Научная статья на тему 'АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНОВЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ'

АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНОВЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
134
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ / ТЕСТ-КУЛЬТУРЫ МИКРООРГАНИЗМОВ / ДИСКО-ДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОД / РАСТВОРЫ / МЕТОД СЕРИЙНЫХ РАЗВЕДЕНИЙ / УСТОЙЧИВОСТЬ

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Андреев В. П., Зачиняева А. В., Соболев П. С., Зачиняев Я. В.

В течение длительного времени предельные четвертичные аммониевые соли применяются в качестве компонентов составов, обладающих противомикробными свойствами по отношению к некоторым штаммам микроорганизмов. Недостатком использования таких составов является формирование резистентности некоторых микроорганизмов к последним. Таким образом, представляется актуальным создание антимикробных составов на основе компонентов, с которыми в окружающей среде у микроорганизмов отсутствовал контакт. В настоящей статье представлены результаты экспериментальных исследований антимикробной активности синтезированных ацетиленовых четвертичных аммониевых солей, солей третичных аминов, а также коммерчески доступных предельных четвертичных аммониевых солей по отношению к тест-культурам Proteus mirabilis, P. vulgaris, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella sonne, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Penicillium spp. и Bacillus cereus. Дискодиффузионным методом определены диаметры зон подавления роста тест-культурами микроорганизмов. Действие растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей различной концентрации проводили методом серийных разведений. Определена минимальная подавляющая концентрация растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей. Результаты исследований показали, что диапазон минимальной подавляющей концентрации бромида три-н-октилпроп-2-иниламмония для исследованных тест-культур микроорганизмов составляет от 0,1 до 0,0001 %, а бромидов три-н-октилбут-2-инил- и три-н-октилокт-2-иниламмония - от 1 до 0,0001 %, в то время как предельные четвертичные аммониевые соли проявляют противомикробный эффект к аналогичным культурам патогенных микроорганизмов в концентрациях на порядок выше и более. Таким образом, растворы ацетиленовых четвертичных аммониевых солей могут быть перспективными антимикробными средствами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Андреев В. П., Зачиняева А. В., Соболев П. С., Зачиняев Я. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANTIMICROBIAL PROPERTIES OF ACETYLENIC QUATERNARY AMMONIUM SALTS

For a long period of time, saturated quaternary ammonium salts have been used as components of compositions that have antimicrobial properties against certain strains of microorganisms. The disadvantage of using such compositions is that some microorganisms develop resistance to them. Thus, it would be good to create antimicrobial compositions based on components with which microorganisms have had no contact in the environment. This article presents the results of experimental studies of the antimicrobial activity of synthesized acetylenic quaternary ammonium salts, salts of tertiary amines, as well as commercially available saturated quaternary ammonium salts in relation to test cultures of Proteus mirabilis, P. vulgaris, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella sonne, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Penicillium spp., and Bacillus cereus. The diameter of the zones of growth inhibition by test cultures of microorganisms was determined by the disk diffusion method. The action of acetylenic quaternary ammonium salt solutions in various concentrations was effected by the method of serial dilutions. The minimum inhibitory concentration of acetylenic quaternary ammonium salt solutions was determined. The results show that the range of the minimum inhibitory concentration of tri-n-octylprop-2-enylammonium bromide for the test cultures of microorganisms is from 0.1 to 0.0001 %, and that of bromides of tri-n-octylbut-2-enyl- and tri-n-octyloct-2-enylammonium - from 1 to 0.0001 %, while saturated quaternary ammonium salts exhibit an antimicrobial effect on similar cultures of pathogenic microorganisms at concentrations an order of magnitude higher or more. Thus, solutions of acetylenic quaternary ammonium salts can be promising antimicrobial agents.

Текст научной работы на тему «АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНОВЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ»

Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 7. С. 67-74 Transactions of the Karelian Research Centre RAS. 2022. No. 7. P. 67-74 DOI: 10.17076/eb1702

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Experimental articles

УДК 579.61

АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНОВЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ

В. П. Андреев1*, А. В. Зачиняева2, П. С. Соболев1, Я. В. Зачиняев3

1 Петрозаводский государственный университет (пр. Ленина, 33, Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910), *[email protected]

2 Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет (Литовская ул., 2, Санкт-Петербург, Россия, 194100)

3 Российский государственный педагогический университет имени А. И. Герцена (наб. реки Мойки, 48, Санкт-Петербург, Россия, 191186)

В течение длительного времени предельные четвертичные аммониевые соли применяются в качестве компонентов составов, обладающих противомикробными свойствами по отношению к некоторым штаммам микроорганизмов. Недостатком использования таких составов является формирование резистентности некоторых микроорганизмов к последним. Таким образом, представляется актуальным создание антимикробных составов на основе компонентов, с которыми в окружающей среде у микроорганизмов отсутствовал контакт. В настоящей статье представлены результаты экспериментальных исследований антимикробной активности синтезированных ацетиленовых четвертичных аммониевых солей, солей третичных аминов, а также коммерчески доступных предельных четвертичных аммониевых солей по отношению к тест-культурам Proteus mirabilis, P. vulgaris, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella sonne, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Penicillium spp. и Bacillus cereus. Диско-диффузионным методом определены диаметры зон подавления роста тест-культурами микроорганизмов. Действие растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей различной концентрации проводили методом серийных разведений. Определена минимальная подавляющая концентрация растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей. Результаты исследований показали, что диапазон минимальной подавляющей концентрации бромида три-н-октилпроп-2-иниламмония для исследованных тест-культур микроорганизмов составляет от 0,1 до 0,0001 %, а бромидов три-н-октилбут-2-инил- и три-н-октилокт-2-иниламмония - от 1 до 0,0001 %, в то время как предельные четвертичные аммониевые соли проявляют противоми-кробный эффект к аналогичным культурам патогенных микроорганизмов в концентрациях на порядок выше и более. Таким образом, растворы ацетиленовых четвертичных аммониевых солей могут быть перспективными антимикробными средствами.

Ключевые слова: азотсодержащие органические соединения; тест-культуры микроорганизмов; диско-диффузионный метод; растворы; метод серийных разведений; устойчивость

Для цитирования: Андреев В. П., Зачиняева А. В., Соболев П. С., Зачиняев Я. В. Антимикробные свойства ацетиленовых четвертичных аммониевых солей // Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 7. С. 67-74. doi: 10.17076/eb1702

V. P. Andreev1*, A. V. Zachinjaeva2, P. S. Sobolev1, Ya. V. Zachinjaev3. ANTIMICROBIAL PROPERTIES OF ACETYLENIC QUATERNARY AMMONIUM SALTS

1 Petrozavodsk State University (33 Lenin Ave., 185910 Petrozavodsk, Karelia, Russia), *[email protected]

2St. Petersburg State Pediatric Medical University (2 Litovskaya St., 194100 St. Petersburg, Russia) 3 Herzen University (48 Nab. Reki Moiki, 191186 St. Petersburg, Russia)

For a long period of time, saturated quaternary ammonium salts have been used as components of compositions that have antimicrobial properties against certain strains of microorganisms. The disadvantage of using such compositions is that some microorganisms develop resistance to them. Thus, it would be good to create antimicrobial compositions based on components with which microorganisms have had no contact in the environment. This article presents the results of experimental studies of the antimicrobial activity of synthesized acetylenic quaternary ammonium salts, salts of tertiary amines, as well as commercially available saturated quaternary ammonium salts in relation to test cultures of Proteus mirabilis, P. vulgaris, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella sonne, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Penicillium spp., and Bacillus cereus. The diameter of the zones of growth inhibition by test cultures of microorganisms was determined by the disk diffusion method. The action of acetylenic quaternary ammonium salt solutions in various concentrations was effected by the method of serial dilutions. The minimum inhibitory concentration of acetylenic quaternary ammonium salt solutions was determined. The results show that the range of the minimum inhibitory concentration of tri-n-octylprop-2-enylammonium bromide for the test cultures of microorganisms is from 0.1 to 0.0001 %, and that of bromides of tri-n-octylbut-2-enyl- and tri-n-octyloct-2-enylammonium - from 1 to 0.0001 %, while saturated quaternary ammonium salts exhibit an antimicrobial effect on similar cultures of pathogenic microorganisms at concentrations an order of magnitude higher or more. Thus, solutions of acetylenic quaternary ammonium salts can be promising antimicrobial agents.

Keywords: nitrogen-containing organic compounds; test cultures of microorganisms; disk diffusion method; solutions; serial dilution method; resistance

For citation: Andreev V. P., Zachinjaeva A. V., Sobolev P. S., Zachinjaev Ja. V. Antimicrobial properties of acetylenic quaternary ammonium salts. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN = Transactions of the Karelian Research Centre RAS. 2022. No. 7. P. 67-74. doi: 10.17076/eb1702

Введение

Четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) уже почти столетие представляют собой один из наиболее заметных и эффективных классов дезинфицирующих средств [Jennings et al., 2015]. Среднегодовые темпы роста спроса на дезинфекционные средства из группы четвертичных аммониевых солей в промышленно развитых странах составляют 6-7 % [Йоффе, 1988; Гудзь, 1998]. К сожалению, они проявляют сравнительно узкий спектр противомикробной активности - эффективны в отношении возбудителей кишечных и воздушно-капельных инфекций бактериальной этиологии, грибов, некоторых вирусов, однако недостаточно активны в отношении культур Proteus vulgaris, P. morganii, P. mirabilis.

Около 90 % госпитальных штаммов микроорганизмов рода Proteus резистентны к ЧАС

[Girardo et al., 1989]. Большинство препаратов этой группы неактивны в отношении вирусов, споровых форм бактерий и микобактерий туберкулеза [Best et al., 1990; Гудзь, 1998], и подобные соединения применяют для дезинфекции ограниченного круга объектов в учреждениях здравоохранения.

Целью данной работы явился поиск новых типов ЧАС, у которых отсутствовали бы отмеченные выше недостатки.

Материалы и методы

Объекты исследований и их синтез

Объектами исследований являются различные по структуре ацетиленовые четвертичные аммониевые соли или соли третичных аминов (табл. 1). Соли II, III, IV, VII, IX, X, XII и XIII были

Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 7

получены и охарактеризованы нами ранее [Андреев и др., 1979]. Соль V коммерчески доступна (Аогоэ Огдапюэ, степень чистоты 99 %).

Бромиды ацетиленовых четвертичных аммониевых солей получали при сливании растворенных в гексане эквимолярных количеств третичных аминов (И^) с бромопроиз-водными алкинов (Вг-СН2-С=С-И') [Андреев и др., 1979, 2012], содержащими атом брома в в-положении относительно тройной связи согласно схеме:

R3N + Вг-СН2-С=С-^ ^ СН2-С=С-И']Вг ,

где И = С8Н17, R' = Н, СН3, С5Н11*

К 35,3 г (0,1 моль) три-н-октиламина, растворенного в 50 мл гексана, небольшими порциями при перемешивании добавляли 11,9 г

Таблица 1. Соли третичных аминов и четвертичные аммониевые соли

Table 1. Salts of tertiary amines and quaternary ammonium salts

ЧАС Формула

QAS Formula

I [(C8H17)3NCH2C=CH]Br

II

III [(C8Hi7)3NCH2C=CC4HJBr

IV [(C8Hi7)2N(CH2C=C4H9)J Br

V [(CeHi7)3NCH3]1

VI [(C8Hi7)3NCH2C=CCHJBr

VII [(C8Hi7)3NCH2C=CC5HJBr

VIII [(CH3)2N(CH2C=CH)(Ci8H37)]Br

IX [(Ci2H25)3NCH2C=CH]Br

X [(C6Hi3)2N(CH2C=CH)JBr

X [(C8Hi7)3NH]Cl

XII [^H^N^CsCH^Br

XIII [^H^N^feCH^Br

(0,1 моль) бромистого проп-2-инила, или 13,3 г (0,1 моль) бромистого бут-2-инила, или 18,9 г (0,1 моль) бромистого окт-2-инила. Навески ацетиленовых бромидов предварительно растворяли в 15 мл гексана. Полученную реакционную смесь оставляли на трое суток при комнатной температуре. За окончанием реакции следили по исчезновению три-н-октиламина методом ТСХ на пластинках Silufol с использованием системы растворителей хлороформ -этанол (10 : 1). Выделившиеся в виде масел бромиды три-н-октилпроп-2-, три-н-октил-бут-2-инил-, три-н-октилрокт-2-иниламмония трижды промывали гексаном. Остатки растворителя удаляли в вакууме. Растворы в гексане после экстракции оставляли стоять в течение недели. Если выпадало масло, его выделяли как описано выше.

Выходы ацетиленовых четвертичных аммониевых солей составили 43,9 г (93 %) для бромида проп-2-иниламмония, 46,2 г (95 %) для бромида бут-2-иниламмония, 50,4 г (93 %) для бромида окт-2-иниламмония.

Гидрохлорид три-н-октиламина получали взаимодействием 35,3 г (0,1 моль) три-н-ок-тиламина, растворенного в 50 мл гексана, с 0,1 моль концентрированной соляной кислоты (объем 35%-го добавленного раствора HCl 10,4 мл). Выпавший из гексана белый осадок соли троекратно промывали гексаном.

Доказательство структуры синтезированных ацетиленовых ЧАС подтверждали данными элементного анализа (табл. 2).

Исследование противомикробных свойств ацетиленовых четвертичных аммониевых солей

Определение чувствительности микроорганизмов к действию растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей проводили диско-диффузионным методом [Королюк, Сбойчаков, 1999]. Действие растворов ацети-

Таблица 2. Элементный анализ бромидов проп-2-инил-, бут-2-инил, окт-2-инилтриоктиламмония Table 2. Elemental analysis of prop-2-enyl-, but-2-enyl, oct-2-enyltrioctylammonium bromides

ЧАС QAS Вычислено Calculated Формула Formula Найдено Found

С % H % N % Br % C % H % N % Br %

бромид три-н-октилпроп-2-иниламмония tri-n-octylprop-2- enylammonium bromide 68,61 11,52 2,96 16,91 C27H54NBr 68,33 11,61 2,86 17,11

бромид три-н-октилбут-2-иниламмония tri-n-octylbut-2- enylammonium bromide 69,10 11,60 2,88 16,41 C28H56NBr 69,34 11,40 2,66 16,30

бромид три-н-октилокт-2-иниламмония tri-n-octyloct-2- enylammonium bromide 70,81 11,89 2,58 14,72 C32H64NBr 70,56 12,02 2,67 14,52

леновых ЧАС различной концентрации изучали методом серийных разведений. Для учета результатов измеряли диаметры зон подавления роста вокруг дисков с точностью до 1 мм.

Фармакологические исследования антимикробной активности ацетиленовых ЧАС осуществляли общепринятым методом серийных разведений [МУК..., 2004]. В качестве тест-культур использовались 12 штаммов микроорганизмов: Saccharomyces cerevisiae № 9763 АТСС, Staphylococcus aureus № 25923 АТСС, Escherichia coli № 25922 ATCC, Bacillus cereus № 8035 NCTC, Candida albicans № 10231 ATCC, Proteus vulgaris № 6380 ATCC, P. mirabilis № 12453 ATCC, Salmonella typhimurium № 14028 ATCC, Pseudomonas aeruginosa № 27853 ATCC, Shigella sonne № 25931 ATCC, Serratia marcescens № 14756 ATCC, Penicillium spp. № 30-2300 ATCC. Действие каждой концентрации растворов ацетиленовых четвертичных аммониевых солей проверялось не менее чем в трех повторностях. Результаты являются достоверными (p < 0,05, критерий Вилкоксона).

Результаты и обсуждение

К основным элементам структуры, обусловливающим противомикробные свойства ЧАС, относятся гидрофильные полярные четвертичные аммониевые группы и гидрофобные углеводородные радикалы, а увеличение количества атомов углерода в радикале до восьми приводит к усилению противомикробных свойств [Гудзь, 1998; Makvandi et al., 2018]. Активность повышается при введении в структуру ЧАС ненасыщенных углеводородных радикалов [Kabara et al., 1975], асимметричного атома азота [Лиманов и др., 1984], простых эфирных связей [Гудзь,

1998]. Среди ЧАС максимальную активность, как правило, проявляют соединения, которые содержат 12-16 атомов углерода в радикале [Ляпунов и др., 1984; Крученок, 1985; □ е1: а1., 2013]. Дальнейшее удлинение углеродной цепи приводит к снижению активности [Писько, 1984].

Противомикробные свойства ЧАС коррелируют с поверхностной активностью. Эти соединения концентрируются на поверхности раздела фаз «раствор - поверхность клетки бактерий», встраиваются в цитоплазматическую мембрану с последующими изменениями кон-формации мембранных липидов, что приводит к повышению проницаемости цитоплазматиче-ской мембраны [Андреев и др., 2012].

Токсичность ЧАС, напротив, находится в обратно пропорциональной зависимости от длины углеродной цепи - уменьшается по мере того, как увеличивается количество атомов углерода в радикале. Кроме того, алифатические ЧАС менее токсичны, чем циклические, а ацетиленовые соединения менее токсичны, чем олефиновые и особенно алифатические [Йоффе, 1988].

В литературе отмечаются особые свойства ЧАС, содержащих длинноцепной ацетиленовый радикал, в частности их повышенная бактерицидная активность [Лиманов, 1975]. Поэтому мы поставили задачу выяснить влияние длины и числа алкильных и алкинильных групп в ЧАС на бактерицидные и фунгицидные свойства этих веществ.

Экспериментальные данные относительно чувствительности микроорганизмов к химиоте-рапевтическим препаратам, полученным нами диско-диффузионным методом, даны в табл. 3, в которой представлены все классы микроорганизмов (бактерии и грибы), имеющие эпидемиологическое значение.

Таблица 3. Диаметр зоны подавления роста тест-культуры микроорганизмов при внесении растворов ацетиленовых ЧАС

Table 3. The diameter of the growth suppression zone of the test-culture of microorganisms when applying solutions of acetylene QAS

ЧАС QAS Тест-культура Test-culture

1 2 3 4 5 6 7

I 0 0 0 0 20 25 0

II 15 15 0 0 0 0 0

III 0 0 0 15 10 12 10

IV 20 20 0 20 30 17 0

V 30 20 0 20 30 17 0

Примечание / Note. 1 - Staphylococcus aureus, 2 - Escherichia coli, 3 - Proteus vulgaris, 4 - Proteus mirabilis, 5 - Penicillium spp., 6 - Bacillus cereus, 7 - Saccharomyces cerevisiae.

fà-

V_y Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 7

ЧАС в зависимости от строения проявляют избирательное биологическое действие. Данные табл. 3 позволяют заключить, что Proteus vulgaris резистентна ко всем образцам ЧАС, а рост Saccharomyces cerevisiae подавляется только соединением III. В отношении культур Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Proteus vulgaris, P. mirabilis и Penicillium spp. иодид три-октилметиламмония (V), содержащий только алкильные группы, и диацетиленовый бромид ди-н-октилдигепт-2-иниламмония (IV) оказывают в равной степени более сильный ингиби-рующий эффект, чем моноацетиленовые ЧАС (I-III). При этом бактериостатическое действие иодида три-н-октилметиламмония (V) на Staphylococcus aureus было более выраженным по сравнению с бромидом ди-н-октилдигепт-2-иниламмония (IV). Отметим, что среди всех исследованных нами моноацетиленовых ЧАС (I-III) именно бромид три-н-октилпроп-2-инил-аммония (I) оказывал наиболее сильное хи-миотерапевтическое воздействие на рост Bacillus cereus. В то же время избирательность биологического действия моноацетиленовых ЧАС, а именно эффект соединения I на Penicillium spp. и Bacillus cereus, соединения II -на Staphylococcus aureus и Escherichia coli, соединения III - на Proteus mirabilis, Penicillium spp.,

Bacillus cereus и Saccharomyces cerevisiae, теоретически может позволить подавлять некоторые виды микроорганизмов, не влияя на жизнеспособность других. Особенно важным может оказаться тот факт, что иодид три-н-ок-тилгепт-2-иниламмония (II) ингибирует рост культуры Saccharomyces cerevisiae, на которую не воздействуют другие исследованные в данной работе химиотерапевтические препараты. Это соединение можно было бы использовать как добавку к применяемым в настоящее время мягким дезинфицирующим средствам.

Кроме того, ввиду сравнительно быстрого формирования и распространения резистентных к ЧАС видов микроорганизмов применение ацетиленовых ЧАС, с которыми они пока не контактировали, может привести к разработке новых эффективных бактерицидных и фунги-цидных средств.

Продолжением нашей работы было исследование антимикробных свойств растворов различной концентрации ацетиленовых ЧАС методом серийных разведений по отношению к различным тест-культурам микроорганизмов [МУК..., 2004]. Результаты этих исследований представлены в табл. 4.

Из таблицы следует, что диапазон минимальной подавляющей концентрации соеди-

Таблица4. Минимальная подавляющая концентрация (МПК, %) ацетиленовых ЧАС по отношению к тест-культурам микроорганизмов

Table 4. The minimum suppressive concentration (MSC, %) of acetylene QAS in relation to the test-cultures of microorganisms

Тест-культура Test-culture

ЧАС, МПК (%), QAS, MSC (%), 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I 0,1 0,01 0,01 0,01 0,01 0,001 0,1 0,001 0,001 0,001 0,01 0,001

VI 1 0,1 0,001 0,001 0,001 0,001 1 0,0001 0,0001 0,001 0,0001 0,0001

VII 1 1 0,01 0,01 0,01 0,01 1 0,0001 0,01 0,0001 0,1 0,0001

VIII 1 0,0001 0 0,1 0,1 0,01 0 0,1 0,0001 1 0 1

IX 0 0 0 0 0 0,01 0 1 0,1 0,1 0,1 0

X 0 0 - - 1 - - 0,01 1 1 - 0

XI 0 1 - - 1 - - 1 0,01 1 - 0

XII 0 0 - 0 0 - 0 0 0 0 - -

XIII 0 0 - 0 0 - 0 0 0 0 - -

Примечание / Note. 1 - Proteus mirabilis; 2 - Proteus vulgaris; 3 - Salmonella typhimurium; 4 - Pseudomonas aeruginosa; 5 - Escherichia coli; 6 - Shigella sonne; 7 - Serratia marcescens; 8 - Staphylococcus aureus; 9 - Candida albicans; 10 -Saccharomyces cerevisiae; 11 - Penicillium spp.; 12 - Bacillus cereus.

нения I для исследованных штаммов микроорганизмов составляет от 0,1 до 0,0001 %, а соединений VI и VII - от 1 до 0,0001 %. При этом для данных соединений в отношении Proteus mirabilis, P. vulgaris и Serratia marcescens наблюдается явное понижение ингибирующей активности с удлинением ацетиленовой цепи (МПK возрастает до 1 %).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, эти ацетиленовые ЧАС являются очень эффективными дезинфицирующими соединениями и проявляют антимикробную активность, в 100 раз превышающую аналоги, обладают широким спектром действия при низких концентрациях действующих веществ.

Соединения VIII и IX, содержащие наряду с пропаргильным заместителем более длинные октадецильный и особенно три додецильных заместителя, обладают более узким диапазоном противомикробных свойств. Однако и укорочение длины заместителей в ацетиленовых ЧАС (соединения X, XII, XIII), а также переход к гидрохлориду триоктиламина (XI) приводит к ослаблению, а затем и потере этих свойств.

С целью оценки эффективности противомикробных свойств ацетиленовых ЧАС мы сравнили полученные нами результаты с известными в литературе. В качестве препарата сравнения нами выбраны данные для алкилдиметилбензил-аммоний хлорида (АДБАХ) [Шестопалов и др., 2019]. Это соединение с различными добавками содержится в дезинфицирующих средствах «Аламинол» (ФГУП ГнЦ «НИОПИЮ», Россия), «АнавидинЖомплит» (CTK ИрИОХ, Россия), «ДеМоС» (ООО «ЛиГ», Россия), АДБАХ (бензал-кония хлорид), <^атамин АБ» (ЗАО «НПФ Бур-синтез-М», Россия), «Arquad MCB» (Akzo Nobel Surface Chemistry AB, Швеция), «Barquat DM» (Lonza Ltd, Швейцария) и т. д.

^к указано выше, для ацетиленовых ЧАС I, VI-VIII во многих случаях МПK намного ниже, чем в смесях промышленных препаратов с различными добавками. ^оме того, преимуществом наших новых ЧАС является то, что микроорганизмы пока не могут иметь к ним резистентности и эти соединения образуются с высокими выходами в мягких условиях: в легколетучих неполярных растворителях при смешении третичных аминов с пропаргил-галогенидами при комнатной температуре (предельные ЧАС получают в гораздо более жестких условиях). K сожалению, мы не можем корректно говорить о статистически значимой разнице между нашими препаратами и препаратами сравнения, поскольку алкильная группа R в молекулах хлорида алкилдиметил-бензиламмония в зависимости от условий синтеза может содержать от 10 до 18 атомов

углерода (от числа С зависит МПК); кроме того, наши штаммы, за исключением штамма Candida albicans 10231 АТСС, не полностью совпадают с используемыми в литературе (см., например, [Шестопалов и др., 2019], табл. 3, АДБАХ). Однако для штамма Candida albicans 10231 АТСС минимальная эффективная концентрация АДБАХ составляет 0,3 % [Шестопалов и др., 2019], в то время как наши реагенты (за исключением соединения X) проявляют активность по отношению к этому штамму в концентрациях 0,0001-0,1 %. На основании представленной в настоящей статье совокупности данных по действию ацетиленовых ЧАС на тест-культуры микроорганизмов нами получен патент на дезинфицирующие растворы ацетиленовых ЧАС [Патент..., 2020].

Согласно [Патент.., 2000], авторами предлагается дезинфицирующий водный раствор на основе хлорида алкилдиметилбензилам-мония (10,0-12,0 мас. %), щелочного агента (5,0-10,0 мас. %), изопропилового спирта (8,0-12,0 мас. %), к которому чувствительны Staphylococcus aureus и Escherichia coli M-17. Минимальная подавляющая концентрация по отношению к Staphylococcus aureus и Escherichia coli M-17 составляет 0,0025 и 0,001 мас. % соответственно. Антимикробные составы ацетиленовых ЧАС, разработанные нами, подавляют рост бактерий в тех же массовых концентрациях (Escherichia coli M-17 и Staphylococcus aureus, соль VI) или в концентрациях на порядок ниже (Staphylococcus aureus, соли VI и VII) тех, которые приводятся в литературе.

Заключение

Таким образом, ацетиленовые четвертичные аммониевые соли обладают более широким спектром противомикробной активности, рабочие растворы реагентов эффективны в более низких концентрациях по сравнению с описанными в литературе. Поскольку ацетиленовые ЧАС неизвестны и не встречаются в свободном виде в природе, отсутствует приобретенная микроорганизмами резистентность. Подчеркнем еще раз, что синтез ацетиленовых четвертичных аммониевых солей происходит в мягких условиях с количественными выходами. В настоящее время нами проводятся исследования с твердыми (более удобными для работы, чем масла) моно- и диацетиленовыми ЧАС.

Литература

Андреев В. П., Зачиняева А. В., Ремизова Л. А. Бактерицидные и фунгицидные свойства ацетилено-

Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 7

вых четвертичных аммониевых солей // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Сер. Естеств. и технич. науки. 2012. № 4. С. 47-51.

Андреев В. П., Вукс Е. М., Кочеткова Е. В., Ремизова Л. А., Фаворская И. А. Кватернизация ацетиленовых аминов 2-акинил и алкилгалогенидами // Журнал органической химии. 1979. Т. 15, вып. 3. С.464-467.

Гудзь О. В. Итоги и перспективы клинического применения дезинфекционных средств из группы четвертичных аммониевых соединений // Провизор. 1998. Вып. 12. С. 27-39.

Йоффе Б. С., Бабаян Е. П., Злотник Р. Е. Синтез и применение катионных ПАВ. М.: НИИТЕХИМ, 1988. 42 с.

КоролюкА. М., Сбойчаков В. Б. Медицинская микробиология. СПб.: ЭЛБИ, 1999. С. 63-64.

Крученок Т. Б. Научные основы направленного поиска новых дезинфицирующих средств и изучения механизма их действия // Проблемы дезинфекции и стерилизации: Сб. науч. трудов. М., 1985. С. 6-13.

Лиманов М. О., Иванов С. Б., Крученок Т. Б. Синтез и бактерицидная активность катионных поверхностно-активных веществ, содержащих асимметричный атом азота // Химико-фармацевтический журнал. 1984. № 6. С. 703-706.

Лиманов В. Е., Эпштейн А. Е., Скворцова Е. К., Арефьева Л. И. 5-я Всесоюзная конференция по химии ацетилена. Тбилиси, 1975. С.94.

Ляпунов Н. А., Бобылева Л. Г., Иванов Л. В., Грецкий В. М., Чуева И. Н., Рудько А. П. Исследование катионных поверхностно-активных веществ - солей алкиламидопропил-диметилбензиламмония // Фармация. 1984. Т. 33, № 3. С. 26-30.

МУК 4.12.1890-04. М.: Минздрав России, 2004. 92 с.

Патент РФ № 2730525. Дезинфицирующий раствор. Опубл. 24.08.2020. Бюл. № 24.

Патент РФ № 2146151. Дезинфицирующее средство. Опубл. 10.03.2000. Бюл. № 7.

Писько Г. Т., Овчинников В. Г., Гудзь О. В., Смирнова Н. А., Тарасенко В. С. Противомикробные свойства производных гексаметилендиамина, содержащих остатки высокомолекулярных спиртов // Физиологически активные вещества. 1984. Вып. 16. С.54-57.

Шестопалов Н. В., Федорова Л. С., Скопин А. Ю. Антимикробная активность и минимальные эффективные концентрации химических соединений, входящих в состав дезинфекционных средств // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98, № 10. С. 1031-1036. doi: 10.18821/0016-9900-2019-98-10-1031-1036

Best M., Sattar S. A., Springthorpe V. S., Kennedy M. E. Efficacies of selected disinfectants against Mycobacterium tuberculosis // J. Clin. Microbiol. 1990. Vol. 10. P. 2234-2239.

Girardo P., Reverdy M. E., Martra A., Fleurette J. Determination de la concentration minimale bactericide de trois antiseptiques et un desinfectant sur S 80 soudes de bacilles gram negatife dorigine hospitaliere // Pathol. Biol. 1989. No. 5. P. 605-611.

Jennings M. C., Minbiole K. P. C., Wuest W. M. Quaternary ammonium compounds: An antimicrobial

mainstay and platform for innovation to address bacterial resistance // ACS Infect. 2015. Vol. 1. P. 288-303.

Kabara J. J., McKillip W. J., Sedor E. A. Aminimides: I. Antimicrobial effect of some long chain fatty acid derivatives // J. Am. Oil Chem. Soc. 1975. Vol. 52, no. 8. P. 316-317.

LiF., Weir M., Xu H. Effects of quaternary ammonium chain length on antibacterial bonding agents // J. Dent. Res. 2013. Vol. 92. P. 932-938.

Makvandi P., Jamaledi R., Jabbari M., Nikfarjamb N., Borzacchiello A. Antibacterial quaternary ammonium compounds in dental materials: A systematic review // Dent. Mater. 2018. Vol. 34, no. 6. P. 851-867.

Russell A. D. Bacterial spores and chemical sporicidal agents // Clin. Microbiol. 1990. Vol. 2. P. 99-119.

References

Andreev V. P., Zachinyaeva A. V., Remizova L. A. Bactericidal and fungicidal properties of acetylenic quaternary ammonium salts. Proceedings of Petrozavodsk State University. Ser. Nat. and Tech. Sciences. 2012;4:47-51. (In Russ.)

Andreev V. P., Vuks E. M., Kochetkova E. V., Remizova L. A., Favorskaya I. A. Quaternization of acetylenic amines with 2-akynyl and alkyl halides. Zhurnal or-ganicheskoi khimii = Russian Journal of Organic Chemistry. 1979;15(3):464-467. (In Russ.)

Gudz' O. V. Results and prospects of the clinical usage of disinfectants from the quaternary ammonium compounds group. Provizor = Pharmacist. 1998; 12: 27-39. (In Russ.)

Ioffe B. S., Babayan E. P., Zlotnik R. E. Synthesis and application of cationic surfactants. Moscow: NIITEHIM; 1988. 42 p. (In Russ.)

Korolyuk A. M., Sboichakov V. B. Medical microbiology. St. Petersburg: ELBI; 1999. P. 63-64. (In Russ.)

Kruchenok T. B. Scientific foundations of directed search for new disinfectants and study of their mode of action. Problemy dezinfektsii i sterilizatsii = Issues of Disinfection and Sterilization. Moscow; 1985. P. 6-13. (In Russ.)

Limanov M. O., Ivanov S. B., Kruchenok T. B. Synthesis and bactericidal activity of cationic surfactants containing an asymmetric nitrogen atom. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal = Pharmaceutical Chemistry Journal. 1984;6:703-706. (In Russ.)

Limanov V. E., Epshtein A. E., Skvortsova E. K., Aref'eva L. I. 5th All-Union conference on the acetylene chemistry. Tbilisi; 1975. P. 94. (In Russ.)

Lyapunov N. A., Bobyleva L. G., Ivanov L. V., Gret-skii V. M., Chueva I. N., Rud'ko A. P. Study of cationic surfactants - alkylamidopropyl-dimethylbenzylammonium salts. Farmatsiya = Pharmacy. 1984;33(3):26-30. (In Russ.)

Methodological guidelines (MUK) 4.12.1890-04. Moscow: Minzdrav Rossii; 2004. 92 p. (In Russ.)

Pis'ko G. T., Ovchinnikov V. G., Gudz' O. V., Smirno-va N. A., Tarasenko V. S. Antimicrobial properties of hexamethylenediamine derivatives containing residues of macromolecular alcohols. Fiziologicheski aktivnye veshchestva = Physiologically Active Substances. 1984;16:54-57. (In Russ.)

73

Russian patent No. 2730525. August 24, 2020. (In Russ.)

Russian patent No. 2146151. March 10, 2000. (In Russ.)

ShestopalovN. V., Fedorova L. S., Skopin A. Yu. Antimicrobial activity and minimum effective concentrations of chemical compounds found in disinfectants. Hygiene and Sanitation, Russian Journal. 2019;98(10): 1031 -1036. (In Russ.)

Best M., Sattar S. A., Springthorpe V. S, Kennedy M. E. Efficacies of selected disinfectants against Mycobacterium tuberculosis. J. Clin. Microbiol. 1990. Vol. 10. P. 2234-2239.

Girardo P., Reverdy M. E., Martra A., Fleurette J. Determination de la concentration minimale bactericide de trois antiseptiques et un desinfectant sur S 80 soudes de bacilles gram negatife dorigine hospitaliere. Pathol. Biol. 1989. No. 5. P. 605-611.

Jennings M. C., Minbiole K. P. C., Wuest W. M. Quaternary ammonium compounds: An antimicrobial mainstay and platform for innovation to address bacterial resistance. ACS Infect. 2015. Vol. 1. P. 288-303.

Kabara J. J., McKillip W. J., SedorE. A. Aminimides: I. Antimicrobial effect of some long chain fatty acid derivatives. J. Am. OilChem. Soc. 1975. Vol. 52, no. 8. P. 316-317.

LiF., Weir M., Xu H. Effects of quaternary ammonium chain length on antibacterial bonding agents. J. Dent. Res. 2013. Vol. 92. P. 932-938.

Makvandi P., Jamaledi R., Jabbari M., Nikfar-jamb N., Borzacchiello A. Antibacterial quaternary ammonium compounds in dental materials: A systematic review. Dent. Mater. 2018. Vol. 34, no. 6. P. 851-867.

Russell A. D. Bacterial spores and chemical sporicid-al agents. Clin. Microbiol. 1990. Vol. 2. P. 99-119.

Поступила в редакцию / received: 09.09.2022; принята к публикации / accepted: 22.09.2022. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflict of interest.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Андреев Владимир Петрович

д-р хим. наук, профессор e-mail: [email protected]

Зачиняева Анна Владимировна

д-р биол. наук, доцент

e-mail: [email protected]

Соболев Павел Сергеевич

канд. хим. наук, доцент

e-mail: [email protected]

Зачиняев Ярослав Васильевич

д-р хим. наук, профессор

e-mail: [email protected]

CONTRIBUTORS:

Andreev, Vladimir

Dr. Sci. (Chem.), Professor

Zachinjaeva, Anna

Dr. Sci. (Biol.), Associate Professor

Sobolev, Pavel

Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor

Zachinjaev, Yaroslav

Dr. Sci. (Chem.), Professor

(74)-

V_y Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 7

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.