Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Борьба с инфекционными заражениями бактериальной природы является крайне актуальной задачей современной медицины. Внутрибольничные инфекции создают угрозу жизни пациентов, снижают качество предоставляемых медицинских услуг и относятся к числу наиболее важных проблем здравоохранения. Решением этой проблемы может стать биосовместимый и биоразлагаемый материал на основе широкодоступных недорогих компонентов, обладающий антибактериальными свойствами и предотвращающий обрастание поверхности имплантата биопленками. Данный проект направлен на разработку новых антибактериальных глубоких эвтектических растворителей (DES) и эвтектогелей на основе водных растворов оксикарбоновых кислот (ОКК). В рамках проекта впервые исследована возможность получения антибактериальных DES с повышенной биосовместимостью на основе водных растворов ОКК различной концентрации. Таким образом проект решает проблему создания новых экологичных и биосовместимых антибактериальных материалов путем переработки водных растворов ОКК, являющихся распространенными отходами биотехнологической и пищевой промышленности. В рамках отчетного периода выполнения проекта была установлена возможность получения DES на основе водных растворов гликолевой (GA), молочной (LA) и винной (TA) кислот в качестве доноров водородной связи в сочетании с четвертичными аммониевыми соединениями (ЧАС) хлоридом холина (ChCl) и хлоридом тетраэтиламмония (TEAC) в качестве акцепторов при молярном соотношении донор:акцептор равном 2:1. Было подтверждено получение эвтектических смесей вследствие формирования водородных связей между компонентами DES и содержащейся в растворе ОКК воды. Установлено, что водородная связь в полученных DES образуется как между ОКК и ЧАС, так и между ОКК и молекулами воды, что позволяет описывать полученные DES как трехкомпонентные. Также установлено, что получение DES на основе водных растворов ОКК возможно при содержании воды в растворе до 30 мас.%. Такое содержание воды не нарушает структуру DES и не приводит к разрушению водородных связей. Установлено дозозависимое ингибирующее действие в отношении фибробластов линии 3T3-L1 для всех ОКК, TEAC и DES в диапазоне концентраций от 0,35 мМ до 50 мМ. Результаты клеточных исследований показали, что DES на основе водных растворов ОКК и ЧАС обладают большей биосовместимостью по сравнению с их отдельными компонентами. Концентрация полумаксимального ингибирования IC50 для DES всех составов имела значение в 5-7 раз выше соответствующей концентрации ОКК, что свидетельствует о повышенной биосовместимости DES. Основным фактором цитотоксичности является снижение pH питательной среды, вызываемое наличием ОКК в составе DES. Было показано, что все полученные DES обладают выраженным ингибирующим действием в отношении грамположительных (S. aureus, MRSA) и грамотрицательных (E. coli, P. aeruginosa) бактерий. Установлено, что в отличии от ОКК, минимальные подавляющие концентрации полученных DES в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий находятся в диапазоне значений ниже их IC50 в отношении фибробластов. Минимальные подавляющие концентрации (МПК) DES находятся в диапазоне 4,57–34,4 мг/мл, а минимальные бактерицидные концентрации (МБК) в диапазоне 9,14–68,7 мг/мл. Было установлено, что полученные DES способны как ингибировать рост бактериальных биопленок при концентрациях ниже значений их IC50 в отношении фибробластов, так и эффективно (свыше 50%) разрушать сформированные бактериальные биопленки.