image: ?hemists from RUDN University discovered previously unknown derivatives of chitin, a biopolymer that forms the exoskeletons of insects and carapaces of crayfish and other arthropods. The new compounds and their nanoparticles have antibacterial properties and are able to catalyze chemical reactions. view more
Credit: RUDN University
Les chimistes de l'Université RUDN ont découvert des dérivés jusqu'alors inconnus de la chitine, un biopolymère qui compose les exosquelettes d'insectes, des coquilles d'écrevisses et d'autres arthropodes. Les nouveaux composés et nanoparticules basés sur ceux-ci présentent une activité antibactérienne et peuvent également être utilisés dans la catalyse de réactions chimiques. Les résultats sont publiés dans l'International Journal of Biological Macromolecules.
La chitine est le deuxième biopolymère le plus répandu sur Terre. Sur sa base, des préparations médicales et des matériaux pour la chirurgie ont été créés, à l'aide desquels il est possible d'accélérer la cicatrisation des plaies, par exemple des gels anti-brûlures et cicatrisants. Mais il n'est pas possible d'introduire complètement la chitine et ses dérivés dans la médecine :il est difficile d'en obtenir de nouveaux composés, car ils ne se dissolvent ni dans l'eau ni dans la plupart des solvants organiques. Les chimistes de RUDN University ont proposé un moyen universel et simple de synthétiser des dérivés de chitine solubles dans l'eau.
Dans l'expérience, les chimistes de RUDN University ont utilisé de la poudre de chitine provenant des coquilles du crabe du Kamtchatka. La chitine a été traitée à température ambiante avec une substance à teneur en azote .Des dérivés de chitine avec des groupes attachés de trois atomes d'azote, des groupes azide, ont été obtenus. Au total, trois dérivés ont été synthétisés à ce stade, dans lesquels des groupes azide ont été ajoutés à 18%, 42% et 65% des unités polymères. À la deuxième étape, des dérivés plus complexes ont été collectés à partir de fragments séparés .Le groupe azide plus les résidus chitine, plus l'ester d'acide nicotinique. Habituellement, de telles réactions sont effectuées dans une atmosphère sans oxygène, mais les chimistes de de RUDN University ont simplifié la synthèse. La réaction a été effectuée dans des conditions normales, mais les réactifs ont été soniqués pendant 15 minutes. En conséquence, 6 nouveaux composés hydrosolubles ont été obtenus , avec une teneur différente en groupes azide et différents esters d'acide nicotinique.
Les nouvelles substances contiennent des groupes d'atomes avec une charge positive , théoriquement, elles peuvent perturber le travail des éléments chargés négativement de la paroi cellulaire bactérienne. Les chimistes de RUDN University ont testé cette hypothèse sur deux micro-organismes : Staphylococcus aureus et Escherichia coli. Les chimistes ont comparé les effets sur les bactéries des six polymères et des deux antibiotiques dont l'ampicilline et la gentamicine. L'efficacité a été mesurée par le diamètre de la zone autour du polymère ou de l'antibiotique dans lequel les bactéries sont mortes. La plupart des dérivés de la chitine et des nanoparticules 'entre eux qui ont surpassé les antibiotiques dans ce test. Dans le meilleur résultat pour Staphylococcus aureus, les nanoparticules de polymère ont tué les bactéries dans une zone 14,9 mm plus large que l'ampicilline. Pour E. coli, la différence entre les résultats de la gentamicine et la meilleure variante de nanoparticules atteint 17 mm.
« Grâce à nos travaux, nous avons réussi à ajouter des polymères jusque-là inconnus à la classe des dérivés de chitine hydrosolubles. Ils sont non toxiques, démontrent une activité antibactérienne élevée et peuvent être utilisés comme catalyseurs dans la synthèse organique. Nous continuons à étudier les propriétés de nouveaux composés. En particulier, notre groupe étudie maintenant leur efficacité dans le traitement des infections bactériennes chez les animaux de laboratoire », Andrey Kritchenkov, candidat aux sciences chimiques, assistant du département de chimie inorganique, RUDN University.
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Journal
International Journal of Biological Macromolecules