginy, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa , za pomocą srebra w formie jonowej lub nanocząstek srebra. Wynalazek dotyczy medycznego zastosowania tej mieszaniny do zwalczania P. aeruginosa czyli do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa redukujące liczbę komórek bakteryjnych. Mieszanina według wynalazku zawiera albo sole srebra albo nanocząstki srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon, zwany plumbaginą. Czynnikiem aktywnym w przypadku obu rodzajów preparatów srebra są jony srebra, ale odmienna jest forma ich zastosowania w mieszaninie. Istotą wynalazku jest to, że w mieszaninie 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon jest w dawce równej lub większej niż 8 μg/mL zaś stężenie soli lub nanocząstek srebra wynosi 1 μg Ag/mL lub jest większe niż 1 μg Ag/m. Wykazany mechanizm oddziaływań srebra i wybranego 1,4-naftochinonu (plumbaginy) stanowi specyficzne zjawisko o wysokim potencjale do zwalczania jednego z najgroźniejszych patogenów bakteryjnych człowieka - P. aeruginosa.
Korzystnie, wynalazek dotyczy 7 odmian mieszaniny tj.: zawiera plumbaginę i jeden z preparatów srebra, tj. sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym lub azotan srebra lub sulfadiazynę srebra lub sferyczne nanocząstki srebra o ś redniej wielkości 5 nm stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane cytrynianem sodu lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane poliwinylopirolidonem.
W przykładzie wynalazku 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 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 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.
Przy obniżonym stężeniu komórek P. aeruginosa, tj. około 1 χ 104 JTK/mL, minimalna efektywna dawka składników w mieszaninie, tj. dawka hamująca wzrost drobnoustrojów lub redukująca liczbę komórek bakteryjnych w stosunku do ich liczby początkowej, wynosi równo lub więcej niż 1 μg Ag/mL sferycznych nanocząstek srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym oraz równo lub więcej niż 8 μg/mL 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu.
Zamiast sferycznych nanocząstek srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym mieszanina może zawierać azotan srebra lub sulfadiazynę srebra lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane cytrynianem sodu lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane poliwinylopirolidonem.
Wykazano aktywność przeciwbakteryjną mieszaniny wobec wielu szczepów P. aeruginosa, w tym izolatów klinicznych opornych na antybiotyki, hamując ich wzrost. Mieszanina zawierająca aktywne bakteriobójczo wobec P. aeruginosa stężenie srebra w postaci soli lub nanocząstek srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon ma zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa. Literatura cytowana powyżej :
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. 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.
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-naphthoquinone natural products produced by horticultural plants. Hortic Res, 2016, 3: 16046.
Wynalazek opisano bliżej w przykładach potwierdzających efektywność mieszanin i zastosowanie i na rysunku:
Fig. 1. Struktura chemiczna plumbaginy, tj. 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu.
Fig. 2. Zmiany minimalnych stężeń bakteriobójczych plumbaginy i preparatu nanocząstek srebra stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgC10COOH) zastosowanych jednocześnie wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Fig. 3. Wzrost P. aeruginosa ATCC 27853: A) w hodowli bez dodatku plumbaginy przed inkubacją, B) w hodowli bez dodatku plumbaginy po 24 godzinach w 37°C, C) w hodowli traktowanej plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, D) w hodowli traktowanej plumbaginą w stężeniu 512 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C.
Fig. 4. Wzrost P. aeruginosa ATCC 27853: A) w hodowli traktowanej azotanem srebra w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, B) w hodowli traktowanej azotanem srebra w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, C) w hodowli traktowanej sulfadiazyną srebra w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, D) w hodowli traktowanej sulfadiazyną srebra w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C.
Fig. 5. Wzrost P. aeruginosa ATCC 27853: A) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra stabilizowanymi chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym (AgCuNMes) w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, B) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra AgCuNMes w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, C) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra stabilizowanymi kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgC10COOH) w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, D) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra AgC10COOH w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, E) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra stabilizowanymi eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego (AgCnEGaOH) w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, F) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra AgCnEGaOH w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C.
Fig. 6. Wzrost P. aeruginosa ATCC 27853: A) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra stabilizowanymi cytrynianem (AgCit) w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, B) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra AgCit w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, C) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra stabilizowanymi poliwinylopirolidonem (AgPVP) w stężeniu 1 μg Ag/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C, D) w hodowli traktowanej nanocząstkami srebra AgPVP w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginą w stężeniu 8 μg/mL po 24 godzinach inkubacji w 37°C.
Fig. 7. Potencjał mieszanin plumbaginy (8 μg/mL) i preparatów zawierających srebro (1 μg Ag/mL) do hamowania wzrostu szczepu referencyjnego ATCC 27853 oraz trzech izolatów klinicznych P. aeruginosa opornych na antybiotyki (409, 1430, 3926). Poszczególne panele wskazują następujący sposób traktowania hodowli bakteryjnych: A) hodowle nietraktowane - kontrola, B) plumbagina + azotan srebra, C) plumbagina + nanocząstki AgCnNMe3, D) plumbagina + nanocząstki AgC10COOH, E) plumbagina + nanocząstki AgCnEG3OH, F) plumbagina + nanocząstki AgCit, G) plumbagina + nanocząstki AgPVP. Oś Y: wartość absorbancji przy długości fali 600 nm; oś X: czas (godziny).
Fig. 8. Potencjał mieszanin plumbaginy (8 μg/mL) i preparatów zawierających srebro (1 μg Ag/mL) do hamowania wzrostu szczepu laboratoryjnego PA14 oraz trzech izolatów klinicznych P. aeruginosa opornych na antybiotyki (2642, 2721,3109). Poszczególne panele wskazują następujący sposób traktowania hodowli bakteryjnych: A) hodowle nietraktowane - kontrola, B) plumbagina + azotan srebra, C) plumbagina + nanocząstki AgCnNMe3, D) plumbagina + nanocząstki AgC:COOH, E) plumbagina + nanocząstki AgCnEG3OH, F) plumbagina + nanocząstki AgCit, G) plumbagina + nanocząstki AgPVP. Oś Y: wartość absorbancji przy długości fali 600 nm; oś X: czas (godziny).
W przykładzie 1 opisano mieszaninę zawierającą plumbaginę i sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
W przykładzie 2 opisano mieszaninę plumbaginy i azotan srebra lub sulfadiazyny srebra lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane cytrynianem sodu lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane poliwinylopirolidonem.
W przykładzie 3 opisano mieszaninę plumbaginy i azotan srebra lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane cytrynianem sodu lub sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm stabilizowane poliwinylopirolidonem poza sulfadiazyną srebra.
Przykład 1: Znoszenie oporności Pseudomonasaeruginosa na 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon za pomocą nanocząstek srebra.
W początkowych etapach badań jako źródło srebra wykorzystano preparaty sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (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. Działanie bakteriobójcze nanocząstek srebra AgC10COOH i plumbaginy (Sigma Aldrich) 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 srebr a (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 plumbaginy (Fig. 1) 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
AgCioCOOH i roztworów plumbaginy w pożywce pobierano po 100 μL i przenoszono do studzienek 96-dołkowej płytki mikrotestowej do badania aktywności bakteriobójczej poszczególnych czynników. W procedurze badania interakcji preparatów zawierających srebro i 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon 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 niewykazujących aktywności bakteriobójczej, tak jak ma to miejsce w przypadku plumbaginy, 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 preparatu 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 plumbaginy 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 plumbaginy 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 (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, 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, plumbagina 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 4 μg Ag/mL (Tabela 1, Fig. 2). Powyższe wyniki wskazują, że srebro efektywnie współdziała z plumbaginą, tj. 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 plumbaginy do 16 μg/mL. Pozwala to na szeroki zakres możliwości modulowania aktywności biologicznej obu czynników oraz optymalizacji składu mieszaniny.
PL 245203 Β1
Tabela 1
Stężenia plumbaginy (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.
Plumbagina (pg/mL) AgCwCOOH (pg Ag/mL)
> 512 0
512 0,25
512 0,5
256 1
128 1
64 2
32 4
16 4
0 8
AgCioCOOH - nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym.
Ag, jony srebra.
Przykład 2: Mieszaniny plumbaginy i zróżnicowanych preparatów zawierających srebro jako efektywne preparaty bakteriobójcze wobec P. aeruginosa.
W celu ustalenia potencjału innych źródeł srebra do aktywacji działania bakteriobójczego plumbaginy wykorzystano szeroki zakres zróżnicowanych preparatów (Tabela 2), tj. sole srebra stosowane w terapii ran oparzeniowych, tj. azotan srebra (Sigma Aldrich) i sulfadiazynę srebra (Sigma Aldrich) oraz komercyjnie dostępne preparaty sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) o zróżnicowanej powierzchni. Jako model do badań wybrano AgNPs o średniej wielkości rdzenia metalicznego około 5 nm, ze względu na odwrotnie proporcjonalną zależność wielkości nanostruktur i ich aktywności, którą opisano m. in. w: Martinez-Castanon GA, Nino-Martinez N, Martinez-Gutierrez F, Martinez-Mendoza JR i Ruiz F. Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles with different sizes. J Nano Res 2008, 10 (8): 1343-1348. W przykładzie wykorzystano nanocząstki srebra dwóch niezależnych producentów: i) Prochimia Surfaces Sp. z o.o., tj. AgNPs stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym (AgCuNMes), AgNPs stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym (AgCioCOOH) oraz AgNPs stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu Metylenowego (AgCnEGsOH), ii) Nanocomposix, tj. AgNPs stabilizowane cytrynianem sodu (AgCit) i AgNPs stabilizowane poliwinylopirolidonem (AgPVP). Sole srebra rozpuszczano w jałowej wodzie destylowanej do stężenia 1 mg Ag/mL. W przypadku preparatów AgNPs korzystano bezpośrednio z zawiesin nanocząstek w wodzie dostarczanych przez producenta. Tak szeroki zakres źródła srebra, a w tym zróżnicowanie czynników stabilizujących powierzchnię nanocząstek, miał na celu zbadanie specyficzności oddziaływań srebra i plumbaginy w zależności od właściwości zastosowanego preparatu.
W pierwszej kolejności ustalono zawartość jonów srebra w preparatach AgNPs w celu normalizacji ich stężenia do stężenia srebra za pomocą ICP-OES według metodyki opisanej w Przykładzie 1. W przypadku soli srebra stężenie jonów srebra obliczono na postawie stężenia molowego związków. Następnie wykorzystując metodę mikrorozcieńczeń pożywki opisaną w Przykładzie 1 ustalono stężenia MBC wszystkich preparatów wobec referencyjnego szczepu P. aeruginosa ATCC 27853 uwzględniając zawartość jonów srebra w preparacie ^g Ag/mL). Jak wskazują wyniki przedstawione w Tabeli 2, zastosowane sole srebra wykazywały taką samą aktywność przeciwbakteryjną (MBC = 2 μg Ag/mL). Pomiędzy preparatami nanocząstek srebra różniących się czynnikiem stabilizującym ich powierzchnię obserwowano różnice w aktywności, tj. stężenie MBC wynosiło od 2 do 32 μg Ag/mL. Następnie zbadano efektywność bakteriobójczą wymienionych preparatów srebra w połączeniu z plumbaginą, tj. 5-hydroksy-3-metylo-1,4-naftochinonem.
Sposób przygotowania mieszaniny
Przygotowano następujące roztwory i mieszaniny robocze badanych czynników w pożywce CA-MHB: i) roztwory plumbaginy o stężeniu 16 μg/mL przygotowane poprzez dodanie do 10 mL pożywki mikrobiologicznej zatężonego roztworu tego 1,4-naftochinonu (51,2 mg/mL) w DMSO w objętości 3,125 μL, ii) roztwory plumbaginy o stężeniu 512 μg/mL przygotowane poprzez dodanie do 9,9 mL pożywki mikrobiologicznej 100 μL zatężonego roztworu tego 1,4-naftochinonu (51,2 mg/mL) w DMSO, iii) roztwory lub mieszaniny preparatów zawierających srebro w stężeniu 2 μg Ag/mL uwzględniając ustaloną uprzednio zawartość srebra w wyjściowych roztworach i zawiesinach. Tak przygotowane robocze roztwory i mieszaniny dodawano do dołków na 96-dołkowej płytce mikrotestowej jak opisano poniżej:
a) dodawano 50 μL roztworu zawierającego 16 μg/mL plumbaginy i uzupełniano 50 μL pożywki CA-MHB uzyskując 100 μL pożywki zawierającą plumbaginę w stężeniu 8 μg/mL,
b) dodawano 100 μL roztworu zawierającego 512 μg/mL plumbaginy, c) łączono ze sobą roztwory lub mieszaniny poszczególnych źródeł srebra w pożywce zawierające μg Ag/mL i roztwory plumbaginy o stężeniu 16 μg/mL w pożywce poprzez dodanie 50 μL każdego z nich do dołków płytki mikrotestowej, uzyskując 100 μL pożywki zawierające srebro w stężeniu 1 μg Ag/mL i plumbaginę w stężeniu 8 μg/mL,
d) dodawano 50 μL roztworu lub mieszaniny badanego źródła srebra zawierające 2 μg Ag/mL i uzupełniano 50 μL pożywki CA-MHB uzyskując 100 μL pożywki zawierającej srebro w stężeniu 1 μg Ag/mL.
Do dołków wyznaczonych jako kontrola w postaci nietraktowanych mieszaniną komórek bakteryjnych dodawano 100 μL pożywki CA-MHB. Następnie dołki płytki mikrotestowej uzupełniano inokulum bakteryjnym w objętości 10 μL do finalnego stężenia ok. 1 χ 104 JTK/mL. Inokulum uzyskiwano z 6-godzinnej hodowli bakteryjnej w CA-MHB (37°C, 150 rpm) przez jej rozcieńczenie w świeżej pożywce do 0,5 McFarlanda (Densimeter, Brno) i ponownie 100-krotne rozcieńczenie w świeżej pożywce. Po 24 godzinach inkubacji w 37°C wykonywano po cztery następujące po sobie 10-krotne rozcieńczenia zawartość dołków w jałowej soli fizjologicznej (0,85% NaCl). Następnie z przygotowanych zawiesin pobierano po 90 μL i wysiewano na agar odżywczy TSA (BTL Polska Sp. z o.o.). Po 24 godzinach (37°C) fotografowano kolonie bakteryjne pojawiające się na pożywce agarowej.
Uzyskane wyniki wskazały, że bakterie nietraktowane srebrem, plumbaginą (5-hydroksy-3-metylo-1,4-naftochinonem) lub ich mieszaniną (Fig. 3A) wykazują wzrost po 24 godzinach i dochodzi do zwiększania liczby jednostek tworzących kolonie (JTK) na agarze odżywczym TSA (Fig. 3B). Również w przypadku plumbaginy w stężeniu 8 μg/mL oraz 512 μg/mL po 24 godzinach zwiększała się liczba JTK (Fig. 3C oraz Fig. 3D), co potwierdza brak aktywności bakteriobójczej tego 1,4-naftochinonu wobec P. aeuruginosa. Sole srebra, tj. azotan srebra i sulfadiazyna srebra, zastosowane indywidualnie w stężeniu 1 μg Ag/mL redukowały stukrotnie (o 2 logarytmy dziesiętne) liczbę JTK (Fig. 4A i 4C) w porównaniu do ich wyjściowej zawartości w nietraktowanej kontroli (Fig. 3A). Dodatek plumbaginy w stężeniu 8 μg/mL wzmocnił aktywność bakteriobójczą obu soli srebra prowadząc do eliminacji wszystkich komórek bakteryjnych (Fig. 4B) lub znaczącą redukcję ich liczby (Fig. 4D). W przypadku preparatów nanocząstek srebra zakupionych z Prochimia Surfaces SP. z o.o. (Fig. 5) zastosowanych w stężeniu 1 μg Ag/mL obserwowano zróżnicowany potencjał do redukcji liczby JTK na agarze odżywczym TSA (Fig. 5A, Fig. 5C i Fig. 5E) proporcjonalny do stężenia MBC wyznaczonego uprzednio dla tych preparatów (Tabela 2). W zastosowanej dawce nanocząstki AgCnNMe3 (MBC = 32 μg Ag/mL) nie wykazały efektu bakteriobójczego i nie obserwowano redukcji liczby JTK (Fig. 5A). Z kolei nanocząstki AgC10COOH (MBC = 8 μg Ag/mL) oraz nanocząstki AgCnEG3OH (MBC = 8 μg Ag/mL) zredukowały liczbę komórek bakteryjnych o odpowiednio 2 oraz 3 logarytmy dziesiętne, jak pokazano na Fig. 5C i Fig. 5E. Niemniej jednak, niezależnie od wyjściowej aktywności bakteriobójczej preparatu nanocząstek, we wszystkich przypadkach doszło do zwiększenia efektu bakteriobójczego, tj. zwiększonej redukcji liczny JTK po dodaniu plumbaginy w dawce 8 μg/mL (Fig. 5B, Fig. 5D i Fig. 5F). Takie samo zjawisko obserwowano w przypadku preparatów nanocząstek srebra firmy Nanocomposix (Fig. 6), które zastosowane oddzielnie nie hamowały wzrostu komórek bakteryjnych (Fig. 6A) i nie redukowały liczby JTK
PL 245203 Β1 (Fig. 6C). Po dodaniu plumbaginy (8 pg/mL) obserwowany był efekt zahamowania wzrostu bakterii w przypadku nanocząstek AgCit (Fig. 6B) i efekt znaczącej redukcji liczby JTK w przypadku nanocząstek AgPVP (Fig. 6D), tj. o 3 logarytmy w stosunku do nietraktowanej kontroli (Fig. 3A). Opisywane wyniki pokazują, że samo srebro nie działa tak dobrze jak mieszanina, plumbagina w ogóle nie działa, a dopiero mieszanina daje efekt synergiczny.
Uzyskane wyniki potwierdziły brak znaczenia właściwości fizyko-chemicznych źródeł srebra, tj. formy jonowej i właściwości powierzchni nanocząstek dla występowania interakcji srebra i badanego 1,4-naftochinonu. Wszystkie zbadane preparaty srebra aktywowały potencjał plumbaginy do zwalczania P. aeruginosa. Niemniej jednak, na końcowy efekt bakteriobójczy mieszaniny srebra i plumbaginy, tj. na poziom redukcji liczby komórek bakteryjnych, wpływ ma potencjał bakteriobójczy preparatów zawierających srebro. Tym samym niezbędna jest optymalizacji składu mieszaniny z uwzględnieniem efektywnych stężeń bakteriobójczych stosowanych źródeł srebra.
Tabela 2
Charakterystyka preparatów zawierających srebro zastosowanych w badaniach oraz ich potencjał bakteriobójczy wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Preparat srebra Czynnik stabilizujący MBC (pg Ag/mL)
Azotan srebra n/d 2
Sulfadiazyna srebra n/d 2
AgCnNMe3 Chlorek (1 l-merkaptoundecylo)-N,N,Ntri mety 1 oam ononi owy 32
AgC10COOH Kwas 11-merkaptoundekanowy S
AgCnEG3OH Eter mono-11-merkaptoundecylowy glikolu tri etylenowego 2
AgCit Cytrynian sodu 4
AgPVP Poliwinylopirolidon 4
MBC - minimalne stężenie bakteriobójcze czynnika; Ag-jony srebra; n/d - nie dotyczy.
Przykład 3. Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra jako środek hamujący wzrost izolatów klinicznych P. aeruginosa niezależnie od profilu oporności na antybiotyki.
W celu zbadania zakresu działania mieszanin zawierających srebro i plumbaginę wobec różnych szczepów i izolatów klinicznych P. aeruginosa przeprowadzono analizy ich zdolności do hamowania wzrostu drobnoustrojów. W badaniach wykorzystano szczep referencyjny ATCC 27853 oraz laboratoryjny szczep PA14. Wykorzystano również izolaty kliniczne uzyskane od pacjentów Szpitala Wojewódzkiego w Gdańsku, dla których wykonano analizy wrażliwości na trzy antybiotyki: piperacylinę (antybiotyk β-laktamowy), gentamycynę (antybiotyk aminoglikozydowy) i cyprofloksacynę (antybiotyk fluorochinolonowy). Wśród 6 badanych izolatów (Tabela 3), zidentyfikowano 3 izolaty wrażliwe na antybiotyki (409, 1430, 3926) oraz 3 izolaty oporne na wszystkie badane antybiotyki (2642, 2721,3109).
Z analiz wykluczono sulfadiazynę srebra, ze względu na wyjściowe zmętnienie jej roztworów w pożywce CA-MHB interferujące z pomiarami wzrostu drobnoustrojów.
Opis sposobu otrzymania mieszaniny
Na potrzebę wykonania badań mieszaniny przygotowywano w pożywce mikrobiologicznej. Niemniej jednak, opisane mieszaniny można przygotować również w wodzie lub w innych wodnych roztworach. Najpierw przygotowywano roztwory robocze plumbaginy przez dodanie do pożywki jej roztworu
PL 245203 Β1 w DMSO (51,2 mg/mL) do końcowego stężenia 16 pg/mL, tj. dodając 3,125 pL roztworu do 10 mL pożywki mikrobiologicznej. Mieszaniny robocze preparatów srebra przygotowano dodając ich roztwory lub zawiesiny w wodzie do pożywki mikrobiologicznej do końcowego stężenia 2 pg Ag/mL uwzględniając ustalone uprzednio za pomocą ICP-OES stężenie srebra w preparatach. Następnie robocze mieszaniny preparatu srebra i plumbaginy mieszano ze sobą w stosunku 1 :1 (v/v) uzyskując pożywkę zawierającą srebro w postaci jonów lub nanocząstek w stężeniu odpowiadającym 1 pg Ag/mL i plumbaginę w stężeniu 8 pg/mL.
Tak uzyskaną mieszaninę umieszczano w dołkach 96-dołkowej płytki mikrotestowej w objętości 100 pL i uzupełniano 10 pL inokulum bakteryjnego zawierającego ok. 1 χ 106 JTK. Inokulum bakteryjne przygotowywano z 6-godzinnej hodowli bakterii w pożywce CA-MHB (37°C, 150 rpm) rozcieńczanej do 0,5 McFarlanda (Densimeter, Brno). Następnie płytki umieszczano w czytniku mikropłytek (Envision, Perkin Elmer) i inkubowano je przez 8 godzin z wytrząsaniem (150 rpm). Co 30 minut czytnik dokonywał automatycznego pomiaru zmętnienia pożywki w dołkach przy długości fali 600 nm (ODeoo).
Wzrost szczepu referencyjnego ATCC 27853 i szczepów wrażliwych na antybiotyki był hamowany przez wszystkie mieszaniny srebra i plumbaginy (Fig. 7). Nie zaobserwowano różnic we wrażliwości izolatów klinicznych wrażliwych na piperacylinę, gentamycynę i cyprofloksacynę na mieszaniny srebra jonowego lub nanocząstek srebra i plumbaginy. Niemniej jednak, preparaty otrzymane z wykorzystaniem nanocząstek AgCuNMes, tj. preparatu o najniższej aktywności bakteriobójczej (Tabela 2), w najmniejszym stopniu hamowały wzrost wszystkich badanych szczepów P. aeruginosa (Fig. 1C). Również szczep laboratoryjny PA14 oraz wszystkie izolaty kliniczne oporne na badane antybiotyki wykazywały zahamowany wzrost w obecności srebra i plumbaginy (Fig. 8). Nie zaobserwowano oporności izolatów klinicznych wobec testowanych mieszanin, a jedynie niższą aktywność mieszaniny zawierającej nanocząstki AgCuNMes (Fig. 8C), jak miało to miejsce dla szczepów wrażliwych (Fig. 1C). Tym samym, potwierdzono aktywność mieszanin srebra i plumbaginy wobec szerokiego zakresu szczepów P. aeruginosa niezależnie od profilu oporności na antybiotyki. Wskazuje to na wysoki potencjał wynalazku w zwalczaniu groźnego antybiotykoopornego patogenu bakteryjnego jakim jest P. aeruginosa.
Tabela 3
Profil wrażliwości izolatów klinicznych P. aeruginosa na wybrane antybiotyki.
Szczep P. aeruginosa MIC (pg/mL)
PIP* GEN** ę jp * * *
409 8 0,25 0,06
1430 8 0,25 0,125
3926 8 0,5 0,125
2642 >128 >128 >128
2721 >128 128 64
3109 128 64 64
MIC - minimalne stężenie hamujące wzrost mikroorganizmów; PIP, piepracylina; GEN, gentamycyna; CIP, cyprofloksacyna.
Wartość graniczna stężenia MIC dla szczepów opornych według BUCA ST:
* > 16 pg/mL, * * > 4 pg/mL, * ** > i gg/mL.

Claims (4)

1. Mieszanina zawierająca sole srebra lub nanocząstki srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon, przy czym w mieszaninie 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon jest w dawce równej lub większej niż 8 pg/mL zaś stężenie soli lub nanocząstek srebra wynosi 1 pg Ag/mL lub jest większe niż 1 pg Ag/m do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny wobec P. aeruginosa redukujące liczbę komórek bakteryjnych.
2. Mieszanina zawierająca sole srebra lub nanocząstki srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon do zastosowania według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra o średniej wielkości 5 nm.
3. Mieszanina zawierająca sole srebra lub nanocząstki srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon do zastosowania według zastrz.1-2, znamienna tym, że zawiera nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym lub azotan srebra lub sulfadiazynę srebra lub nanocząstki srebra stabilizowane chlorkiem (11-merkaptoundecylo)-N,N,N-trimetyloamononiowym lub nanocząstki srebra stabilizowane eterem mono-11-merkaptoundecylowym glikolu trietylenowego lub nanocząstki srebra stabilizowane cytrynianem sodu lub nanocząstki srebra stabilizowane poliwinylopirolidonem.
4. Mieszanina zawierająca sole srebra lub nanocząstki srebra oraz 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinon do zastosowania według zastrzeżeniu 1-3, znamienna tym, że ma zastosowanie jako środek na skórę lub rany.
PL437062A 2021-02-19 2021-02-19 Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa PL245203B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437062A PL245203B1 (pl) 2021-02-19 2021-02-19 Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437062A PL245203B1 (pl) 2021-02-19 2021-02-19 Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL437062A1 PL437062A1 (pl) 2022-01-10
PL245203B1 true PL245203B1 (pl) 2024-06-03

Family

ID=80053765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL437062A PL245203B1 (pl) 2021-02-19 2021-02-19 Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245203B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL437062A1 (pl) 2022-01-10

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
Issam et al. Pharmacological synergism of bee venom and melittin with antibiotics and plant secondary metabolites against multi-drug resistant microbial pathogens
Singh et al. Antibacterial activities of bacteriagenic silver nanoparticles against nosocomial Acinetobacter baumannii
Zemke et al. Nitrite modulates bacterial antibiotic susceptibility and biofilm formation in association with airway epithelial cells
AU2014321319B2 (en) Antimicrobial compositions
Moon et al. In vitro effects of N-acetyl cysteine alone and in combination with antibiotics on Prevotella intermedia
Mizdal et al. The antibacterial and anti-biofilm activity of gold-complexed sulfonamides against methicillin-resistant Staphylococcus aureus
B. Aswathanarayan et al. Antimicrobial, biofilm inhibitory and anti-infective activity of metallic nanoparticles against pathogens MRSA and Pseudomonas aeruginosa PA01
Abeydeera et al. Harnessing the toxicity of dysregulated iron uptake for killing Staphylococcus aureus: reality or mirage?
Narayanan et al. Inactivation of Acinetobacter baumannii biofilms on polystyrene, stainless steel, and urinary catheters by octenidine dihydrochloride
Hendiani et al. Synthesis of silver nanoparticles and its synergistic effects in combination with imipenem and two biocides against biofilm producing Acinetobacter baumannii
Pant et al. Bi 2 O 3 nanoparticles exhibit potent broad-spectrum antimicrobial activity and the ability to overcome Ag-, ciprofloxacin-and meropenem-resistance in P. aeruginosa: the next silver bullet of metal antimicrobials?
Sharafutdinov et al. Targeting Bacillus cereus cells: Increasing efficiency of antimicrobials by the bornyl-possessing 2 (5H)-furanone derivative
Kher et al. Effect of nanosulfur against multidrug-resistant Staphylococcus pseudintermedius and Pseudomonas aeruginosa
US20090226494A1 (en) Pathogen - controlling products
AU2003270523B2 (en) Biocide composition and related methods
CN107073124B (zh) 增效的抗微生物剂
Biswas et al. Vitamin D3 potentiates antimicrobial and antibiofilm activities of streptomycin and thymoquinone against Pseudomonas aeruginosa
Sarah et al. Combined efficacy of thymol and silver nanoparticles against Staphylococcus aureus
Kim et al. New antibacterial-core structures based on styryl quinolinium
PL245203B1 (pl) Mieszaniny 5-hydroksy-2-metylo-1,4-naftochinonu i preparatów srebra do zastosowania jako środek przeciwbakteryjny do zwalczania Pseudomonas aeruginosa
JP2023105515A (ja) 抗菌、抗カビ、抗ウイルス性消毒剤組成物
Zareniya et al. Study the efficacy of antimicrobial activities of eight clinically applied disinfectants against clinical isolated of Enterococci and Pseudomonas aeruginosa
JP7361965B1 (ja) コロナウイルスを含む抗ウイルス活性、抗カビ活性、および抗菌活性を有する2液エマルジョンコーティング剤、及びコロナウイルスを含むウイルス、カビ、および細菌の除菌方法。
RU2672869C1 (ru) Антибактериальное средство на основе бактериофага