Faleminderit që vizituat nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për përvojën më të mirë, ne ju rekomandojmë të përdorni versionin më të fundit të shfletuesit (ose të çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer). Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, kjo faqe nuk do të përfshijë stile ose JavaScript.
Kloruri sinton 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloil 4 u sintetizua dhe u përdor për të sintetizuar një sërë komponimesh heterociklike shumë aktive përmes reagimit të tij me nukleofile të ndryshme të azotit. Struktura e secilës përbërje heterociklike të sintetizuar u karakterizua plotësisht duke përdorur analiza spektroskopike dhe elementale. Dhjetë nga trembëdhjetë komponimet e reja heterociklike treguan efikasitet inkurajues kundër baktereve rezistente ndaj shumë ilaçeve (MRSA). Midis tyre, komponimet 6, 7, 10, 13b dhe 14 treguan aktivitetin më të lartë antibakterial me zona frenimi afër 4 cm. Megjithatë, studimet e lidhjes molekulare zbuluan se komponimet kishin afinitete të ndryshme lidhëse për proteinën 2a që lidhet me penicilinë (PBP2a), një objektiv kyç për rezistencën ndaj MRSA-së. Disa komponime të tilla si 7, 10 dhe 14 treguan afinitet më të lartë lidhës dhe stabilitet ndërveprimi në vendin aktiv të PBP2a krahasuar me ligandin kinazolinon të bashkëkristalizuar. Në të kundërt, përbërjet 6 dhe 13b kishin rezultate më të ulëta të lidhjes, por prapëseprapë shfaqën aktivitet të konsiderueshëm antibakterial, me përbërjen 6 që kishte vlerat më të ulëta të MIC (9.7 μg/100 μL) dhe MBC (78.125 μg/100 μL). Analiza e lidhjes zbuloi ndërveprime kyçe duke përfshirë lidhjen hidrogjenore dhe π-stacking, veçanërisht me mbetje të tilla si Lys 273, Lys 316 dhe Arg 298, të cilat u identifikuan si bashkëvepruese me ligandin e bashkëkristalizuar në strukturën kristalore të PBP2a. Këto mbetje janë thelbësore për aktivitetin enzimatik të PBP2a. Këto rezultate sugjerojnë që përbërjet e sintetizuara mund të shërbejnë si ilaçe premtuese anti-MRSA, duke theksuar rëndësinë e kombinimit të lidhjes molekulare me biotestet për të identifikuar kandidatë terapeutikë efektivë.
Në vitet e para të këtij shekulli, përpjekjet kërkimore u përqendruan kryesisht në zhvillimin e procedurave dhe metodave të reja dhe të thjeshta për sintezën e disa sistemeve heterociklike inovative me aktivitet antimikrobik duke përdorur materiale fillestare të disponueshme lehtësisht.
Pjesët e akrilonitrilit konsiderohen si materiale fillestare të rëndësishme për sintezën e shumë sistemeve heterociklike të shquara sepse ato janë komponime shumë reaktive. Për më tepër, derivatet e klorurit 2-cianoakriloil janë përdorur gjerësisht vitet e fundit për zhvillimin dhe sintezën e produkteve me rëndësi jetike në fushën e aplikimeve farmakologjike, të tilla si ndërmjetës të barnave1,2,3, pararendës të agjentëve anti-HIV, antiviralë, antikancerozë, antibakterialë, antidepresivë dhe antioksidantë4,5,6,7,8,9,10. Kohët e fundit, efikasiteti biologjik i antracenit dhe derivateve të tij, duke përfshirë vetitë e tyre antibiotike, antikanceroze11,12, antibakteriale13,14,15 dhe insekticide16,17, kanë tërhequr shumë vëmendje18,19,20,21. Komponimet antimikrobike që përmbajnë pjesë të akrilonitrilit dhe antracenit tregohen në Figurat 1 dhe 2.
Sipas Organizatës Botërore të Shëndetësisë (OBSH) (2021), rezistenca antimikrobike (AMR) është një kërcënim global për shëndetin dhe zhvillimin22,23,24,25. Pacientët nuk mund të shërohen, duke rezultuar në qëndrime më të gjata në spital dhe nevojën për ilaçe më të shtrenjta, si dhe rritje të vdekshmërisë dhe paaftësisë. Mungesa e antimikrobikëve efektivë shpesh çon në dështimin e trajtimit për infeksione të ndryshme, veçanërisht gjatë kimioterapisë dhe ndërhyrjeve të mëdha kirurgjikale.
Sipas raportit të Organizatës Botërore të Shëndetësisë për vitin 2024, Staphylococcus aureus (MRSA) rezistent ndaj meticilinës dhe E. coli përfshihen në listën e patogjenëve prioritarë. Të dy bakteret janë rezistente ndaj shumë antibiotikëve, kështu që ato përfaqësojnë infeksione që janë të vështira për t'u trajtuar dhe kontrolluar, dhe ekziston një nevojë urgjente për të zhvilluar komponime të reja dhe efektive antimikrobike për të adresuar këtë problem. Antraceni dhe derivatet e tij janë antimikrobikë të njohur që mund të veprojnë si në bakteret Gram-pozitive ashtu edhe në ato Gram-negative. Qëllimi i këtij studimi është të sintetizojë një derivat të ri që mund të luftojë këta patogjenë që janë të rrezikshëm për shëndetin.
Organizata Botërore e Shëndetësisë (OBSH) raporton se shumë patogjenë bakterialë janë rezistentë ndaj antibiotikëve të shumtë, duke përfshirë Staphylococcus aureus rezistent ndaj meticilinës (MRSA), një shkak i zakonshëm i infeksionit në komunitet dhe në mjediset e kujdesit shëndetësor. Pacientët me infeksione MRSA raportohet se kanë një shkallë vdekshmërie 64% më të lartë sesa ata me infeksione të ndjeshme ndaj ilaçeve. Përveç kësaj, E. coli përbën një rrezik global sepse vija e fundit e mbrojtjes kundër Enterobacteriaceae rezistente ndaj karbapenemit (domethënë, E. coli) është kolistina, por bakteret rezistente ndaj kolistinës janë raportuar kohët e fundit në disa vende. 22,23,24,25
Prandaj, sipas Planit Global të Veprimit të Organizatës Botërore të Shëndetësisë mbi Rezistencën Antimikrobike26, ekziston një nevojë urgjente për zbulimin dhe sintezën e antimikrobikëve të rinj. Potenciali i madh i antracenit dhe akrilonitrilit si agjentë antibakterialë27, antifungalë28, antikancerogjenë29 dhe antioksidantë30 është theksuar në shumë punime të botuara. Në këtë drejtim, mund të thuhet se këto derivate janë kandidatë të mirë për përdorim kundër Staphylococcus aureus (MRSA) rezistent ndaj meticilinës.
Rishikimet e mëparshme të literaturës na motivuan të sintetizonim derivate të reja në këto klasa. Prandaj, studimi i tanishëm synonte të zhvillonte sisteme të reja heterociklike që përmbajnë pjesë antraceni dhe akrilonitrili, të vlerësonte efikasitetin e tyre antimikrobik dhe antibakterial, dhe të hetonte ndërveprimet e tyre të mundshme lidhëse me proteinën 2a që lidhet me penicilinë (PBP2a) me anë të lidhjes molekulare. Duke u bazuar në studimet e mëparshme, studimi i tanishëm vazhdoi sintezën, vlerësimin biologjik dhe analizën kompjuterike të sistemeve heterociklike për të identifikuar agjentë premtues antimeticilinë-rezistent Staphylococcus aureus (MRSA) me aktivitet të fuqishëm frenues të PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Hulumtimi ynë aktual përqendrohet në sintezën dhe vlerësimin antimikrobik të përbërjeve të reja heterociklike që përmbajnë pjesë të antracenit dhe akrilonitrilit. Kloruri 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloil 4 u përgatit dhe u përdor si një bllok ndërtimi për ndërtimin e sistemeve të reja heterociklike.
Struktura e përbërjes 4 u përcaktua duke përdorur të dhëna spektrale. Spektri 1H-NMR tregoi praninë e CH= në 9.26 ppm, spektri IR tregoi praninë e një grupi karbonil në 1737 cm−1 dhe një grupi ciano në 2224 cm−1, dhe spektri 13CNMR gjithashtu konfirmoi strukturën e propozuar (shih seksionin Eksperimental).
Sinteza e 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloil klorurit 4 u krye me anë të hidrolizës së grupeve aromatike 250, 41, 42, 53 me tretësirë ​​etanolike të hidroksidit të natriumit (10%) për të dhënë acidet 354, 45, 56, të cilat më pas u trajtuan me tionil klorur në një banjë uji për të dhënë derivatin e akriloil klorurit 4 me rendiment të lartë (88.5%), siç tregohet në Figurën 3.
Për të krijuar komponime të reja heterociklike me efikasitetin e pritur antibakterial, u krye reaksioni i klorurit acil 4 me dinukleofile të ndryshme.
Kloruri i acidit 4 u trajtua me hidrat hidrazine në 0° për një orë. Fatkeqësisht, pirazoloni 5 nuk u mor. Produkti ishte një derivat i akrilamidit, struktura e të cilit u konfirmua nga të dhënat spektrale. Spektri i tij IR tregoi breza absorbimi C=O në 1720 cm−1, C≡N në 2228 cm−1 dhe NH në 3424 cm−1. Spektri 1H-NMR tregoi një sinjal shkëmbimi singleti të protoneve të olefinës dhe protoneve të NH në 9.3 ppm (shih Seksionin Eksperimental).
Dy mol klorur acidi 4 reaguan me një mol fenilhidrazinë për të dhënë derivatin e N-fenilakriloilhidrazinës 7 me rendiment të mirë (77%) (Figura 5). Struktura e 7 u konfirmua nga të dhënat e spektroskopisë infra të kuqe, të cilat treguan thithjen e dy grupeve C=O në 1691 dhe 1671 cm−1, thithjen e grupit CN në 2222 cm−1 dhe thithjen e grupit NH në 3245 cm−1, dhe spektri i tij 1H-NMR tregoi grupin CH në 9.15 dhe 8.81 ppm dhe protonin NH në 10.88 ppm (shih seksionin eksperimental).
Në këtë studim, u hetua reaksioni i klorurit acil 4 me 1,3-dinukleofile. Trajtimi i klorurit acil 4 me 2-aminopiridinë në 1,4-dioksan me TEA si bazë në temperaturë ambienti dha derivatin e akrilamidit 8 (Figura 5), ​​struktura e të cilit u identifikua duke përdorur të dhëna spektrale. Spektrat IR treguan breza absorbimi të cianos që shtriheshin në 2222 cm−1, NH në 3148 cm−1 dhe karbonil në 1665 cm−1; spektrat 1H NMR konfirmuan praninë e protoneve të olefinave në 9.14 ppm (shih Seksionin Eksperimental).
Komponimi 4 reagon me tiourenë për të dhënë pirimidinetionin 9; komponimi 4 reagon me tiosemikarbazid për të dhënë derivatin e tiopirazolit 10 (Figura 5). Strukturat e komponimeve 9 dhe 10 u konfirmuan me anë të analizës spektrale dhe elementale (shih seksionin eksperimental).
Tetrazin-3-tioli 11 u përgatit nga reaksioni i përbërjes 4 me tiokarbazid si një 1,4-dinukleofil (Figura 5), ​​dhe struktura e tij u konfirmua me spektroskopi dhe analizë elementare. Në spektrin infra të kuq, lidhja C=N u shfaq në 1619 cm−1. Në të njëjtën kohë, spektri i saj 1H-NMR mbajti sinjale shumëpllakore të protoneve aromatike në 7.78–8.66 ppm dhe protoneve SH në 3.31 ppm (shih Seksionin Eksperimental).
Kloruri i akriloilit 4 reagon me 1,2-diaminobenzen, 2-aminotiofenol, acid antranilik, 1,2-diaminoetan dhe etanolaminë si 1,4-dinukleofile për të formuar sisteme të reja heterociklike (13-16).
Strukturat e këtyre përbërjeve të sintetizuara rishtazi u konfirmuan me anë të analizës spektrale dhe elementale (shih seksionin Eksperimental). Derivati ​​17 i 2-hidroksifenilakrilamidit u mor me anë të reaksionit me 2-aminofenol si një dinukleofil (Figura 6), dhe struktura e tij u konfirmua me anë të analizës spektrale dhe elementale. Spektri infra i kuq i përbërjes 17 tregoi se sinjalet C=O dhe C≡N u shfaqën në 1681 dhe 2226 cm−1, përkatësisht. Ndërkohë, spektri i tij 1H-NMR mbajti sinjalin singlet të protonit të olefinës në 9.19 ppm, dhe protoni OH u shfaq në 9.82 ppm (shih seksionin Eksperimental).
Reaksioni i klorurit të acidit 4 me një nukleofil (p.sh., etilaminë, 4-toluidinë dhe 4-metoksianilinë) në dioksan si tretës dhe TEA si katalizator në temperaturë ambienti dha derivate kristalore të akrilamidit jeshil 18, 19a dhe 19b. Të dhënat elementare dhe spektrale të përbërjeve 18, 19a dhe 19b konfirmuan strukturat e këtyre derivateve (shih Seksionin Eksperimental) (Figura 7).
Pas shqyrtimit të aktivitetit antimikrobik të përbërjeve të ndryshme sintetike, u morën rezultate të ndryshme siç tregohet në Tabelën 1 dhe Figurën 8 (shih skedarin e figurës). Të gjitha përbërjet e testuara treguan shkallë të ndryshme të frenimit kundër bakterit Gram-pozitiv MRSA, ndërsa bakteri Gram-negativ Escherichia coli tregoi rezistencë të plotë ndaj të gjitha përbërjeve. Përbërësit e testuar mund të ndahen në tre kategori bazuar në diametrin e zonës së frenimit kundër MRSA. Kategoria e parë ishte më aktive dhe përbëhej nga pesë përbërje (6, 7, 10, 13b dhe 14). Diametri i zonës së frenimit të këtyre përbërjeve ishte afër 4 cm; përbërjet më aktive në këtë kategori ishin përbërjet 6 dhe 13b. Kategoria e dytë ishte mesatarisht aktive dhe përbëhej nga pesë përbërje të tjera (11, 13a, 15, 18 dhe 19a). Zona e frenimit të këtyre përbërjeve varionte nga 3.3 në 3.65 cm, me përbërjen 11 që tregonte zonën më të madhe të frenimit prej 3.65 ± 0.1 cm. Nga ana tjetër, grupi i fundit përmbante tre komponime (8, 17 dhe 19b) me aktivitetin më të ulët antimikrobik (më pak se 3 cm). Figura 9 tregon shpërndarjen e zonave të ndryshme të frenimit.
Hetimi i mëtejshëm i aktivitetit antimikrobik të përbërjeve të testuara përfshinte përcaktimin e MIC dhe MBC për secilin përbërje. Rezultatet ndryshuan pak (siç tregohet në Tabelat 2, 3 dhe Figurën 10 (shih skedarin e figurës)), me përbërjet 7, 11, 13a dhe 15 që me sa duket u riklasifikuan si përbërjet më të mira. Ato kishin të njëjtat vlera më të ulëta të MIC dhe MBC (39.06 μg/100 μL). Edhe pse përbërjet 7 dhe 8 kishin vlera më të ulëta të MIC (9.7 μg/100 μL), vlerat e tyre të MBC ishin më të larta (78.125 μg/100 μL). Prandaj, ato u konsideruan më të dobëta se përbërjet e përmendura më parë. Megjithatë, këto gjashtë përbërje ishin më efektive nga ato të testuara, pasi vlerat e tyre të MBC ishin nën 100 μg/100 μL.
Komponimet (10, 14, 18 dhe 19b) ishin më pak aktive krahasuar me komponimet e tjera të testuara, pasi vlerat e tyre të MBC varionin nga 156 në 312 μg/100 μL. Nga ana tjetër, komponimet (8, 17 dhe 19a) ishin më pak premtueset pasi kishin vlerat më të larta të MBC (përkatësisht 625, 625 dhe 1250 μg/100 μL).
Së fundmi, sipas niveleve të tolerancës të paraqitura në Tabelën 3, përbërjet e testuara mund të ndahen në dy kategori bazuar në mënyrën e tyre të veprimit: përbërje me efekt baktericid (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) dhe përbërje me efekt antibakterial (6, 13b, 14, 17, 19a). Midis tyre, preferohen përbërjet 7, 11, 13a dhe 15, të cilat shfaqin aktivitet vrasës në një përqendrim shumë të ulët (39.06 μg/100 μL).
Dhjetë nga trembëdhjetë përbërësit e testuar treguan potencial kundër Staphylococcus aureus (MRSA) rezistent ndaj meticilinës rezistent ndaj antibiotikëve. Prandaj, rekomandohet shqyrtim i mëtejshëm me patogjenë më rezistentë ndaj antibiotikëve (veçanërisht izolate lokale që mbulojnë bakteret patogjene Gram-pozitive dhe Gram-negative) dhe maja patogjene, si dhe testimi citotoksik i secilit përbërës për të vlerësuar sigurinë e tij.
Studimet molekulare të lidhjes u kryen për të vlerësuar potencialin e komponimeve të sintetizuara si frenues të proteinës 2a që lidhet me penicilinë (PBP2a) në Staphylococcus aureus rezistent ndaj meticilinës (MRSA). PBP2a është një enzimë kyçe e përfshirë në biosintezën e murit qelizor bakterial, dhe frenimi i kësaj enzime ndërhyn në formimin e murit qelizor, duke çuar në fund të fundit në lizë bakteriale dhe vdekje qelizore1. Rezultatet e lidhjes janë renditur në Tabelën 4 dhe përshkruhen më hollësisht në skedarin plotësues të të dhënave, dhe rezultatet tregojnë se disa komponime shfaqën afinitet të fortë lidhës për PBP2a, veçanërisht mbetjet kryesore të vendit aktiv si Lys 273, Lys 316 dhe Arg 298. Ndërveprimet, duke përfshirë lidhjen hidrogjenore dhe π-stacking, ishin shumë të ngjashme me ato të ligandit të bashkëkristalizuar të kinazolinonit (CCL), duke treguar potencialin e këtyre komponimeve si frenues të fuqishëm.
Të dhënat e lidhjes molekulare, së bashku me parametra të tjerë llogaritës, sugjeruan fuqimisht se frenimi i PBP2a ishte mekanizmi kryesor përgjegjës për aktivitetin antibakterial të vëzhguar të këtyre komponimeve. Rezultatet e lidhjes dhe vlerat e devijimit mesatar të rrënjës katrore (RMSD) zbuluan më tej afinitetin dhe stabilitetin e lidhjes, duke mbështetur këtë hipotezë. Siç tregohet në Tabelën 4, ndërsa disa komponime treguan afinitet të mirë lidhjeje, disa komponime (p.sh., 7, 9, 10 dhe 14) kishin rezultate më të larta lidhjeje sesa ligandi i bashkëkristalizuar, duke treguar se ato mund të kenë ndërveprime më të forta me mbetjet e vendit aktiv të PBP2a. Megjithatë, komponimet më bioaktive 6 dhe 13b treguan rezultate pak më të ulëta lidhjeje (-5.98 dhe -5.63, përkatësisht) krahasuar me ligandët e tjerë. Kjo sugjeron që megjithëse rezultatet e lidhjes mund të përdoren për të parashikuar afinitetin e lidhjes, faktorë të tjerë (p.sh., stabiliteti i ligandit dhe ndërveprimet molekulare në mjedisin biologjik) gjithashtu luajnë një rol kyç në përcaktimin e aktivitetit antibakterial. Veçanërisht, vlerat RMSD të të gjitha përbërjeve të sintetizuara ishin nën 2 Å, duke konfirmuar se pozicionet e tyre të lidhjes janë strukturisht në përputhje me konformacionin lidhës të ligandit të bashkë-kristalizuar, duke mbështetur më tej potencialin e tyre si frenues të fuqishëm të PBP2a.
Edhe pse rezultatet e lidhjes dhe vlerat RMS ofrojnë parashikime të vlefshme, korrelacioni midis këtyre rezultateve të lidhjes dhe aktivitetit antimikrobik nuk është gjithmonë i qartë në shikim të parë. Edhe pse frenimi i PBP2a mbështetet fuqimisht si një faktor kyç që ndikon në aktivitetin antimikrobik, disa ndryshime sugjerojnë që edhe vetitë e tjera biologjike luajnë një rol të rëndësishëm. Komponimet 6 dhe 13b treguan aktivitetin më të lartë antimikrobik, si me një diametër të zonës së frenimit prej 4 cm ashtu edhe me vlerat më të ulëta MIC (9.7 μg/100 μL) dhe MBC (78.125 μg/100 μL), pavarësisht rezultateve të tyre më të ulëta të lidhjes krahasuar me komponimet 7, 9, 10 dhe 14. Kjo sugjeron që megjithëse frenimi i PBP2a kontribuon në aktivitetin antimikrobik, faktorë të tillë si tretshmëria, biodisponueshmëria dhe dinamika e ndërveprimit në mjedisin bakterial gjithashtu ndikojnë në aktivitetin e përgjithshëm. Figura 11 tregon pozicionet e tyre të lidhjes, duke treguar se të dy komponimet, edhe me rezultate relativisht të ulëta lidhjeje, janë ende në gjendje të bashkëveprojnë me mbetjet kryesore të PBP2a, duke stabilizuar potencialisht kompleksin e frenimit. Kjo thekson se, ndërsa lidhja molekulare ofron njohuri të rëndësishme mbi frenimin e PBP2a, faktorë të tjerë biologjikë duhet të merren në konsideratë për të kuptuar plotësisht efektet antimikrobike në botën reale të këtyre komponimeve.
Duke përdorur strukturën kristalore të PBP2a (ID e PDB: 4CJN), u ndërtuan harta të ndërveprimit 2D dhe 3D të përbërjeve më aktive 6 dhe 13b të lidhura me proteinën 2a që lidhet me penicilinë (PBP2a) të Staphylococcus aureus rezistent ndaj meticilinës (MRSA). Këto harta krahasojnë modelet e ndërveprimit të këtyre përbërjeve me ligandin e ri-kristalizuar të kinazolinonit (CCL), duke nxjerrë në pah ndërveprimet kryesore si lidhja hidrogjenore, π-stacking dhe ndërveprimet jonike.
Një model i ngjashëm u vu re për përbërjen 7, e cila tregoi një rezultat relativisht të lartë të lidhjes (-6.32) dhe një diametër të ngjashëm të zonës së frenimit (3.9 cm) me përbërjen 10. Megjithatë, MIC (39.08 μg/100 μL) dhe MBC (39.06 μg/100 μL) ishin dukshëm më të larta, duke treguar se kërkonte përqendrime më të larta për të shfaqur efekt antibakterial. Kjo sugjeron që, megjithëse përbërjeja 7 tregoi afinitet të fortë lidhës në studimet e lidhjes, faktorë të tillë si biodisponueshmëria, thithja qelizore ose vetitë e tjera fiziko-kimike mund të kufizojnë efikasitetin e saj biologjik. Megjithëse përbërjeja 7 tregoi veti baktericide, ajo ishte më pak efektive në frenimin e rritjes bakteriale krahasuar me përbërjet 6 dhe 13b.
Komponimi 10 tregoi një ndryshim më dramatik me rezultatin më të lartë të lidhjes (-6.40), duke treguar afinitet të fortë lidhës ndaj PBP2a. Megjithatë, diametri i zonës së tij të frenimit (3.9 cm) ishte i krahasueshëm me përbërjen 7, dhe MBC e tij (312 μg/100 μL) ishte dukshëm më i lartë se komponimet 6, 7 dhe 13b, duke treguar aktivitet më të dobët baktericid. Kjo sugjeron që pavarësisht parashikimeve të mira të lidhjes, komponimi 10 ishte më pak efektiv në vrasjen e MRSA-së për shkak të faktorëve të tjerë kufizues si tretshmëria, stabiliteti ose përshkueshmëria e dobët e membranës bakteriale. Këto rezultate mbështesin kuptimin se ndërsa frenimi i PBP2a luan një rol kyç në aktivitetin antibakterial, ai nuk i shpjegon plotësisht ndryshimet në aktivitetin biologjik të vërejtur midis komponimeve të testuara. Këto ndryshime sugjerojnë se nevojiten analiza të mëtejshme eksperimentale dhe vlerësime të thelluara biologjike për të sqaruar plotësisht mekanizmat antibakterialë të përfshirë.
Rezultatet e lidhjes molekulare në Tabelën 4 dhe Skedarin e të Dhënave Plotësuese nxjerrin në pah marrëdhënien komplekse midis pikëve të lidhjes dhe aktivitetit antimikrobik. Edhe pse përbërjet 6 dhe 13b kanë pikë më të ulëta lidhjeje sesa përbërjet 7, 9, 10 dhe 14, ato shfaqin aktivitetin më të lartë antimikrobik. Hartat e tyre të ndërveprimit (të paraqitura në Figurën 11) tregojnë se pavarësisht pikëve të tyre më të ulëta të lidhjes, ato ende formojnë lidhje të rëndësishme hidrogjeni dhe ndërveprime π-stacking me mbetjet kryesore të PBP2a që mund të stabilizojnë kompleksin enzimë-frenues në një mënyrë biologjikisht të dobishme. Pavarësisht pikëve relativisht të ulëta të lidhjes së 6 dhe 13b, aktiviteti i tyre i përmirësuar antimikrobik sugjeron që vetitë e tjera si tretshmëria, stabiliteti dhe thithja qelizore duhet të merren në konsideratë në lidhje me të dhënat e lidhjes kur vlerësohet potenciali i frenuesit. Kjo thekson rëndësinë e kombinimit të studimeve të lidhjes me analizën eksperimentale antimikrobike për të vlerësuar me saktësi potencialin terapeutik të përbërjeve të reja.
Këto rezultate nxjerrin në pah se, ndërsa ankorimi molekular është një mjet i fuqishëm për parashikimin e afinitetit të lidhjes dhe identifikimin e mekanizmave të mundshëm të frenimit, nuk duhet të mbështetemi vetëm në të për të përcaktuar efikasitetin antimikrobik. Të dhënat molekulare sugjerojnë që frenimi i PBP2a është një faktor kyç që ndikon në aktivitetin antimikrobik, por ndryshimet në aktivitetin biologjik sugjerojnë që vetitë e tjera fiziko-kimike dhe farmakokinetike duhet të optimizohen për të rritur efikasitetin terapeutik. Studimet e ardhshme duhet të përqendrohen në optimizimin e strukturës kimike të komponimeve 7 dhe 10 për të përmirësuar biodisponueshmërinë dhe thithjen qelizore, duke siguruar që ndërveprimet e forta të ankorimit të përkthehen në aktivitet real antimikrobik. Studime të mëtejshme, duke përfshirë bioteste shtesë dhe analizën e marrëdhënies strukturë-aktivitet (SAR), do të jenë kritike për të çuar më tej kuptimin tonë se si këto komponime funksionojnë si frenues të PBP2a dhe për të zhvilluar agjentë antimikrobikë më efektivë.
Komponimet e sintetizuara nga kloruri 3-(antracen-9-il)-2-cianoakriloil 4 shfaqën shkallë të ndryshme të aktivitetit antimikrobik, me disa komponime që demonstruan frenim të konsiderueshëm të Staphylococcus aureus rezistent ndaj meticilinës (MRSA). Analiza e marrëdhënies strukturë-aktivitet (SAR) zbuloi tipare kryesore strukturore që qëndrojnë në themel të efikasitetit antimikrobik të këtyre komponimeve.
Prania e grupeve të akrilonitrilit dhe antracenit rezultoi të jetë kritike për rritjen e aktivitetit antimikrobik. Grupi nitril shumë reaktiv në akrilonitril është i nevojshëm për të lehtësuar ndërveprimet me proteinat bakteriale, duke kontribuar kështu në vetitë antimikrobike të përbërjes. Përbërjet që përmbajnë si akrilonitril ashtu edhe antracen treguan vazhdimisht efekte më të forta antimikrobike. Aromatizmi i grupit të antracenit i stabilizoi më tej këto përbërje, duke rritur potencialisht aktivitetin e tyre biologjik.
Futja e unazave heterociklike përmirësoi ndjeshëm efikasitetin antibakterial të disa derivateve. Në veçanti, derivati ​​13b i benzotiazolit dhe derivati ​​6 i akrilhidrazidit treguan aktivitetin më të lartë antibakterial me një zonë frenimi prej afërsisht 4 cm. Këto derivate heterociklike treguan efekte biologjike më të rëndësishme, duke treguar se struktura heterociklike luan një rol kyç në efektet antibakteriale. Po kështu, pirimidinetioni në përbërjen 9, tiopirazoli në përbërjen 10 dhe unaza e tetrazinës në përbërjen 11 kontribuan në vetitë antibakteriale të përbërjeve, duke theksuar më tej rëndësinë e modifikimit heterociklik.
Midis komponimeve të sintetizuara, 6 dhe 13b u dalluan për aktivitetet e tyre të shkëlqyera antibakteriale. Përqendrimi minimal frenues (MIC) i komponimit 6 ishte 9.7 μg/100 μL, dhe përqendrimi minimal baktericid (MBC) ishte 78.125 μg/100 μL, duke theksuar aftësinë e tij të shkëlqyer për të pastruar Staphylococcus aureus rezistent ndaj meticilinës (MRSA). Në mënyrë të ngjashme, komponimi 13b kishte një zonë frenimi prej 4 cm dhe vlera të ulëta MIC dhe MBC, duke konfirmuar aktivitetin e tij të fuqishëm antibakterial. Këto rezultate nxjerrin në pah rolet kryesore të grupeve funksionale të akrilohidrazidës dhe benzotiazolit në përcaktimin e bioefikasitetit të këtyre komponimeve.
Në të kundërt, përbërjet 7, 10 dhe 14 shfaqën aktivitet të moderuar antibakterial me zona frenimi që varionin nga 3.65 në 3.9 cm. Këto përbërje kërkonin përqendrime më të larta për të vrarë plotësisht bakteret, siç pasqyrohet nga vlerat e tyre relativisht të larta MIC dhe MBC. Edhe pse këto përbërje ishin më pak aktive se përbërjet 6 dhe 13b, ato përsëri treguan potencial të konsiderueshëm antibakterial, duke sugjeruar që përfshirja e pjesëve të akrilonitrilit dhe antracenit në unazën heterociklike kontribuon në efektin e tyre antibakterial.
Komponimet kanë mënyra të ndryshme veprimi, disa shfaqin veti baktericide dhe të tjera shfaqin efekte bakteriostatike. Komponimet 7, 11, 13a dhe 15 janë baktericide dhe kërkojnë përqendrime më të ulëta për të vrarë plotësisht bakteret. Në të kundërt, komponimet 6, 13b dhe 14 janë bakteriostatike dhe mund të pengojnë rritjen bakteriale në përqendrime më të ulëta, por kërkojnë përqendrime më të larta për të vrarë plotësisht bakteret.
Në përgjithësi, analiza e marrëdhënies strukturë-aktivitet nxjerr në pah rëndësinë e futjes së pjesëve të akrilonitrilit dhe antracenit dhe strukturave heterociklike për të arritur aktivitet të konsiderueshëm antibakterial. Këto rezultate sugjerojnë që optimizimi i këtyre përbërësve strukturorë dhe eksplorimi i modifikimeve të mëtejshme për të përmirësuar tretshmërinë dhe përshkueshmërinë e membranës mund të çojë në zhvillimin e barnave më efektive anti-MRSA.
Të gjithë reagentët dhe tretësit u pastruan dhe u thanë duke përdorur procedura standarde (El Gomhouria, Egjipt). Pikat e shkrirjes u përcaktuan duke përdorur një aparat elektronik të pikës së shkrirjes GallenKamp dhe raportohen pa korrigjim. Spektrat infra të kuqe (IR) (cm⁻1) u regjistruan në Departamentin e Kimisë, Fakulteti i Shkencave, Universiteti Ain Shams duke përdorur kokrriza bromuri kaliumi (KBr) në një spektrometër Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, SHBA).
Spektrat 1H NMR u morën në 300 MHz duke përdorur një spektrometër GEMINI NMR (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, SHBA) dhe një spektrometër BRUKER 300 MHz NMR (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). Tetrametilsilani (TMS) u përdor si standard i brendshëm me dimetil sulfoksid të deuteruar (DMSO-d₆). Matjet NMR u kryen në Fakultetin e Shkencave, Universiteti i Kajros, Giza, Egjipt. Analiza elementare (CHN) u krye duke përdorur një Analizues Elementar Perkin-Elmer 2400 dhe rezultatet e marra janë në përputhje të mirë me vlerat e llogaritura.
Një përzierje e acidit 3 (5 mmol) dhe klorurit tionil (5 ml) u ngroh në një banjë uji në 65 °C për 4 orë. Kloruri i tepërt i tionilit u hoq me distilim nën presion të reduktuar. Lënda e ngurtë e kuqe që rezultoi u mblodh dhe u përdor pa pastrim të mëtejshëm. Pika e shkrirjes: 200-202 °C, rendimenti: 88.5%. IR (KBr, ν, cm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9.26 (s, 1H, CH=), 7.27-8.57 (m, 9H, heteroaromatizim). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH3 antracen), 155.34, 114.93 (CH3=C–C3=O), 162.22 (C3=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Analist. Llogaritur për C18H10ClNO3 (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. U gjetën: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
Në 0°C, 4 (2 mmol, 0.7 g) u tret në dioksan anhidrik (20 ml) dhe u shtua me pika hidrat hidrazine (2 mmol, 0.16 ml, 80%) dhe u përzie për 1 orë. Lënda e ngurtë e precipituar u mblodh me filtrim dhe u rikristalizua nga etanoli për të dhënë përbërjen 6.
Kristale të gjelbra, pika e shkrirjes 190-192℃, rendimenti 69.36%; IR (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9.3 (br s, H, NH, i shkëmbyeshëm), 7.69-8.51 (m, 18H, heteroaromatik), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Vlera e llogaritur për C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. U gjetën: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Tretni 4 (2 mmol, 0.7 g) në 20 ml tretësirë ​​dioksan anhidrike (që përmban disa pika trietilamine), shtoni fenilhidrazinë/2-aminopiridinë (2 mmol) dhe përziejeni në temperaturë ambienti për 1 dhe 2 orë, përkatësisht. Derdhni përzierjen e reagimit në akull ose ujë dhe acidifikojeni me acid klorhidrik të holluar. Filtroni lëndën e ngurtë të ndarë dhe rikristalizoni nga etanoli për të përftuar 7 dhe rikristalizoni nga benzeni për të përftuar 8.
Kristale të gjelbra, pika e shkrirjes 160-162℃, rendimenti 77%; IR (KBr, ν, cm−1): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH, i shkëmbyeshëm), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatik); Vlera e llogaritur për C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. U gjetën: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
4 (2 mmol, 0.7 g) u tret në 20 ml tretësirë ​​dioksani anhidrik (që përmbante disa pika trietilamine), u shtua 2-aminopiridina (2 mmol, 0.25 g) dhe përzierja u përzie në temperaturë ambienti për 2 orë. Përzierja e reaksionit u derdh në ujë me akull dhe u acidifikua me acid klorhidrik të holluar. Precipitati i formuar u filtrua dhe u rikristalizua nga benzeni, duke dhënë kristale të gjelbra të 8 me një pikë shkrirjeje prej 146-148 °C dhe një rendiment prej 82.5%; spektri infra i kuq (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8.78 (s, H, NH, i shkëmbyeshëm), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, heteroaromatizim); Llogaritur për C23H15N3O (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. U gjetën: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
Komponimi 4 (2 mmol, 0.7 g) u tret në 20 ml dioksan të thatë (që përmbante disa pika trietilamine dhe 2 mmol tioure/semikarbazid) dhe u ngroh nën refluks për 2 orë. Tretësi u avullua në vakuum. Mbetja u rikristalizua nga dioksani për të dhënë një përzierje.