Способ увеличения антибактериальной активности антибиотиков

Изобретение относится к фармакологии, медицине, в частности к способу, увеличивающему антибактериальную активность антибиотиков, в частности на бензилпенициллина натриевую соль, конечным результатом которого является повышение эффективности и расширение возможностей применения имеющихся средств с антимикробной активностью.

Антибиотики используются для профилактики и лечения бактериальных инфекционных заболеваний. Устойчивость к антибиотикам развивается в случае изменения бактерий в ответ на применение данной группы препаратов. Распространение антимикробной резистентности является одной из самых острых проблем современности, несущей биологические и экономические угрозы для всех стран. Антимикробная резистентность снижает эффективность мероприятий по профилактике и лечению инфекционных и паразитарных болезней человека, животных и растений (приводят к увеличению тяжести и длительности течения этих заболеваний, что способствует повышению смертности и ухудшению показателей здоровья среди населения, гибели животных и растений) [ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РАСПОРЯЖЕНИЕ от 25 сентября 2017 г. №2045-р].

Известно устройство для воздействия комбинированного магнитного поля на кинетику биохимических процессов в биологических системах (патент РФ N 2593238, МПК A61N 2/04, В82В 3/00, 10.08.2016). Устройство предназначено для воздействия низкочастотным магнитным полем, в импульсном режиме, в заданном объеме на биологические системы. В качестве биологических систем могут выступать как отдельные биоактивные макромолекулы, клетки, «фермент-субстрат», «белок-ингибитор», клеточные мембраны, липосомы, мицеллы и др., так и живые биообъекты (мыши, крысы).

Данное устройство создает неоднородные аксиальные поля, что является его недостатком, т.к. неоднородное магнитное поле действует неодинаково на разные области биообъекта, оказывая труднопрогнозируемый терапевтический эффект.

Наиболее близким аналогом технического решения является способ обработки вещества магнитным полем и устройство для его осуществления (патент РФ N 2155081, МПК A61N 2/00, C02F 1/48, 27.08.2000), включающее излучатель, содержащий установленные в корпусе соосно электромагнитную катушку и постоянные магниты, один из которых выполнен в виде кольца, а другой - в виде цилиндра. Электромагнитная катушка расположена между магнитами и подключена к генератору.

Недостатком является недостаточная активизация данного способа обработки, в ограничении параметров магнитной обработки вещества при напряженности не более 2⋅10^-5 А/м.

Однако ни в одном из известных способов не представлено решение проблемы повышение эффективности антибактериальных препаратов с помощью универсального, портативного средства увеличения активности антибиотика без изменений токсичности.

Технический результат заключается в повышении антибактериальной активности бензилпенициллина натриевой соли без изменения токсичности.

Технический результат достигается тем, что в способе увеличения антибактериальной активности бензилпенициллина натриевой соли, заключающемся в облучении бензилпенициллина натриевой соли электромагнитным полем, воздействие осуществляют импульсным электромагнитным полем, имеющем форму затухающей синусоиды (фиг. 1) напряженностью Н=(0,09⋅10⁶÷1,23⋅10⁶) А/м, частотой f=30-70 кГц, числом повторения импульсов n=1-3, при этом бензилпенициллина натриевая соль имеет порошкообразное состояние.

В способе обработки порошкообразного бензилпенициллина натриевой соли импульсным электромагнитным полем все характеристики подобраны эмпирически.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - показана осциллограмма импульса электромагнитного поля;

на фиг. 2 - представлена схема воздействия на бензилпенициллина натриевую соль;

на фиг. 3 - диаметры зон подавления роста E. coli при воздействии на порошкообразную бензилпенициллина натриевую соль;

на фиг. 4 - воздействие ИМП на порошок бензилпенициллина натриевой соли с последующей подготовкой раствора и его взаимодействии с E. coli.

Стенд для проверки предлагаемого способа фиг. 2 содержит индуктор 1, генератор импульсного тока 2, датчик импульсного магнитного поля (ИМП) 3 и осциллограф 4. Датчик ИМП 3 подключен к осциллографу 4.

Последовательность процесса подготовки и проведения экспериментов:

1. Воздействие ИМП на порошок антибиотика.

2. Разведение антибиотика до нужной концентрации, распределение по поверхности чашки Петри по 0,1 мл инокулянта E. coli.

3. Размещение дисков на поверхности чашки и нанесение на них 10 мкл раствора антибиотика.

4. Размещение чашек Петри в термостат при температуре 30°С в течение 18 часов.

5. Замер «диаметров зон лизиса» производится следующим образом, чашки помещают кверху дном на темную поверхность так, чтобы свет падал на них под углом в 45°. Диаметр зон задержки роста измеряют с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм.

В случае, когда форма зон лизиса отличаются от круговой, производился расчет диаметра, как средний после замера расстояний между противоположными граничными точками фигуры в не менее 10 направлениях.

Способ обработки антибиотика импульсным электромагнитным полем осуществляется следующим образом (фиг. 2).

В индуктор 1 устанавливают виалу 5 с бензилпенициллина натриевой солью (6) в порошкообразном состоянии (например, 1 грамм), после чего проводится ее обработка ИМП. Облучается порошкообразный антибиотик электромагнитным полем при напряженности магнитного поля Н=(0,09⋅10⁶÷1,23⋅10⁶) А/м, частоте f=30-70 кГц и числом импульсов n=1-3 (фиг. 3).

Далее облученная порошкообразная бензилпенициллина натриевая соль доводится до концентрации 0,01 г/мл. В качестве примера можно привести воздействие антибиотика на клетки Escherihia coli. Посев бактериальной культуры кишечной палочки производился на МПА (мясопептонный агар). Escherichia coli М 17 - штамм кишечной палочки получен из медицинского сертифицированного препарата «Колибактерин», предназначенного для лечения желудочно-кишечных расстройств у людей. Инокуляты Е. coli готовились внесением 1 г сухой культуры в 10 мл среды, состав которой был следующим: пептон - 5 г/л; глюкоза - 10 г/л; NaCl - 4,68 г/л; KCl - 1,48 г/л; NH₄Cl - 1,08 г/л; CaCl₂ - 0,44 г/л; Трис - 6 г/л; K₂HPO₄ -2 г/л; MgSO₄ - 5 г/л.

На фиг. 3 приведены следующие обозначения:

* - отличия диаметра зоны подавления роста E. coli при воздействии бензилпенициллина, облученного ИМП, от контроля в первой серии эксперимента достоверны с уровнем значимости Р<0,05;

# - отличия диаметра зоны подавления роста E. coli при воздействии бензилпенициллина, облученного ИМП, от контроля во второй серии эксперимента достоверны с уровнем значимости Р<0,05.

Произведенные эксперименты показывают, что облучение порошкообразного бензилпенициллина натриевой соли при напряженностях H₁=0,09⋅10⁶А/м, Н₂=0,5⋅10⁶А/м, Н₃=0,65⋅10⁶А/м, Н₄=0,82⋅10⁶А/м, Н₅=1,02⋅10⁶А/м частоте f=30-70 кГц и числом импульсов n=1-3 приводят к увеличению антибактериальной активности антибиотика на 12-24% (фиг. 4). В процессе исследований были найдены режимы обработки, при которых достигается эффект увеличения активности.

Результаты проведенной экспериментальной работы демонстрируют увеличение антибактериальный активности без изменения токсичности антибактериального препарата.

Оценка токсичности бензилпенициллина натриевой соли после обработки ИМП.

Токсикологические исследования проводили на белых мышах-самцах в возрасте 2 месяцев со средней массой тела 20-21 г. [Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. - М.: Гриф и К, 2012. - 944 с.] при внутрибрюшном введении. Вещества исследовали в дозах 50, 100, 150, 200, 250, 275 мг/кг (по 10 животных на каждую дозу). Количество вводимого вещества рассчитывали по объему введенного раствора в зависимости от массы тела с учетом максимально допустимого количества жидкости. Контрольная (интактная) группа животных включена в эксперимент для проведения сравнительной оценки состояния и поведения этих особей и подопытных животных. Данная группа животных по окончании первых суток наблюдений исключалась из эксперимента. Наблюдение за опытными группами проводилось в течение 14 суток. Величину LD50 (средняя доза вещества, вызывающая гибель половины членов испытуемой группы) рассчитывали с помощью нелинейного фиттинга кривых, описывающих антиагрегационную активность (%) по логарифмическому уравнению с 4 параметрами, используя программное обеспечение GraphPad Prism (GraphPad Software, Inc., США).

По результатам проведенного исследования установлено, что по расчетным показателям LD50 облучение импульсным электромагнитным полем не меняло токсичность бензилпенициллина натриевой соли. Показатели токсичности бензилпенициллина натриевой соли, подвергшейся и не подвергшейся облучению приведены в таблице 1.

I группа - бензилпенициллина натриевая соль, подвергшаяся облучению электромагнитным полем; II группа - бензилпенициллина натриевая соль, не подвергшаяся облучению электромагнитным полем.

Таким образом, при обработке ИМП порошкообразного бензилпенициллина натриевой соли наблюдается рост диаметров лизиса на 12-24%, что свидетельствует об увеличении его антибактериальной активности без изменения токсичности.