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
Los químicos de la Universidad RUDN han descubierto derivados previamente desconocidos de la quitina, un biopolímero que forma los exoesqueletos de insectos, conchas de cangrejos de río y otros artrópodos. Los nuevos compuestos y nanopartículas basados en ellos exhiben actividad antibacteriana y también se pueden utilizar en la catálisis de reacciones químicas. resultadospublicado en la Revista Internacional de Macromoléculas Biológicas.
La quitina es el segundo biopolímero más común en la Tierra. Sobre esta base, se han creado algunos preparados médicos y materiales para la cirugía, con la ayuda de los cuales es posible acelerar la curación de heridas, por ejemplo, geles curativos y anti-quemaduras. Pero no es posible introducir completamente la quitina y sus derivados en la medicina; es difícil obtener nuevos compuestos a partir de ellos, ya que no se disuelven en agua ni en la mayoría de los solventes orgánicos. Los químicos de la Universidad RUDN han propuesto una forma universal y sencilla de sintetizar derivados de quitina solubles en agua.
En el experimento, los químicos de la Universidad RUDN utilizaron polvo de quitina de las conchas del cangrejo de Kamchatka. La quitina se trató a temperatura ambiente con una sustancia con un contenido de nitrógeno: se obtuvieron derivados de la quitina con grupos unidos de tres átomos de nitrógeno, grupos azida. En total, se sintetizaron tres derivados en esta etapa, en los que se agregaron grupos azida al 18%, 42% y 65% de las unidades de polímero. En la segunda etapa, se recolectaron derivados más complejos de fragmentos separados: el grupo azida más los residuos de quitina, más el éster de ácido nicotínico. Por lo general, estas reacciones se llevan a cabo en una atmósfera libre de oxígeno, pero los químicos de la Universidad RUDN han simplificado la síntesis. La reacción se llevó a cabo en condiciones normales, pero los reactivos se sonicaron durante 15 minutos.
Las nuevas sustancias contienen grupos de átomos con carga positiva; en teoría, pueden interrumpir el trabajo de los elementos cargados negativamente de la pared celular bacteriana. Los químicos de la Universidad RUDN probaron esta suposición en dos microorganismos: Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Los químicos compararon los efectos sobre las bacterias de los seis polímeros y los dos antibióticos: ampicilina y gentamicina. La eficacia se midió por el diámetro de la zona alrededor del polímero o antibiótico en la que murieron las bacterias. La mayoría de los derivados de quitina y sus nanopartículas superaron a los antibióticos en esta prueba. En el mejor resultado para Staphylococcus aureus, las nanopartículas de polímero mataron bacterias en un área 14,9 mm más ancha que la ampicilina. Para E. coli, la diferencia en los resultados de gentamicina y la mejor variante de nanopartículas alcanzó los 17 mm.
"Como resultado de nuestro trabajo, logramos agregar polímeros previamente desconocidos a la clase de derivados de quitina solubles en agua. No son tóxicos, exhiben una alta actividad antibacteriana y pueden usarse como catalizadores en síntesis orgánica. Seguimos estudiando las propiedades de nuevos compuestos. En particular, ahora nuestro grupo está investigando su efectividad en el tratamiento de infecciones bacterianas en animales de experimentación ", - Andrey Kritchenkov, Candidato a Ciencias Químicas, asistente del Departamento de Química Inorgánica, PFUR.
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Journal
International Journal of Biological Macromolecules