Структура и механизм антимикробного действия комплексного соединения хлоргексидина − нового представителя нанодезинфектантов Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Структура и механизм антимикробного действия комплексного соединения хлоргексидина − нового представителя нанодезинфектантов

Галынкин В.А. 1 Еникеев А.Х..1, Краснов К.А.2 , Гладчук А.С.2 , Герасимов В.Н.3, Хрусталев В.Н.4

1 − ООО «РОСБИО», 192019, Россия, г.Санкт-Петербург, ул. Мельничная д. 10 -А
7731254@mail.ru
2 − ФГБУ «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С.Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства», 192019, г. Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, д. 1, institute@toxicology.ru, krasnov_tox@mail.ru
3 − ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора 142279, Московская обл., Серпуховский р-н., пос. Оболенск, ФБУН ГНЦ ПМБ, ilcvngerasimov@obolensk.org
4 − Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы» ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Резюме
Формирование устойчивости болезнетворных микроорганизмов к известным дезинфицирующим средствам (ДС) требует постоянного совершенствования арсенала ДС. Эффективность ДС может быть увеличена путем модификация путем комбинирования известных антисептиков с комплексообразующими веществами. Примером такого подхода служит изученное в настоящей работе ДС «Тригексилон» − комплексный антисептик на основе хлоргексидина (ХГ), обладающий более высокой биоцидной активностью и более широким спектром действия по сравнению с ХГ. Активное вещество представляет собой трехкомпонентный комплекс ХГ с хлоридом цинка и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), Методами рентгеноструктурного анализа (РСА) и масс-спектрометрии установлена бихелатная структура данного комплекса, образованного двухзарядным катионом хлоргексидиния, двухзарядным катионом цинка и четырехзарядным анионом ЭДТА, В растворах, по данным электронной микроскопии, комплексный антисептик ХГ-Zn-ЭДТА образует надмолекулярные агрегаты размером 50-150 нм, что позволяет отнести его к нанодезинфектантам. Результаты изучения механизма антимикробной активности на штамме Pseudomonas aeruginosa, позволяет предполагать, что препарат воздействует на клеточную оболочку бактерий, что приводит к повреждению внешней мембраны с последующим распадом клетки. Цель исследования. Изучение молекулярной структуры и механизма антимикробного действия нового трехкомпонентного комплекса на основе хлоргексидина, цинка и этилендиаминтетрауксусной кислоты. Материалы и методы. Исследуемое вещество представляет собой комплекс Хлоргексидин-цинк-ЭДТА (дезинфицирующее средство «Тригексилон» с концентрацией раствора 0.2% в пересчете на хлоргексидин). Структуру комплекса исследовали в кристаллическом состоянии методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре Rigaku SynergyS, в растворах - методом матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации − масс-спектрометрии (МАЛДИ-МС) с помощью масс-спектрометра ultrafleXtreme (Bruker Daltonics), элементного анализа и методом просвечивающей электронной микроскопии. Результаты. Впервые проведено рентгеноструктурное исследование комплекса ХГ-Zn-ЭДТА и установлена его тонкая молекулярная структура в кристаллическом состоянии. Комплекс представляет собой стабильную бихелатную электронейтральную систему, в которой молекула хлоргексидина принимает компактную конформацию, стабилизированную за счет взаимодействия с анионным цинк-ЭДТА фрагментом. В растворах комплекс агрегирует, образуя наночастицы размером 50-150 нм. Полученные данные указывают, что антисептический эффект комплекса ХГ-Zn-ЭДТА связан с повреждающим воздействием на клеточные мембраны. Заключение. Структура и свойства биоцидного трехкомпонентного комплекса ХГ-Zn-ЭДТА, представляющего собой стабильную бихелатную систему, существенно отличают его от свободного хлоргексидина. В растворах комплекс представлен наночастицами размером 50-150 нм, что позволяет отнести его к нанодезинфектантам. Антисептический эффект комплекса ХГ-Zn-ЭДТА реализуется через клеточные мембраны, его повышенная активность, вероятно, объясняется малым молекулярным объемом, высокой подвижностью и склонностью к образованию надмолекулярных структур. Все это служит основанием для дальнейшего изучения механизмов биоцидного действия комплекса ХГ-Zn-ЭДТА, который представляется перспективной основой для получения высоко эффективных дезинфицирующих средств.

Ключевые слова
хлоргексидин, комплекс, цинк, ЭДТА, дезинфицирующее средство, наночастицы, электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, масс-спектры МАЛДИ ультраструктура бактерий.

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Распоряжение Правительства РФ от 25.09.2017 № 2045-р «Стратегия предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года»

2. Фeдорова Л.С., Ильякова А.В. Актуальные вопросы резистентности микроорганизмов к дезинфицирующим средствам. Дезинфекционное дело. 2022; 4(122): 50-54.

3 Юдин М.А., Степанов А.В., Богачева А.С. и др. Перспективные подходы к преодолению антибиотикорезистентности. Medline.ru. 2024; 25(1): 49-70.

4. Галынкин В.А., Еникеев А.Х., Подольская А.С. и др. Антимикробная и вирулицидная активность трехкомпонентного комплекса хлоргексидин-ЭДТА-цинк. Медицина экстремальных ситуаций. 2022; 1(24): 43-50.

5. Квашнина Д.В., Ковалишена О.В. Оценка применения хлоргексидина как антисептического средства. Медицинский альманах. 2016; 43(3): С. 62-66

6. Зверьков А.В., Зузова А.П. Хлоргексидин: прошлое, настоящее и будущее одного из основных антисептиков. Антимикробные препараты. 2013; 15(4): 279-285.

7. Gilbert P., Moore L.E. Cationic antiseptics: diversity of action under a common epithet. J. Appl Microbiol. 2005; 99: 703-715.

8. Машковский М.Д. Лекарственные средства. 16-е изд. М.: Новая волна; 2012.

9. Junco-Lafuente, M.P., Baca-García, P., Mesa-Aguado, F.L. Utilización de la clorhexidina en la prevención oral de pacientes de la tercera edad. Revista del Ilustre Consejo General de Colegios de Odontólogos y Estomatólogos de España. 2001; 6: 81-89.

10. Jones C. G. Chlorhexidine: Is It Still the Gold Standard? Periodontol 1997; 15: 55-62.

11 Carrouel F., Conte M.P., Fisher J. at all. COVID-19: A Recommendation to Examine the Effect of Mouthrinses With β-Cyclodextrin Combined With Citrox in Preventing Infection and Progression. J. Clin Med. 2020; 9: 1126.

12. Wand M.E., Bock L.J., Bonney L.C., Sutton J.M. Mechanisms of Increased Resistance to Chlorhexidine and Cross-Resistance to Colistin following Exposure of Klebsiella pneumoniae Clinical Isolates to Chlorhexidine. Antimicrob. Agents Chemother. 2017; 61: е01162-16.

13. CrysAlisPro, Version 1.171.41.106a. Oxford Diffraction, 2021.

14. Sheldrick G.M. Crystal Structure Refinement with SHELXL. Acta Crystallogr. 2015; 71: 3-8.

15. Руководство Р 4.2.3676-20 «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности», М., 2020.

16. Герасимов В.Н., Маринина Н.Н., Харсеева Г.Г., Щербатая О.С. Возможности трансмиссионной электронной микроскопии в оценке качества клеток бактерий и микробной популяции. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67(4): 237-244.