Картина Кандинского вдохновила химиков на создание антибиотика

Вдохновившись картиной художника-абстракциониста Василия Кандинского «Квадраты с концентрическими кругами», ученые синтезировали сложные молекулы со структурой в виде вложенных шестиугольников. Вещество напоминает образы с этой картины и оказалось эффективным антибиотиком против возбудителя опасных вариантов таких болезней, как пневмония. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Вложенные структуры, состоящие из похожих элементов разного размера, находящихся один внутри другого, встречают как в природе, так и в искусстве. Самый простой пример подобных структур — годовые кольца деревьев. В новой работе химики из Китая и США описывают синтез и исследование свойств больших молекул (с атомной массой 30 000 и более) с похожей структурой, которые оказываются высокотоксичными к метициллинрезистентному золотистому стафилококку (MRSA) — патогену, вызывающему несколько трудноизлечимых заболеваний.

«Биоматериалы, основанные на супрамолекулярных кругах Кандинского, открывают новый путь развития целого поколения антибиотиков с принципиально иными механизмами действия посредством формирования трансмембранных каналов с порами определенного размера», — прокомментировал работу один из авторов, Cяопен Ли из Университета Южной Флориды в США. Авторы отмечают, что основной проблемой для них был синтез веществ. Чтобы ее преодолеть, химики использовали подход координационной самосборки, который в данном случае заключался в том, чтобы окружить ион металла ветвящимися органическими молекулами. Это позволяло формировать несколько слоев двумерных вложенных шестиугольников.

Авторы заметили склонность полученных веществ сворачиваться в наноструктуры в виде трубок — это навело на мысль о возможных антимикробных свойствах. Они протестировали их на кишечной палочке и MRSA. Выяснилось, что кишечной палочке они не наносят вреда, однако эффективно уничтожают стафилококков. Причина, скорее всего, заключается в структуре мембраны: у кишечной палочки она двухслойная, а у MRSA — однослойная. Механизм борьбы заключается во встраивании в мембрану и создании канала, через который внутренности клетки вытекают наружу. В то же время воздействие на эритроциты человека оказалось пренебрежимым. В будущем авторы надеются создать эффективный антибиотик, работающих при низких концентрациях, хорошо растворимый в воде, а также еще менее токсичный для клеток человека.

Устойчивость к антибиотикам — глобальная проблема, которая с каждым годом становится все более угрожающей. Периодически сообщается о новых случаях заражения супербактериями, на которые не действуют известные антибиотики, при этом новых действенных препаратов пока нет.