RU2670201C1 - Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms - Google Patents

Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms Download PDF

Info

Publication number
RU2670201C1
RU2670201C1 RU2018121486A RU2018121486A RU2670201C1 RU 2670201 C1 RU2670201 C1 RU 2670201C1 RU 2018121486 A RU2018121486 A RU 2018121486A RU 2018121486 A RU2018121486 A RU 2018121486A RU 2670201 C1 RU2670201 C1 RU 2670201C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photosensitizers
bacteria
biofilms
photodynamic inactivation
bacteriochlorin
Prior art date
Application number
RU2018121486A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Александровна Макарова
Евгений Антонович Лукьянец
Ирина Глебовна Тиганова
Юлия Михайловна Романова
Геннадий Александрович Меерович
Виктор Борисович Лощенов
Наталья Валентиновна Алексеева
Екатерина Витальевна Ахлюстина
Original Assignee
Геннадий Александрович Меерович
Елена Александровна Макарова
Евгений Антонович Лукьянец
Ирина Глебовна Тиганова
Юлия Михайловна Романова
Виктор Борисович Лощенов
Наталья Валентиновна Алексеева
Екатерина Витальевна Ахлюстина
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 Геннадий Александрович Меерович, Елена Александровна Макарова, Евгений Антонович Лукьянец, Ирина Глебовна Тиганова, Юлия Михайловна Романова, Виктор Борисович Лощенов, Наталья Валентиновна Алексеева, Екатерина Витальевна Ахлюстина filed Critical Геннадий Александрович Меерович
Priority to RU2018121486A priority Critical patent/RU2670201C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2670201C1 publication Critical patent/RU2670201C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/40Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil
    • A61K31/409Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil having four such rings, e.g. porphine derivatives, bilirubin, biliverdine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/435Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
    • F26B5/06Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum the process involving freezing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: microbiology.
SUBSTANCE: invention relates to microbiology, pharmaceutics and medicine, namely to photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria. Synthetic cationic bacteriochlorins of general formula:
Figure 00000009
, where R=CH2CH2Br, or C7H15, or CH2CH2N+C5H5Br-, as photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms.
EFFECT: proposed photosensitizers have a high efficiency of photodynamic inactivation of bacteria.
1 cl, 3 dwg, 2 tbl, 5 ex

Description

Настоящее изобретение относится к микробиологии, фармацевтике и медицине, а более конкретно к фотосенсибилизаторам (ФС) для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках. Изобретение может быть использовано для инактивации локальных очагов хронической инфекции.The present invention relates to microbiology, pharmaceuticals and medicine, and more particularly to photosensitizers (PS) for the photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms. The invention can be used to inactivate local foci of chronic infection.

Борьба с инфекционными заболеваниями, связанная с возрастающей резистентностью вызывающих хронические заболевания патогенных бактерий к антибиотикам широкого спектра действия, стала одной из основных проблем современной медицины. Установлено, что имеющие сложную структуру организованные сообщества патогенных бактерий (так называемые бактериальные биопленки) практически не поддаются терапии с помощью антибиотиков и являются причиной не только хронических инфекционных заболеваний (гнойные раны, трофические язвы), но и возникающих тяжелых осложнений в кардиохирургии, урологии и других областях медицины, при которых в организм пациента вводятся медицинские изделия (катетеры, стенты, искусственные клапаны и суставы). Сложная инфраструктура и иерархия бактерий в бактериальной биопленке, формирование ею специальных средств жизнеобеспечения и защиты в виде матрикса приводят к тому, что для лечения таких инфекционных поражений дозы антибиотиков надо увеличивать в сотни раз, а такие дозы выходят за пределы реальных возможностей организма.The fight against infectious diseases associated with the increasing resistance of pathogenic bacteria causing chronic diseases to broad-spectrum antibiotics has become one of the main problems of modern medicine. It has been established that organized communities of pathogenic bacteria (the so-called bacterial biofilms) having a complex structure are practically not amenable to antibiotic therapy and cause not only chronic infectious diseases (purulent wounds, trophic ulcers), but also serious complications arising in cardiac surgery, urology, and other areas of medicine in which medical devices (catheters, stents, artificial valves and joints) are introduced into the patient’s body. The complex infrastructure and hierarchy of bacteria in the bacterial biofilm, the formation of special means of life support and protection in the form of a matrix, lead to the fact that for the treatment of such infectious lesions, the doses of antibiotics must be increased hundreds of times, and such doses go beyond the real capabilities of the body.

Обнаружено, что для инактивации биопленок может быть использована фотодинамическая терапия, причем у бактерий не формируется резистентность к этому способу лечения. Наиболее целесообразно для повышения эффективности фотодинамической инактивации бактерий и биопленок использовать катионные фотосенсибилизаторы, которые позволяют эффективно воздействовать как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии, поскольку инфекционные очаги в большинстве случаев имеют мультивидовую природу).It was found that photodynamic therapy can be used to inactivate biofilms, and bacteria do not form resistance to this treatment method. To increase the efficiency of the photodynamic inactivation of bacteria and biofilms, it is most appropriate to use cationic photosensitizers that can effectively act on both gram-positive and gram-negative bacteria, since infectious foci in most cases have a multivariate nature).

Известны катионные фотосенсибилизаторы на основе синтетического бактериохлорина общей формулы 3-Py4BC(BuR)4Brn, где:Known cationic photosensitizers based on synthetic bacteriochlorin of the general formula 3-Py 4 BC (BuR) 4 Br n , where:

R=Br, n=4 [мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид с зарядом молекулы +4, патент РФ №2479585]R = Br, n = 4 [meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide with a charge of molecule +4, RF patent No. 2479585]

илиor

R=Py, n=8 [мезо-тетра[1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид с зарядом молекулы +8, патент РФ №2476218].R = Py, n = 8 [meso-tetra [1- (4'-pyridiniobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin octabromide with +8 molecule charge, RF patent No. 2476218].

Значительный положительный заряд молекул этих фотосенсибилизаторов позволяет им взаимодействовать как с грамположительными, так и с грамотрицательными бактериями, а при облучении излучением с длиной волны в полосе поглощения молекул 760±20 нм оказывать на них фотодинамическое воздействие.A significant positive charge of the molecules of these photosensitizers allows them to interact with both gram-positive and gram-negative bacteria, and when exposed to radiation with a wavelength in the absorption band of molecules of 760 ± 20 nm, exert a photodynamic effect on them.

Эти фотосенсибилизаторы выбраны в качестве ближайших аналогов.These photosensitizers are selected as the closest analogues.

Недостаток известных фотосенсибилизаторов связан с недостаточно высокой эффективностью фотодинамической инактивации патогенных бактерий в свободном состоянии и биопленках.A disadvantage of the known photosensitizers is associated with the insufficiently high efficiency of the photodynamic inactivation of pathogenic bacteria in the free state and biofilms.

В изобретении решается задача создания фотосенсибилизатора с повышенной эффективностью фотодинамической инактивации патогенных бактерий в свободном состоянии и биопленках.The invention solves the problem of creating a photosensitizer with enhanced photodynamic inactivation of pathogenic bacteria in a free state and biofilms.

Для решения поставленной задачи предлагаются синтетические катионные бактериохлорины общей формулы:To solve this problem, synthetic cationic bacteriochlorins of the general formula are proposed:

Figure 00000001
Figure 00000001

где R=CH2CH2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,where R = CH 2 CH 2 Br, or C 7 H 15 , or CH 2 CH 2 N + C 5 H 5 Br - ,

в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации грамположительных и грамотрицательных бактерий, в том числе в биопленках,as photosensitizers for the photodynamic inactivation of gram-positive and gram-negative bacteria, including biofilms,

Предлагаемые тетракатионные бактериохлорины (мезо-тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BC(EtBr)4Br4) при R=(CH2)2Br и мезо-тетра(1-гептил-3-пиридил)бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BCHp4Br4) при R=С7Н15 синтезированы алкилированием мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина 1,2-дибром-этаном или бромистым гептилом, соответственно, в нитрометане в инертной атмосфере в течение 2 ч с высокими выходами 83,9% и 88,4%, соответственно. Октакатионный мезо-тетра[1-(2'-пиридиниоэтил)-3-пиридил]бактериохлорина октабромида (3-Py4BC(EtPy)4Br8) (при R=(CH2)2NC5H5Br4 ) синтезирован кипячением тетракатионного (3-Py4BC(EtBr)4Br4) с избытком сухого пиридина в метаноле в инертной атмосфере в течение 3 ч с выходом 91,9%.The proposed tetracationic bacteriochlorins (meso-tetra [1- (2'-bromoethyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) at R = (CH 2 ) 2 Br and meso tetra 1-heptyl-3-pyridyl) bacteriochlorin tetrabromide (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) at R = C 7 H 15 were synthesized by alkylation of meso-tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin with 1,2-dibromo-ethane or heptyl bromide, respectively in nitromethane in an inert atmosphere for 2 hours with high yields of 83.9% and 88.4%, respectively. Octacationic meso-tetra [1- (2'-pyridinioethyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin octabromide (3-Py 4 BC (EtPy) 4 Br 8 ) (at R = (CH 2 ) 2 NC 5 H 5 Br 4 ) was synthesized by boiling a tetracationic (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) with an excess of dry pyridine in methanol in an inert atmosphere for 3 hours with a yield of 91.9%.

Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами.The present invention is characterized by the following examples.

Пример 1. Получение мезо-тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BC(EtBr)4Br4).Example 1. Obtaining the meso-tetra [1- (2'-bromoethyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ).

мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин (0,20 г, 0,32 ммоль) [Патент РФ №2549953] растворяют в 10 мл 1,2-дибромэтана и добавляют 10 мл нитрометана и 2 мл метанола. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 2 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры выпавший осадок отфильтровывают, промывают бензолом и сушат на воздухе в темноте. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм, фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,37 г (83,9 %) 3-Py4BC(EtBr)4Br4. Электронный спектр поглощения, вода, λмакс, нм (ε): 349 (86590), 372 (78340), 490 (5980), 519 (39570), 701 (4420), 762 (96510) (Фиг. 1). Найдено, %: С, 41.96, 41.74; Н, 3.56, 3.75; N, 7.41, 7.53. C48H46Br8N8. Вычислено, %: С, 41.95; Н, 3.37; N, 8.15 %.Meso-Tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin (0.20 g, 0.32 mmol) [RF Patent No. 2549953] is dissolved in 10 ml of 1,2-dibromoethane and 10 ml of nitromethane and 2 ml of methanol are added. The reaction mass is stirred while boiling for 2 hours in an inert atmosphere. After cooling to room temperature, the precipitate formed is filtered off, washed with benzene and dried in air in the dark. Then the residue is dissolved in 10 ml of methanol, filtered through a membrane filter (Millipore) with a pore size of 0.22 μm, the filtrate is evaporated to dryness in vacuo. 0.37 g (83.9%) of 3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 is obtained. Electronic absorption spectrum, water, λ max , nm (ε): 349 (86590), 372 (78340), 490 (5980), 519 (39570), 701 (4420), 762 (96510) (Fig. 1). Found,%: C, 41.96, 41.74; H, 3.56, 3.75; N, 7.41, 7.53. C 48 H 46 Br 8 N 8 . Calculated,%: C, 41.95; H, 3.37; N, 8.15%.

Пример 2. Получение мезо-тетра[1-(2'-пиридиниоэтил)-3-пиридил]бактерио-хлорина октабромида (3-Py4BC(EtPy)4Br8).Example 2. Obtaining the mesotetra [1- (2'-pyridinioethyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin octabromide (3-Py 4 BC (EtPy) 4 Br 8 ).

мезо-Тетра[1-(2'-бромэтил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3 –Py4BC(EtBr)4Br4) (0,15 г; 0,11 ммоль) растворяют в 7 мл метанола и добавляют 2 мл сухого пиридина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 3 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу упаривают в вакууме досуха, остаток промывают бензолом до бесцветного фильтрата. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) (0,22 мкм), фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,17 г (91,9 %) 3-Py4BC(EtPy)4Br8. Молекулярный вес 1690,56. Электронный спектр поглощения, вода, λмакс, нм (ε): 348 (90750), 370 (78840), 485 (5520), 519 (38050), 699 (4160), 764 (95720) (Фиг. 2). Найдено, %: С, 48.21, 48.54; Н, 4.49, 4.58; N, 9.25, 9.25. C68H66Br8N12. Вычислено, %: С, 48.31; Н, 3.94; N, 9.94.Meso-Tetra [1- (2'-bromoethyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) (0.15 g; 0.11 mmol) was dissolved in 7 ml of methanol and added 2 ml dry pyridine. The reaction mass is stirred while boiling for 3 hours in an inert atmosphere. After cooling to room temperature, the reaction mixture was evaporated to dryness in vacuo, the residue was washed with benzene to a colorless filtrate. The residue is then dissolved in 10 ml of methanol, filtered through a membrane filter (Millipore) (0.22 μm), the filtrate is evaporated to dryness in vacuo. 0.17 g (91.9%) of 3-Py 4 BC (EtPy) 4 Br 8 is obtained. Molecular Weight of 1690.56. Electronic absorption spectrum, water, λ max , nm (ε): 348 (90750), 370 (78840), 485 (5520), 519 (38050), 699 (4160), 764 (95720) (Fig. 2). Found,%: C, 48.21, 48.54; H, 4.49, 4.58; N, 9.25, 9.25. C 68 H 66 Br 8 N 12 . Calculated,%: C, 48.31; H, 3.94; N, 9.94.

Пример 3. Получение мезо-тетра(1-гептил-3-пиридил)бактериохлорина тетрабромида (3-Py4BCHp4Br4).Example 3. Obtaining meso-tetra (1-heptyl-3-pyridyl) bacteriochlorin tetrabromide (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ).

мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин (0,10 г, 0,16 ммоль) растворяют в 5 мл хлороформа и добавляют 5 мл нитрометана и 1 мл метанола. Затем к реакционной массе добавляют 2 мл бромистого гептила и перемешивают при кипячении в течение 2 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу разбавляют 10 мл бензола и охлаждают льдом. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают бензолом и сушат на воздухе в темноте. Далее остаток растворяют в 10 мл метанола, фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм, фильтрат упаривают в вакууме досуха. Получают 0,19 г (88,4 %) 3-Py4BCHp4Br4. Электронный спектр поглощения, метанол, λмакс, нм (ε): 350 (90920), 374 (88400), 488 (11150), 517 (51590), 693 (10120), 760 (101550) (Фиг. 3). Найдено, %: С, 60.62; 60.69; Н, 6.62; 6.70; N, 7.90; 7.89. C68H90Br4N8. Вычислено, %: С, 60.99; Н, 6.77; N, 8.37.Meso-Tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin (0.10 g, 0.16 mmol) is dissolved in 5 ml of chloroform and 5 ml of nitromethane and 1 ml of methanol are added. Then, 2 ml of heptyl bromide is added to the reaction mass and stirred under reflux for 2 hours in an inert atmosphere. After cooling to room temperature, the reaction mass was diluted with 10 ml of benzene and cooled with ice. The precipitate formed is filtered off, washed with benzene and air dried in the dark. Then the residue is dissolved in 10 ml of methanol, filtered through a membrane filter (Millipore) with a pore size of 0.22 μm, the filtrate is evaporated to dryness in vacuo. 0.19 g (88.4%) of 3-Py 4 BCH p4 Br 4 is obtained. Electronic absorption spectrum, methanol, λ max , nm (ε): 350 (90920), 374 (88400), 488 (11150), 517 (51590), 693 (10120), 760 (101550) (Fig. 3). Found,%: C, 60.62; 60.69; H, 6.62; 6.70; N, 7.90; 7.89. C 68 H 90 Br 4 N 8 . Calculated,%: C, 60.99; H, 6.77; N, 8.37.

Пример 4. Приготовление дисперсии (3-Py4BCHp4Br4) в 4% -ном Kolliphor ELP с концентрацией 1 мМ.Example 4. Preparation of a dispersion (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) in 4% Kolliphor ELP with a concentration of 1 mm.

Навеску (3-Py4BCHp4Br4) (13,4 мг) растворяют в 10 мл метанола и смешивают с раствором 0,4 г Kolliphor ELP в 10 мл хлороформа. Перемешивают раствор в круглодонной колбе объемом 1 л с помощью магнитной мешалки, нагревая до 40-50°С. Затем выпаривают растворители на роторном испарителе под вакуумом при температуре водяной бани 40-50°С. Образовавшуюся пленку досушивают под вакуумом до полного исчезновения запаха хлороформа. Затем гидратируют полученную пленку в 10 мл дистиллированной воды до полного растворения Kolliphor ELP с солюбилизированным (3-Py4BCHp4Br4). Раствор фильтруют через мембранный фильтр (Millipore) с размером пор 0,22 мкм.A portion of (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) (13.4 mg) was dissolved in 10 ml of methanol and mixed with a solution of 0.4 g of Kolliphor ELP in 10 ml of chloroform. Mix the solution in a 1 L round-bottom flask using a magnetic stirrer, heating to 40-50 ° C. Then the solvents are evaporated on a rotary evaporator under vacuum at a temperature of a water bath of 40-50 ° C. The resulting film is dried under vacuum until the chloroform odor disappears completely. The resulting film is then hydrated in 10 ml of distilled water until the Kolliphor ELP is completely dissolved with solubilized (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ). The solution is filtered through a membrane filter (Millipore) with a pore size of 0.22 μm.

Пример 5. Сравнительные исследования фотодинамической инактивации патогенных бактерий S.aureus 15 и Р.aeruginosa32 при использовании известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Ру4ВС(PyBu)4Br8) в водных растворах, предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водных растворах, и (3-Py4BCHp4Br4) 4% -ном Kolliphor ELPExample 5. Comparative studies of the photodynamic inactivation of pathogenic bacteria S.aureus 15 and P. aeruginosa32 using known photosensitizers (3-Py 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) and (3-Py 4 BC (PyBu) 4 Br 8 ) in water solutions of the proposed photosensitizers (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) and (3-Py 4 BC (PyEt) 4 Br 8 ) in aqueous solutions, and (3-Py4BCH p4 Br 4 ) 4% Kolliphor ELP

В экспериментах in vitro оценена МБК (минимальная бактерицидная концентрация) по отношению к планктонным бактериям антибиотикорезистентных клинических изолятов S.aureus15 и P.aeruginosa32 известных фотосенсибилизаторов (3-Ру4ВС(BuBr)4Br4) и (3-Ру4ВС(PyBu)4Br8) в водных растворах, предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водных растворах, и (3-Py4BCHp4Br4) 4% -ном Kolliphor ELP в стандартных условиях: инкубация бактерий с ФС 30 мин, плотность дозы облучения 30 Дж/см2. Исходный титр бактерий 1×108 КОЕ/мл (колониеобразующих единиц в мл). Использовали двукратные разведения ФС, начиная с 100 мкМ. После инкубации бактериальную суспензию центрифугировали, ФС удаляли, бактерии ресуспендировали в физиологическом растворе и разливали по 100 мкл из каждой концентрации и контроля без ФС в лунки 96-луночных плоскодонных планшетов для облучения. После облучения 50 мкл из каждой лунки высевали на чашки Петри с LB агаром, инкубировали в темноте при 37°С в течение 20 ч. Отмечали наименьшую концентрацию ФС, высев из которой не давал роста. Эту концентрацию принимали за минимальную бактерицидную концентрацию (МБК).In vitro experiments evaluated MBC (minimum bactericidal concentration) in relation to plankton bacteria of antibiotic-resistant clinical isolates of S.aureus15 and P.aeruginosa32 of known photosensitizers (3-Ru 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) and (3-Ru4BC (PyBu) 4 Br 8 ) in aqueous solutions of the proposed photosensitizers (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) and (3-Py4BC (PyEt) 4 Br 8 ) in aqueous solutions, and (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) 4 % Kolliphor ELP under standard conditions: incubation of bacteria with PS for 30 min, radiation dose density of 30 J / cm 2 . The initial bacterial titer is 1 × 10 8 CFU / ml (colony forming units in ml). Twice dilutions of PS were used, starting with 100 μM. After incubation, the bacterial suspension was centrifuged, the FS was removed, the bacteria were resuspended in physiological saline, and 100 μl from each concentration and control without PS was poured into the wells of 96-well flat-bottomed irradiation plates. After irradiation, 50 μl from each well was plated on Petri dishes with LB agar, incubated in the dark at 37 ° C for 20 h. The lowest concentration of PS was noted, from which it did not grow. This concentration was taken as the minimum bactericidal concentration (MBC).

Результаты сравнительных исследований МБК известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyBu)4Br8) в водном растворе, и предлагаемых фотосенсибилизаторов (Py4BC(EtBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyEt)4Br8) в водном растворе и (3-Py4BCHp4Br4 в 4%-ном Kolliphor ELP на планктонных клетках штамма St.aureus приведены в Таблице 1.The results of comparative studies of MBC known photosensitizers (3-Py 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) and (3-Py 4 BC (PyBu) 4Br 8 ) in aqueous solution, and the proposed photosensitizers (Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) and (3-Py 4 BC (PyEt) 4 Br 8 ) in aqueous solution and (3-Py 4 BCH p4 Br 4 in 4% Kolliphor ELP on plankton cells of St.aureus strain are shown in Table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Результаты сравнительных исследований МБК известных фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(BuBr)4Br4) и (3-Py4BC(PyBu)4Br8) в водном растворе, и водном растворе и (3-Py4BCHp4Br4) в 4%-ном Kolliphor ELP на планктонных клетках штамма P.aeruginosa32 МБК известного фотосенсибилизатора (3-Py4BC(BuBr)4Br4) в водном растворе (прототип) и предлагаемых фотосенсибилизаторов (3-Py4BC(EtBr)4Br4) в водном растворе и 3-Py4BCHp4Br4) (дисперсия в 4%Kolliphor ELP) приведены в Таблице 2.The results of comparative studies of MBC known photosensitizers (3-Py 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) and (3-Py 4 BC (PyBu) 4 Br 8 ) in aqueous solution and in aqueous solution and (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) in 4% Kolliphor ELP on plankton cells of P.aeruginosa32 MBK strain of the known photosensitizer (3-Py 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) in an aqueous solution (prototype) and the proposed photosensitizers (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) in aqueous solution and 3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) (dispersion in 4% Kolliphor ELP) are shown in Table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 5. Фотоинактивация бактерий в биопленках.Example 5. Photoinactivation of bacteria in biofilms.

Биопленки бактерий St.aureus выращивали 18 часов на стеклянных пластинках 7×12 мм в чашке Петри, в которую наливали LB бульон с засеянной культурой бактерий. Затем стекла переносили в 24-луночный планшет, промывали дистиллированной водой, заливали растворами ФС различной концентрации, инкубировали 1 час в термостате, ФС удаляли и стекла облучали в физиологическом растворе световой дозой 70 Дж/см2. Затем стекла и жидкость из лунки переносили в пробирку Эппендорфа, биопленку снимали зондом-щеточкой и вместе с щеточкой обрабатывали 10 мин на Вортексе. 10-кратные разведения суспензии бактерий высевали на чашки с LB агаром для подсчета колоний и определения титра КОЕ.St.aureus bacterial biofilms were grown for 18 hours on 7 × 12 mm glass plates in a Petri dish in which LB broth with a seeded bacterial culture was poured. Then the glasses were transferred to a 24-well plate, washed with distilled water, poured with FS solutions of various concentrations, incubated for 1 hour in a thermostat, PS was removed and the glasses were irradiated in physiological saline with a light dose of 70 J / cm 2 . Then the glasses and the liquid from the well were transferred to an Eppendorf tube, the biofilm was removed with a brush probe and treated with a brush for 10 minutes on a Vortex. 10-fold dilutions of the bacterial suspension were plated on LB agar plates to count the colonies and determine the CFU titer.

При использовании известного фотосенсибилизатора 3-Py4BC(PyBu)4Br8 значения КОЕ/мл снижались на 3 порядка, известного фотосенсибилизатора (3-Ру4ВС(BuBr)4Br4)-на 3,4 порядка.When using the well-known photosensitizer 3-Py 4 BC (PyBu) 4 Br 8 , the CFU / ml values were reduced by 3 orders of magnitude, the well-known photosensitizer (3-Py 4 BC (BuBr) 4 Br 4 ) - by 3.4 orders of magnitude.

При использовании предлагаемых фотосенсибилизаторов 3-Ру4ВС(PyEt)4Br8, (3-Ру4ВС(EtBr)4Br4) или (3-Py4BCHp4Br4) значения КОЕ/мл снижались более чем на 6 порядков.When using the proposed 3-Py 4 BC (PyEt) 4 Br 8 , (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) or (3-Py 4 BCH p4 Br 4 ) photosensitizers, the CFU / ml values decreased by more than 6 orders of magnitude .

Таким образом, предлагаемые фотосенсибилизаторы по сравнению с известными фотосенсибилизаторами обладают существенно более высокой эффективностью фотодинамической инактивации планктонных бактерий, в том числе в биопленках.Thus, the proposed photosensitizers in comparison with the known photosensitizers have a significantly higher efficiency of the photodynamic inactivation of planktonic bacteria, including in biofilms.

Для фотодинамической инактивации локальных очагов хронической инфекции их сенсибилизируют системным (например, внутривенным) введением водного раствора (3-Py4BC(EtBr)4Br4) или (3-Ру4ВС(PyEt)4Br8), или кремофорной дисперсии (3-Py4BCHp4Br4), либо аппликационно композициями на основе ((3-Py4BC(EtBr)4Br4) или (3-Py4BC(PyEt)4Br8), или кремофорной дисперсии (3-Py4BCHp4Br4), после чего проводят облучение световым излучением в спектральном диапазоне 750-770 нм. Исследования авторов показали, что сенсибилизацию целесообразно проводить в течение 60-180 мин. Оптимально проводить сенсибилизацию под контролем интенсивности флуоресценции фотосенсибилизатора в спектральном диапазоне 760-800 нм, а облучение осуществлять после достижения максимальной интенсивности флуоресценции.For the photodynamic inactivation of local foci of chronic infection, they are sensitized by systemic (e.g., intravenous) administration of an aqueous solution (3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) or (3-Py 4 BC (PyEt) 4 Br 8 ), or cremophore dispersion ( 3-Py 4 BCH p4 Br 4 ), or application compositions based on ((3-Py 4 BC (EtBr) 4 Br 4 ) or (3-Py 4 BC (PyEt) 4 Br 8 ), or cremophore dispersion (3- Py 4 BCH p4 Br 4), followed by irradiation of light emission in the spectral range 750-770 nm. Our studies have shown that the sensitization is advantageously carried out for 60-180 minutes. Optimally spends sensitization under the control of the fluorescence intensity of the photosensitizer in the spectral range 760-800 nm, and the irradiation is carried out after reaching the maximum fluorescence intensity.

Claims (4)

Синтетические катионные бактериохлорины общей формулы:Synthetic cationic bacteriochlorins of the general formula:
Figure 00000004
Figure 00000004
где R=CH2CH2Br, или С7Н15, или CH2CH2N+C5H5Br-,where R = CH 2 CH 2 Br, or C 7 H 15 , or CH 2 CH 2 N + C 5 H 5 Br - , в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической инактивации бактерий, в том числе в биопленках.as photosensitizers for the photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms.
RU2018121486A 2018-06-13 2018-06-13 Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms RU2670201C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121486A RU2670201C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121486A RU2670201C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2670201C1 true RU2670201C1 (en) 2018-10-19

Family

ID=63862229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121486A RU2670201C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2670201C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479585C1 (en) * 2012-02-17 2013-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479585C1 (en) * 2012-02-17 2013-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Тиганова И.Г. и др. ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ПАТОГЕННЫХ БАКТЕРИЙ В БИОПЛЕНКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ БАКТЕРИОХЛОРИНА, BIOMEDICAL PHOTONICS, 2017, т.6, N4, с.27-36. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100957260B1 (en) Biologically active methylene blue derivatives
US8741264B2 (en) Self-sterilizing products
JPH04501717A (en) Pre-activated therapeutic agents derived from photoactive compounds
JP2007512297A (en) Development in bioactive methylene blue derivative (2)
Spagnul et al. Synthesis and bactericidal properties of porphyrins immobilized in a polyacrylamide support: influence of metal complexation on photoactivity
EP2616062B1 (en) Use of derivatives of pentaphyrine as antimicrobial and desinfectant agents
Zhdanova et al. Synthesis and photodynamic antimicrobial activity of amphiphilic meso-arylporphyrins with pyridyl moieties
RU2670201C1 (en) Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms
JP2018509454A (en) Halogenated tetraphenylbacteriochlorin and atropisomers of chlorin and their use in photodynamic therapy
CN107501297B (en) Phenothiazine-pyridine compounds and uses thereof
GB2373787A (en) Phenothiazinium derivatives and their use to reduce pathogenic contaminants
CN113214297B (en) Organic boron photosensitizer based on aggregation-induced emission and application thereof in treating multiple drug-resistant bacterial infection
RU2282647C1 (en) Photosensitizing agents for antimicrobial photodynamic therapy
CN112028901B (en) Cetyl ammonium group modified phthalocyanine, preparation method thereof and application thereof as photodynamic medicament
CN113784714B (en) AIE-active photosensitizers for selective elimination of bacteria and ablation of cancer cells
RU2565450C1 (en) Cationic purpurinimide having antibacterial activity and using same for photodynamic inactivation of bacterial biofilms
CN104119320B (en) Application of pyridine-4-ethynyl carbazole organic salt derivative
RU2610566C1 (en) Method for photodynamic therapy of local foci of infection
CN117660337A (en) Engineering cell and application thereof
JP2021063036A (en) Fluorescence labeling agent, photodynamic therapeutic agent and phthalocyanine
Daramola et al. Antibacterial photodynamic therapeutic studies of metallated porphyrin against chronic wound colonising bacterial isolates
RU2536966C1 (en) Photosensitisers for photodynamic therapy
CN108373472A (en) A kind of sterilization material and its preparation method and application containing protoporphyrin
CN116850287A (en) Antibacterial transparent application
KR102696348B1 (en) Hypericin-PVP complex with high hypericin content