Исследование механизма повышения биологической активности бензилпенициллина натриевой соли после обработки импульсным магнитным полем высокой напряженности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Магнитное поле способно изменять биологическую активность лекарственных препаратов, что может использоваться в медицине. Литературных данных о повышении биологической активности готовых лекарств под воздействием импульсных магнитных полей непосредственно перед их введением не обнаружено. В статье приведены данные о повышении антибактериальной активности бензилпенициллина натриевой соли после ее обработки импульсным магнитным полем. Цель работы – исследовать причины повышения биологической активности бензилпенициллина, показать изменения, которые происходят в молекуле под воздействием импульсного магнитного поля. Воздействие магнитного поля осуществляли на порошкообразный антибиотик на магнитно-импульсной установке с напряженностью магнитного поля Н = (0.09÷0.82) × 106 А/м. Форма импульса – затухающая синусоида с частотной характеристикой f = 40 кГц и f = 51 кГц. В исследованиях использовали экспериментальные методы ЯМР- и ИК-Фурье спектроскопии. Установлен сдвиг в величине химических сдвигов (δН) и констант спин-спинового взаимодействия (2JНН) сигналов метиленовых протонов бензильного заместителя в результате воздействия магнитного поля. С помощью ИК-Фурье спектроскопии выявлены изменения в полосах поглощения связей N–H и С = О амидной группировки и карбонильной группы лактамного цикла. Полученные спектральные данные позволяют сделать вывод об изменении геометрии молекулы бензилпенициллина натриевой соли в амидном фрагменте под влиянием импульсного магнитного поля, что возможно и является причиной повышения антибактериальной активности антибиотика.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Наталья Алексеевна Роденко

Самарский федеральный исследовательский центр Российской академии наук; Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: t.rodenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0623-7207
Россия, Самара; Самара

Татьяна Ивановна Васильева

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева; Самарский государственный медицинский университет

Email: vastaty@rambler.ru
Россия, Самара; Самара

Андрей Владимирович Богданов

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН

Email: abogdanov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2483-4742
Россия, Казань

Владимир Александрович Глущенков

Самарский федеральный исследовательский центр Российской академии наук; Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева

Email: vgl@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0001-8368-2905
Россия, Самара; Самара

Список литературы

  1. Трухан С.Н., Мартьянов О.Н. Магнитные свойства вещества. Ч. 1. Основы строения. Новосибирск: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, 2012. 75 с. [Trukhan S.N., Martyanov O.N. Magnitnye svojstva veshhestva. Chast’ 1. Osnovy stroenija = Magnetic properties of matter. Part 1. Fundamentals of structure. Novosibirsk: Boreskov Institute of Catalysis SB RAS, 2012. 75 p. (In Russ.)]
  2. Золотухина Е.И., Улащик В.С. Основы импульсной магнитотерапии. Витебск: Витебская областная типография, 2008. 144 с. [Zolotukhina E.I., Ulashchik V.S. Osnovy impul’snoj magnitoterapii = The basics of pulsed magnetotherapy, 2008. 144 p. (In Russ.)]
  3. Kakikawa M., Imai S., Yamada S. Effect of extremely low-frequency (ELF) magnetic fields on the potency of drugs in bacterial cells. IEEE Transact. Magn. 2014;50(4):1–4. https://doi.org/10.1109/tmag.2013.2286781
  4. Kakikawa M., Maeda T., Yamada S. Combined effect of 60 Hz magnetic fields and anticancer drugs on human hepatoma hepg2 cells. IEEE J. Electromagn., RF Microwav. Med. Biol. 2019;3(1):56–60. https://doi.org/10.1109/jerm.2018.2880341
  5. Torgomyan H., Trchounian A. The enhanced effects of antibiotics irradiated of extremely high frequency electromagnetic field on Escherichia coli growth properties. Cell Biochem. Biophys. 2015;71(1):419–424. https://doi.org/10.1007/s12013-014-0215-y
  6. Роденко Н.А., Васильева Т.И., Беляева И.А. и др. Исследование биологической активности бензилпенициллина натриевой соли при ее обработке импульсным магнитным полем в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Цитология. 2022;64(7):658–659. [Rodenko N.A., Vasilyeva T.I., Belyaeva I.A, et al. Issledovanie biologicheskoj aktivnosti benzilpenicillina natrievoj soli pri ee obrabotke impul’snym magnitnym polem v otnoshenii grampolozhitel’nyh i gramotricatel’nyh mikroorganizmov = Study of biological activity of benzylpenicillin sodium salt at its treatment with pulsed magnetic field against Gram-positive and Gram-negative microorganisms. Tsitologiya = Cytology. 2022;64(7):658–659. (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S004137712207001X
  7. Алексеева Н.В., Основина И.П., Владимирцева Е.Л., Иванов А.В. Обоснование возможности применения магнитофореза при патологии суставов. Вопр. курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2018;95(3):49–56. [Alekseeva N.V., Osnovina I.P., Vladimirtseva E.L., Ivanov A.V. Obosnovanie vozmozhnosti primeneniya magnitoforeza pri patologii sustavov = The rationale for the application of magnetophoresis for the treatment of intra-articular pathology. Problems of Balneology, Physiotherapy and Exercise Therapy. 2018;95(3):49–56. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17116/kurort201895349
  8. Глущенков В.А., Юсупов Р.Ю. Энергетические установки для магнитно-импульсной обработки материалов. Самара: Изд. дом Федоров, 2013. 123 с. [Glushchenkov V.A., Yusupov R.Yu. Energeticheskie ustanovki dlya magnitno-impul’snoj obrabotki materialov = Power plants for magnetic-pulse processing of materials. Samara: Izdatel’skij dom Fyodorov, 2013. 123 p. (In Russ.)]
  9. Тыжигирова В.В. Применение ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной спектроскопии в анализе лекарственных средств: учебное пособие. Иркутск: ИГМУ, 2018. 72 с. [Tyzhigirova V.V. Primenenie ul’trafioletovoj, vidimoj i infrakrasnoj spektroskopii v analize lekarstvennyh sredstv: uchebnoe posobie = Application of ultraviolet, visible and infrared spectroscopy in the analysis of drugs: a textbook. Irkutsk: IGMU, 2018. 72 p. (In Russ.)]
  10. Ковалев С.И., Смирнов А.Е., Волошин А.Э. Влияние магнитного поля на растворимость кристаллов. Материаловедение. 2014;7:3–6. [Kovalev S.I., Smirnov A.E., Voloshin A.E. Vlijanie magnitnogo polja na rastvorimost’ kristallov = Effect of magnetic field on the solubility of crystals. Materialovedenie = Materials science. 2014; 7:3–6. (In Russ.)].
  11. Ivashchenko V.E., Boldyrev V.V., Zakharov Yu.A. et al. The effect of magnetic field on the shape of etch pits of paracetamol crystals. Mater. Res. Innovat. 2002; 5:214–218. https://doi.org/10.1007/s10019-002-0175-5
  12. Лобанова Е.Г., Чекалина Н.Д. Пенициллины. Пенициллины. Доктор Акушерство и гинекология 2008. М.: Серия РЛС, 2008. [Lobanova E.G., Chekalina N.D. Penicilliny. Penicilliny. Doktor Akusherstvo i ginekologija = Penicillins. Penicillins. Dr Obstetrics and Gynaecology 2008. M.: serija RLS, 2008. (In Russ.)].
  13. 13. Jalali A., Zafari J., Jouni F.J., Abdolmaleki P., Shirazi F.H., Khodayar M.J. Combination of static magnetic field and cisplatin in order to reduce drug resistance in cancer cell lines. Int. J. Radiat. Biol. 2019;95(8):1194–1201. https://doi.org/10.1080/09553002.2019.1589012
  14. Сорокин М.М. Флотационные методы обогащения: Химические основы флотации: Учебное пособие. М.: Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2011. 411 с. [Sorokin M.M. Flotacionnye metody obogashhenija: himicheskie osnovy flotacii: Uchebnoe posobie = Flotation methods of beneficiation: Chemical basis of flotation: Textbook. M.: Izdatel’skij Dom NITU «MISiS», 2011. 411 p. (In Russ.)]
  15. Чертов А.Г. Общая физика: Учебное пособие. Под ред. Чертова А.Г., Воробьева А.А. М.: КНОРУС, 2017. 800 с. [Chertov A.G. Obshhaja fizika: Uchebnoe posobie. Pod red. Chertova A.G., Vorob’jova A.A. М.: KNORUS, 2017. 800 с. (In Russ.)]
  16. Крестов Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л.: Химия, 1973. 304 с. [Krestov G.A. Termodinamika ionnyh processov v rastvorah = Thermodynamics of ionic processes in solutions. L.: Himija, 1973. 304 p. (In Russ.)]
  17. Trevisan T.V., Monteiro G.M., Caldeira A.O. Enhancement of diamagnetism by momentum-momentum interaction: Application to benzene. Phys. Rev. B. 2021;103(18). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.L180402
  18. Краснов К.С. Молекулы и химическая связь: учебное пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1984. 295 с. [Krasnov K.S. Molekuly i himicheskaja svjaz’: uchebnoe posobie dlja vuzov = Molecules and chemical bonding: textbook for universities. M.: Vysshaja shkola, 1984. 295 p. (In Russ.)]
  19. Kumarasiri M., Fisher J.F., Mobashery S. Penicillin-binding protein 5 of escherichia coli. Handbook of Proteolytic Enzymes. 2013;3:3474–3480. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-382219-2.00770-5
  20. Калаева Е.А., Артюхов В.Г. Биофизические аспекты строения, функционирования и регуляции активности ферментов. Воронеж: Изд. дом ВГУ, 2019. 216 с. [Kalaeva E.A., Artjuhov V.G. Biofizicheskie aspekty stroenija, funkcionirovanija i reguljacii aktivnosti fermentov = Biophysical aspects of enzyme structure, function and regulation of enzyme activity. Voronezh: Izdatel’skij dom VGU, 2019. 216 p. (In Russ.)]
  21. Sauvage E., Kerff F., Fonzé E. et al. The 2.4-Å crystal structure of the penicillin-resistant penicillin-binding protein PBP5fm from Enterococcus faecium in complex with benzylpenicillin. Cell. Molec. Life Sci. 2002;59(7):1223-32. https://doi.org/10.1007/s00018-002-8500-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема воздействия ИМП на бензилпенициллина натриевую соль.

Скачать (92KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вид кривой разрядного тока в индукторе, представляющий собой затухающую синусоиду: I1max – амплитуда 1-го полупериода тока, I3max – амплитуда 3-го полупериода тока, Т – период колебаний.

Скачать (88KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектр ЯМР ¹Н бензилпенициллина натриевой соли до воздействия ИМП.

Скачать (145KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр ЯМР ¹Н бензилпенициллина натриевой соли, обработанной при Н = 0.64 × 10⁶ А/м.

Скачать (149KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фрагменты ИК-спектров бензилпенициллина натриевой соли до и после обработки ИМП.

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фрагменты ИК-спектров бензилпенициллина натриевой соли до и после обработки ИМП.

Скачать (101KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Гидратация молекулы бензилпенициллина натриевой соли до (а) и после воздействия (б) импульсного магнитного поля.

Скачать (142KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Предполагаемый механизм взаимодействия молекулы бензилпенициллна натриевой соли с пенициллин-связывающим белком PBP5 E.coli до и после воздействия импульсного магнитного поля.

Скачать (147KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024