Химики предсказали структуру сильных антибактериальных фотосенсибилизаторов

Фотодинамическая терапия использует энергию света для разрушения патологических клеток в тканях. Для этого применяются фотосенсибилизаторы, которые под воздействием фотонов (квантов света) переводят кислород в тканях в активные формы (АФК). АФК способны повреждать мембраны, что приводит к смерти клеток. Антимикробная активность фотосенсибилизаторов делает эту форму терапии перспективной для лечения бактериальных инфекций, устойчивых к действию антибиотиков.

Сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН провели исследования, сочетая молекулярно-динамическое моделирование и биофизические эксперименты. Они выявили структурные особенности молекул, обеспечивающие наилучшие антимикробные свойства. На основе своих результатов исследователи синтезировали соединение (порфирин фосфора(V)), уничтожающее кишечную палочку почти в два раза активнее известных антибиотиков. При этом для его активации не нужно сильного освещения.

Принцип работы фотосенсибилизатора складывается из двух механизмов. Во-первых, молекула способна нарушать нормальную структуру липидного слоя мембраны, погружаясь внутрь — такое повреждение само по себе достаточно опасно для клетки. Во-вторых, вещество проявляет собственно фотодинамическую активность.

«Порфирины фосфора, проявлявшие антимикробную активность, располагались внутри клеточной мембраны параллельно ее поверхности. Порфирины с другим расположением лигандов антимикробную активность не проявляли. Таким образом, наша работа открывает путь для направленного поиска новых фотосенсибилизаторов для антимикробной фотодинамической терапии», — рассказывает заместитель директора ИФХЭ РАН по научной работе, заведующий лабораторией биоэлектрохимии, доктор физико-математических наук Олег Батищев.

Все больше штаммов бактерий становятся нечувствительными к антибиотикам, поэтому большое значение имеет создание новых методов борьбы с микробами.

«Ценность нашего результата не только в том, что удалось синтезировать соединение, проявляющее высокую антимикробную активность по отношению к двум бактериям. Мы получили инструмент, благодаря которому можно предсказывать свойства новых потенциальных фотосенсибилизаторов», — отметила руководитель работ, академик РАН Юлия Горбунова.