Ученые из Томского политехнического университета и Харбинского политехнического университета в Китае нашли способ эффективнее бороться с бактериями и биопленками, которые снижают действие антибиотиков. Как рассказала пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, ученые исследовали производные кумарина — органического соединения, встречающегося в природе, например, в бобах тонка. Исследование поддержано Министерством науки и высшего образования России в рамках проекта «Наука» (FSWW-2026−0052). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (Q2, IF: 5,4).
Образование биопленок и устойчивость бактерий к лекарствам — одни из проблем современной медицины, поскольку, образуясь на медицинских имплантатах, они могут снижать эффективность антимикробной защиты и действия антибиотиков в целом. Кумарин принято считать перспективной основой для новых антибактериальных средств. Это органическое соединение, встречающееся в природе в различных растениях, например, в бобах тонка. Однако до сих пор не до конца изучено, как именно изменения в структуре молекулы кумарина влияют на ее антибактериальную активность.
Специалисты синтезировали два производных 7‑гидрокси‑4‑метилкумарина: 6‑нитро‑7‑гидрокси‑4‑метилкумарин и 8‑нитро‑7‑гидрокси‑4‑метилкумарин — и проверили их действие на двух опасных бактериях: золотистом стафилококке и синегнойной палочке.
Оказалось, что особые части молекулы — нитрогруппы — могут усиливать антибактериальный эффект: они меняют распределение электронной плотности в молекуле и помогают образовывать активные формы кислорода. Эти формы кислорода повреждают бактерии и разрушают биопленки — скопления микроорганизмов, которые часто появляются на медицинских имплантатах и мешают работе антибиотиков.
Лучше всего сработало соединение с нитрогруппой в 8‑м положении: чтобы предотвратить образование биопленки или разрушить уже существующую, достаточно концентрации 50−60 мкг/мл. В целом для подавления роста биопленок хватает 20−80 мкг/мл производных кумарина. При этом даже соединение без нитрогруппы показало хорошую активность — его минимальная ингибирующая концентрация составила около 20 мкг/мл против обеих бактерий.
Мы впервые системно подошли к исследованиям влияния положения нитрогруппы в структуре производных кумарина на биологическую активность, изучали, как вещество подавляет образование биопленок и разрушает уже сформированные биопленки. Серия тестов показала, что нитрогруппа в структуре 7-гидрокси-4-метилкумарина может усиливать антибактериальный эффект соединения, связанный с разрушением биопленок. Это объясняется тем, что нитрогруппа изменяет распределение электронной плотности в молекуле и облегчает образование активных форм кислорода при взаимодействии с бактериальными клетками. Такие активные формы кислорода повреждают бактерии и помогают разрушать уже сформированные биопленки.
Разработку можно будет использовать для создания новых антимикробных покрытий медицинских устройств и средств против устойчивых к лекарствам бактерий. В будущем ученые планируют подробнее изучить, как вещества действуют на бактерии на уровне ферментов и клеточных структур, проверить их токсичность и биосовместимость, а также выяснить, можно ли комбинировать производные кумарина с другими антимикробными средствами для усиления эффекта.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что косметический ингредиент оказался эффективен против устойчивых бактерий.
