PL243941B1 - Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie - Google Patents
Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie Download PDFInfo
- Publication number
- PL243941B1 PL243941B1 PL437930A PL43793021A PL243941B1 PL 243941 B1 PL243941 B1 PL 243941B1 PL 437930 A PL437930 A PL 437930A PL 43793021 A PL43793021 A PL 43793021A PL 243941 B1 PL243941 B1 PL 243941B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mixture
- aeruginosa
- silver
- juglone
- silver nanoparticles
- Prior art date
Links
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 title claims abstract description 10
- KQPYUDDGWXQXHS-UHFFFAOYSA-N juglone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=C1C=CC=C2O KQPYUDDGWXQXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 19
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- VYTBDSUNRJYVHL-UHFFFAOYSA-N beta-Hydrojuglone Natural products O=C1CCC(=O)C2=C1C=CC=C2O VYTBDSUNRJYVHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 4
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 abstract description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 abstract description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 description 9
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 description 9
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 7
- -1 juglone Chemical class 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 11-mercaptoundecanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCCCS GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria 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
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 206010048038 Wound infection Diseases 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 150000000191 1,4-naphthoquinones Chemical class 0.000 description 3
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 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
- 125000000182 1,4-naphthoquinonyl group Chemical group C1(C(=CC(C2=CC=CC=C12)=O)*)=O 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 2
- 206010034133 Pathogen resistance Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 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
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002265 prevention 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
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 239000006150 trypticase soy agar Substances 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 241000208699 Drosera binata Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta 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
- WIQMWNKYSYJIQG-UHFFFAOYSA-N Juglon Natural products C1=CC(O)=C2C(=O)C(OC)=C(C)C(=O)C2=C1 WIQMWNKYSYJIQG-UHFFFAOYSA-N 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
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 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
- 230000008901 benefit Effects 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
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development 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
- 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
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 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
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 238000009160 phytotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001374 post-anti-biotic effect Effects 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
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oncology (AREA)
- Communicable Diseases (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy mieszaniny nanocząstek srebra oraz 5-hydroksy-1,4-naftochinonu, zwanego juglonem o bakteriobójczej aktywności 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. Wykazany mechanizm oddziaływań nanocząstek srebra i juglonu stanowi zjawisko o wysokim potencjale do zwalczania jednego z najgroźniejszych patogenów bakteryjnych człowieka - P. aeruginosa.
Description
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 wobec P. aeruginosa, zwłaszcza do stosowania zewnętrznie, np. na skórę lub rany.
Zjawisko antybiotykoodporności mikroorganizmów, tj. zdolność do namnażania się w obecności antybiotyku, jest coraz powszechniejszym problemem, z którym musi mierzyć się medycyna. Wraz z rosnącą liczbą drobnoustrojów wykazujących oporność na coraz większy zakres antybiotyków, zmniej sza 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.
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 ran. Opisano to w: Church, D. i in. Burn wound infections. Clin Microbiol Rev, 2006. 19(2): p. 403-3; 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.
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 - co opisano w Widhalm J.R. i Rhodes D. Biosynthesis and molecular actions of specialized 1,4-naphthoquinone natural products produced by horticultural plants. Hortic Res, 2016, 3: 16046. Niemniej jednak, bakterie gram-ujemne wykazują umiarkowaną oporność na 1,4-naftochinony lub pozostają na nie całkowicie oporne jak w przypadku P. aeruginosa, co opisano dla niektórych związków z grupy 1,4-naftochinonów, co opisano 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.
W publikacji Ravichandiran et al. (2019) Antibacterial effect of silvernanoparticles in Pseudomonas aeruginosa, opisano wysoko zmodyfikowane pochodne naftochinonów - strukturę naftochinonu i 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 w stosunku do substancji wyjściowej czyli 1,4-naftochinonu. Wśród wyników badań dotyczących zbadanej przez autorów aktywności przeciwbakteryjnej związków zsyntetyzowanych nie opisano 1,4-naftochinonu. Co więcej, najniższym stężeniem hamującym charakteryzowały się wyłącznie dwa związki, a znakomita większość badanych pochodnych naftochinonów działała hamująco, nie bakteriobójczo, w stężeniu 250-500 μg/mL.
Wiele danych literaturowych donosi o srebrze w postaci jonowej lub w postaci nanocząstek jako środku bakteriobójczego, np. CN103622995 i R. Salomoni et al. Antibacterial effect of silver nanoparticles in Pseudomonas aeruginosa. Nanotechnol Sci Appl. 2017; 10: 115-121,2017.
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. 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. 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.
W publikacji 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 ujawniono mieszaninę wybranych naftochinonów i nanocząstek srebra. Niemniej jednak mieszanina wskazana w publikacji nie jest do zastosowania wobec P. aeruginosa, który jest patogenem opornym na naftochinony, w tym na juglon, w odróżnieniu od wrażliwego S. aureus (opisanego w publikacji). Odmienne są skuteczne dawki mieszaniny stosowanej wobec P. aeruginosa i wobec S. aureus.
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 - środek dwóch składników dobranych w taki sposób, że dobrano jeden związek z grupy 1,4-naftochinonów oraz drugi składnik, tj. srebro.
Tak dobrana kompozycja stanowi mieszaninę wykazującą oczekiwane działanie bakteriobójcze wobec P. aeruginosa opornego na ten 1,4-naftochinon.
Wynalazek dotyczy zatem sposobu aktywacji właściwości bakteriobójczych 5-hydroksy-1,4-naftochinonu, tj. juglonu, wobec naturalnie opornej pałeczki ropy błękitnej, tj. Pseudomonas aeruginosa, za pomocą srebra, zwłaszcza w formie nanocząstek srebra. Według wynalazku środek antybakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa charakteryzuje się tym, że zawiera działającą bakteriobójczo w mieszaninie wobec Pseudomonas aeruginosa dawkę nanocząstek srebra równą lub większą niż 2 μg Ag/mL oraz dawkę 5-hydroksy-1,4-naftochinonu działającą bakteriobójczo w mieszaninie wobec Pseudomonas aeruginosa równą lub większą niż 16 μg/mL.
Korzystnie środek zawiera sferyczne nanocząstki srebra.
Korzystnie że jako srebro zawiera nanocząstki srebra.
Wynalazek dotyczy też medycznego zastosowania tego środka jako środek przeciwbakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa, korzystnie do zastosowania na skórę lub rany.
Wykazany według wynalazku mechanizm oddziaływań nanocząstek srebra i juglonu stanowi zjawisko o wysokim potencjale do zwalczania jednego z najgroźniejszych patogenów bakteryjnych człowieka - P. aeruginosa, co stanowi korzyść wynalazku.
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 5-hydroksy-1,4-naftochinon w stężeniu równym lub wyższym niż 16 μg/mL. Zawiera minimalną dawkę obu składników działającą bakteriobójczo wobec P. aeruginosa występującego w stężeniu około 2,5 x 105 jednostek tworzących kolonie (JTK)/mL, co oznacza, że dawka ta redukuje o 99,9% liczbę komórek bakteryjnych, tj. do co najmniej 2,5 x 102 JTK/mL.
Wynalazek opisano bliżej w przykładzie potwierdzającym efektywność mieszaniny i zastosowanie. W przykładzie opisano mieszaninę zawierającą juglon 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 juglonu, tj. 5-hydroksy-1,4-naftochinonu.
Fig. 2 pokazuje zmiany minimalnych stężeń bakteriobójczych juglonu (JUGL) i preparatu nanocząstek srebra stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowym (Ag) zastosowanych jednocześnie wobec P. aeruginosa ATCC 27853.
Przykład:
Znoszenie oporności Pseudomonas aeruginosa na 5-hydroksy-1,4-naftochinon za pomocą nanocząstek srebra.
W badaniach wykorzystano gotowy preparat wybranych sferycznych nanocząstek srebra (AgNPs) stabilizowanych kwasem 11-merkaptoundekanowy (AgCioCOOH) 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 wykorzystane 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 5-hydroksy-1,4-naftochinon, tj. juglon (Sigma Aldrich). Działanie bakteriobójcze nanocząstek srebra AgCwCOOH i juglonu (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.
W przypadku juglonu przed dodaniem do pożywki 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 juglonu 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 5-hydroksy-1,4-naftochinonu, tj. juglonu, 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 juglonu, 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
PL 243941 Β1 juglonu 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 pg/mL, tj. w objętości 20 pL do 0,98 mL, a następnie wykonywano seryjne dwukrotne rozcieńczenia w pożywce do uzyskania roztworów o stężeniu 512, 256, 128, 64, 32 oraz 16 pg/mL. Następnie mieszaniny przygotowano przez połączenie zawiesin nanocząstek i roztworów juglonu w stosunku objętościowym 1:1.
Następnie do studzienek zawierających po 100 pL zawiesin, roztworów lub mieszaniny w pożywce dodawano 10 pL 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. 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, juglon nie wykazuje aktywności bakteriobójczej wobec P. aeruginosa (MBC >512 pg/mL). Niemniej jednak, zastosowanie juglonu w połączeniu z nanocząstkami srebra AgCioCOOH (MBC = 8 pg Ag/mL) skutkowało uzyskaniem efektu bakteriobójczego przy jego stężeniu równym nawet 16 pg/mL i stężeniu nanocząstek odpowiadającym 2 pg Ag/mL (Tabela 1, Fig. 2). Powyższe wyniki wskazują, że srebro efektywnie współdziała z juglonem, tj. 5-hydroksy-1,4-naftochinonu, znosząc oporność P. aeruginosa na ten związek. Pozwala to osiągnąć efekt bakteriobójczy mieszaniny przy znacząco zredukowanym stężeniu preparatu srebra (nawet do 87,5%) i stężeniu juglonu do 16 pg/mL. Tym samym pozwala to na szeroki zakres możliwości modulowania aktywności biologicznej obu czynników oraz optymalizacji składu mieszaniny.
Tabela 1. Stężenia juglonu (5-hydroksy-1,4-naftochinonu) i nanocząstek srebra w mieszaninach w pożywce CA-MHB warunkujące efekt bakteriobójczy wobec szczepu referencyjnego P. aeruginosa ATCC 27853.
| Juglon (pg/mL) | AgCl9COOH (pg Ag/mL) |
| >512 | 0 |
| 512 | 0,25 |
| 256 | 0,5 |
| 128 | 1 |
| 64 | 1 |
| 32 | 1 |
| 16 | 2 |
| 8 | 4 |
| 0 | 8 |
AgCioCOOH - nanocząstki srebra stabilizowane kwasem 11-merkaptoundekanowym. Ag, jony srebra.
Claims (4)
1. Środek antybakteryjny wobec Pseudomonas aeruginosa zawierający srebro i 1,4-naftochinon, znamienny tym, że zawiera działającą bakteriobójczo w mieszaninie wobec Pseudomonas aeruginosa dawkę nanocząstek srebra równą lub większą niż 2 pg Ag/mL oraz dawkę 5-hydroksy-1,4-naftochinonu działającą bakteriobójczo w mieszaninie wobec Pseudomonas aeruginosa równą lub większą niż 16 pg/mL.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera sferyczne nanocząstki srebra.
3. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że jako srebro zawiera nanocząstki srebra.
4. Środek określony w zastrz. 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 |
|---|---|---|---|
| PL437930A PL243941B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437930A PL243941B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437930A1 PL437930A1 (pl) | 2022-06-27 |
| PL243941B1 true PL243941B1 (pl) | 2023-11-06 |
Family
ID=82164135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437930A PL243941B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243941B1 (pl) |
-
2021
- 2021-05-23 PL PL437930A patent/PL243941B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL437930A1 (pl) | 2022-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Antibacterial and antibiofilm activities of eugenol from essential oil of Syzygium aromaticum (L.) Merr. & LM Perry (clove) leaf against periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis | |
| Abdulrahman et al. | Curcumin induced photodynamic therapy mediated suppression of quorum sensing pathway of Pseudomonas aeruginosa: An approach to inhibit biofilm in vitro | |
| 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 | |
| Wang et al. | Antibacterial effects of cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) bark essential oil on Porphyromonas gingivalis | |
| Ilanko et al. | Interactive antibacterial profile of Moringa oleifera Lam. extracts and conventional antibiotics against bacterial triggers of some autoimmune inflammatory diseases | |
| Dzotam et al. | Antibacterial and Antibiotic‐Modifying Activity of Methanol Extracts from Six Cameroonian Food Plants against Multidrug‐Resistant Enteric Bacteria | |
| Nourbakhsh et al. | Bacterial biofilms and their resistance mechanisms: a brief look at treatment with natural agents | |
| Singh et al. | Antibacterial activities of bacteriagenic silver nanoparticles against nosocomial Acinetobacter baumannii | |
| Pérez-Laguna et al. | Antimicrobial photodynamic activity of Rose Bengal, alone or in combination with Gentamicin, against planktonic and biofilm Staphylococcus aureus | |
| Lu et al. | Sanguinarine synergistically potentiates aminoglycoside‐mediated bacterial killing | |
| Eman et al. | Evaluation of antibacterial activity of some non-steroidal anti-inflammatory drugs against Escherichia coli causing urinary tract infection | |
| Thirapanmethee et al. | Cinnamaldehyde: A plant-derived antimicrobial for overcoming multidrug-resistant Acinetobacter baumannii infection | |
| Arundina et al. | The antibacterial effect of liquid smoke rice hull on porphyromonas gingivalis and its proliferative effects on osteoblast as periodontitis remedies: an invitro study | |
| Kim et al. | Expansion of antibacterial spectrum of xanthorrhizol against Gram-negatives in combination with PMBN and food-grade antimicrobials | |
| Biswas et al. | Vitamin D3 potentiates antimicrobial and antibiofilm activities of streptomycin and thymoquinone against Pseudomonas aeruginosa | |
| Surya et al. | Assessment of antibacterial properties and cytotoxic effect of ethanolic extracts of Clitoria ternatea and Camellia sinensis herbal formulation against clinical pathogens | |
| PL243941B1 (pl) | Środek antybakteryjny o działaniu przeciwbakteryjnym wobec Pseudomonas aeruginosa oraz jego zastosowanie | |
| Christoph et al. | Death kinetics of Staphylococcus aureus exposed to commercial tea tree oils sl | |
| Tayyarcan et al. | Investigation of different interactions between Staphylococcus aureus phages and pomegranate peel, grape seed, and black cumin extracts | |
| PL245017B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| PL243213B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| El-Ghwas et al. | Antibacterial efficiency of natural products against multiple-drug-resistant clinical isolates | |
| Vuletić et al. | New insights into the underlying mechanism involved in the Frangula alnus antivirulence potential directed toward Staphylococcus aureus | |
| PL242507B1 (pl) | Mieszanina naftochinonu i srebra oraz zastosowanie mieszaniny jako środka przeciwbakteryjnego do zwalczania Pseudomonas aeruginosa | |
| Paramanya et al. | Bromophenanthrenequinones as antimicrobial and antibiofilm agents against Staphylococcus aureus |