Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином
Синтезовано водорозчинну i водонерозчинну iоннi рiдини на основi катiона 1-додецил-3-метилiмiдазолiю, хлорид i тетрафтороборат вiдповiдно. Отримано комплекси включення iонних рiдин з β-циклодекстрином (β-ЦД) у мольному спiввiдношеннi 1 : 1, структуру яких пiдтверджено методами IЧ спектроскопiї та ди...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Доповіді НАН України |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/95900 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином / Д.М. Година, Л.В. Кобріна, Л.Є. Калашнікова, Л.О. Метелиця, С.П. Рогальський, О.П. Тарасюк, С.В. Рябов, С.В. Лаптій // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 3. — С. 107-113. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-95900 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-959002018-02-21T11:20:18Z Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином Година, Д.М. Кобріна, Л.В. Калашнікова, Л.Є. Метелиця, Л.О. Рогальський, С.П. Тарасюк, О.П. Рябов, С.В. Лаптій, С.В. Хімія Синтезовано водорозчинну i водонерозчинну iоннi рiдини на основi катiона 1-додецил-3-метилiмiдазолiю, хлорид i тетрафтороборат вiдповiдно. Отримано комплекси включення iонних рiдин з β-циклодекстрином (β-ЦД) у мольному спiввiдношеннi 1 : 1, структуру яких пiдтверджено методами IЧ спектроскопiї та диференцiйної сканувальної калориметрiї. Встановлено антимiкробну активнiсть iонних рiдин та їх комплексiв з β-ЦД проти тест-культур Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231) та Candida albicans (клiнiчний iзолят). Показано, що комплексоутворення iонних рiдин з β-ЦД приводить до зниження їх токсичностi. Синтезированы водорастворимая и водонерастворимая ионные жидкости на основе катиона 1-додецил-3-метилимидазолия, хлорид и тетрафтороборат соответственно. Получены комплексы включения ионных жидкостей с β-циклодекстрином (β-ЦД) в мольном соотношении 1 : 1, структура которых подтверждена методами ИК спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии. Установлена антимикробная активность ионных жидкостей и их комплексов с β-ЦД против тест-культур Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231) и Candida albicans (клинический изолят). Показано, что комплексообразование ионных жидкостей с β-ЦД приводит к снижению их токсичности. Water soluble ionic liquid 1-dodecyl-3-methylimidazolium chloride and water resistant ionic liquid 1-dodecyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate have been synthesized. The inclusion complexes of ionic liquids with β-cyclodextrin in a molar ratio of 1 : 1 have been obtained. The structure of the complexes was confirmed by IR-spectroscopy and differential scanning calorimetry. Antimicrobial activity of both ionic liquids and their complexes with β-cyclodextrin has been established against Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231), and Candida albicans (clinical isolate) test-cultures. It is found that the complex formation of ionic liquids with β-cyclodextrin considerably reduces their toxicity. 2015 Article Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином / Д.М. Година, Л.В. Кобріна, Л.Є. Калашнікова, Л.О. Метелиця, С.П. Рогальський, О.П. Тарасюк, С.В. Рябов, С.В. Лаптій // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 3. — С. 107-113. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/95900 615.28,547.458 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Година, Д.М. Кобріна, Л.В. Калашнікова, Л.Є. Метелиця, Л.О. Рогальський, С.П. Тарасюк, О.П. Рябов, С.В. Лаптій, С.В. Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином Доповіді НАН України |
| description |
Синтезовано водорозчинну i водонерозчинну iоннi рiдини на основi катiона 1-додецил-3-метилiмiдазолiю, хлорид i тетрафтороборат вiдповiдно. Отримано комплекси включення iонних рiдин з β-циклодекстрином (β-ЦД) у мольному спiввiдношеннi 1 : 1, структуру яких пiдтверджено методами IЧ спектроскопiї та диференцiйної сканувальної калориметрiї. Встановлено антимiкробну активнiсть iонних рiдин та їх комплексiв з β-ЦД
проти тест-культур Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922),
Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231) та Candida albicans (клiнiчний iзолят). Показано, що комплексоутворення iонних рiдин з β-ЦД приводить до зниження їх токсичностi. |
| format |
Article |
| author |
Година, Д.М. Кобріна, Л.В. Калашнікова, Л.Є. Метелиця, Л.О. Рогальський, С.П. Тарасюк, О.П. Рябов, С.В. Лаптій, С.В. |
| author_facet |
Година, Д.М. Кобріна, Л.В. Калашнікова, Л.Є. Метелиця, Л.О. Рогальський, С.П. Тарасюк, О.П. Рябов, С.В. Лаптій, С.В. |
| author_sort |
Година, Д.М. |
| title |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| title_short |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| title_full |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| title_fullStr |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| title_full_unstemmed |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| title_sort |
антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/95900 |
| citation_txt |
Антимікробні властивості і токсичність імідазолієвих іонних рідин та їх комплексів з β-циклодекстрином / Д.М. Година, Л.В. Кобріна, Л.Є. Калашнікова, Л.О. Метелиця, С.П. Рогальський, О.П. Тарасюк, С.В. Рябов, С.В. Лаптій // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 3. — С. 107-113. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT godinadm antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT kobrínalv antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT kalašníkovalê antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT metelicâlo antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT rogalʹsʹkijsp antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT tarasûkop antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT râbovsv antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom AT laptíjsv antimíkrobnívlastivostíítoksičnístʹímídazolíêvihíonnihrídintaíhkompleksívzbciklodekstrinom |
| first_indexed |
2025-07-07T02:59:47Z |
| last_indexed |
2025-07-07T02:59:47Z |
| _version_ |
1836955415176282112 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
3 • 2015
ХIМIЯ
УДК 615.28,547.458
Д.М. Година, Л. В. Кобрiна, Л. Є. Калашнiкова, Л.О. Метелиця,
С.П. Рогальський, О. П. Тарасюк, С. В. Рябов, С.В. Лаптiй
Антимiкробнi властивостi i токсичнiсть iмiдазолiєвих
iонних рiдин та їх комплексiв з β-циклодекстрином
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Ю.Ю. Керчею )
Синтезовано водорозчинну i водонерозчинну iоннi рiдини на основi катiона 1-додецил-3-
метилiмiдазолiю, хлорид i тетрафтороборат вiдповiдно. Отримано комплекси включен-
ня iонних рiдин з β-циклодекстрином (β-ЦД) у мольному спiввiдношеннi 1 : 1, структу-
ру яких пiдтверджено методами IЧ спектроскопiї та диференцiйної сканувальної кало-
риметрiї. Встановлено антимiкробну активнiсть iонних рiдин та їх комплексiв з β-ЦД
проти тест-культур Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922),
Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231) та Candi-
da albicans (клiнiчний iзолят). Показано, що комплексоутворення iонних рiдин з β-ЦД
приводить до зниження їх токсичностi.
В останнi роки спостерiгається пiдвищений iнтерес до iонних рiдин (IР) як сполук з широ-
ким спектром фiзичних, хiмiчних, бiологiчних властивостей i специфiчних функцiй. До IР
вiдносять сольовi сполуки, якi включають об’ємнi органiчнi катiони та рiзноманiтнi органi-
чнi й неорганiчнi анiони i мають температуру плавлення нижче 100 ◦С. Завдяки поєднан-
ню таких унiкальних властивостей, як надзвичайно низька пружнiсть парiв, незаймистiсть,
висока полярнiсть i термiчна стiйкiсть, IР знайшли широке застосування як альтернативнi
малотоксичнi розчинники в органiчному синтезi [1], полiмернiй хiмiї [2], ферментативному
каталiзi [3], а також як засоби доставки лiкарських препаратiв [4]. Широке вiкно електро-
хiмiчних потенцiалiв багатьох IР дозволяє успiшно застосовувати їх як середовища для
проведення електрохiмiчних реакцiй [5], а також для розробки електрохiмiчних сенсорiв
i бiосенсорiв [6]. Крiм того, IР є надзвичайно перспективними модифiкуючими домiшками
до рiзних полiмерiв. Так, наприклад, вони можуть бути прийнятними з екологiчної точки
зору замiнниками токсичних пластифiкаторiв для полiмерiв, зокрема полiметилметакрила-
ту [7], полiвiнiлхлориду [8] тощо.
© Д.М. Година, Л.В. Кобрiна, Л.Є. Калашнiкова, Л.О. Метелиця, С.П. Рогальський, О.П. Тарасюк,
С. В. Рябов, С.В. Лаптiй, 2015
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №3 107
Останнiм часом з’явились новi публiкацiї, присвяченi дослiдженню IР на основi катiона
1,3-дiалкiлiмiдазолiю як бiоцидiв нового типу з широким спектром антимiкробної актив-
ностi проти грампозитивних i грамнегативних бактерiй, грибiв, водоростей, а також бiо-
плiвок [9–11]. Антимiкробнi властивостi таких сполук пояснюють здатнiсть позитивно за-
ряджених органiчних катiонiв легко проходити крiзь клiтиннi мембрани мiкроорганiзмiв
з подальшим їх руйнуванням, цьому також сприяє наявнiсть довгих вуглеводневих замiс-
никiв [9, 10]. Встановлено, що збiльшення довжини вуглеводневого радикала в катiонi iмi-
дазолiю значно посилює антимiкробну активность IР, яка є максимальною для замiсникiв
С12–С14. Такi властивостi дозволяють розглядати IР як перспективнi дезiнфектанти, що
є ефективними проти мультирезистентних мiкроорганiзмiв та можуть знайти широке за-
стосування в медичних i громадських установах. Крiм того, IР можуть бути ефективними
домiшками до рiзноманiтних полiмерних матерiалiв та захисних покриттiв для запобiгання
мiкробного росту на їх поверхнi.
Слiд зауважити, що бiльшiсть дослiджень антимiкробної активностi IР проведено щодо
водорозчинних сполук. Водночас, водонерозчиннi IР є привабливими як потенцiйнi бiоциднi
домiшки з високою стiйкiстю до вимивання з рiзних побутових та промислових матерiалiв,
що надзвичайно важливо з точки зору зменшення їх потенцiйної токсичностi вiдносно ор-
ганiзму людини та навколишнього середовища [8–10].
Одним з ефективних методiв зниження токсичностi таких iонних бiоцидiв є отримання
їх комплексiв включення з циклiчними олiгосахаридами — циклодекстринами.
Останнiм часом циклодекстрини знайшли широке застосування в рiзних областях хiмiї,
зокрема в супрамолекулярнiй хiмiї, тонкому органiчному синтезi, аналiтичнiй хiмiї та в ба-
гатьох iнших напрямах. Пiдвищений iнтерес до циклодекстринiв обумовлений насамперед їх
здатнiстю за рахунок внутрiшньої гiдрофобної порожнини утворювати численнi комплекси
включення з рiзноманiтними молекулами-гостями. Серед iнших переваг циклодекстринiв
слiд вiдзначити їх нетоксичнiсть, бiодеградабельнiсть i вiдносну дешевизну [12, 13].
Особливу привабливiсть набувають циклодекстрини як допомiжнi речовини в бiохiмiч-
них дослiдженнях i фармакологiї, де їх застосовують, головним чином, для iнкапсулювання
рiзних лiкарських засобiв. Таке iнкапсулювання (утворення супрамолекулярних комплексiв
типу гiсть-хазяїн) зазвичай захищає лiки вiд бiорозпаду, сприяє пiдвищенню їх розчинностi
у водному середовищi, а в рядi випадкiв доставцi лiкарських препаратiв у потрiбне мiсце
органiзму людини ефективно i вибiрково.
Таким чином, актуальним завданням як з наукової, так i практичної точки зору є роз-
робка нових бiоцидiв та систем на їх основi, якi б поєднували в собi високу антимiкроб-
ну активнiсть i безпечнiсть для довкiлля за рахунок низької токсичностi i водостiйкостi.
У цьому планi особливої уваги заслуговує розробка та вивчення комплексiв IР з рiзними
циклодекстринами, зокрема β-циклодекстрином (β-ЦД).
Авторами цього повiдомлення отримано IР на основi катiона 1-додецил-3-метилiмiдазо-
лiю та їх комплексiв з β-ЦД та проведено оцiнку їх антимiкробної активностi та токсичностi.
Експериментальна частина. Синтез зразкiв IР. Для синтезу i очищення iонних рiдин
використовували такi реагенти i розчинники: 1-метилiмiдазол, 1-хлорододекан, тетрафто-
роборатна кислота (50%-й водний розчин) виробництва фiрми “Fluka”, гексан, етилацетат,
метиленхлорид, сульфат натрiю (“Синбiас”, Україна).
Водорозчинну iонну рiдину 1-додецил-3-метилiмiдазолiй хлорид (ДМIМ-Cl) i водонероз-
чинну 1-додецил-3-метилiмiдазолiй тетрафтороборат (ДМIМ-BF4) отримували за схемою
108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №3
Сумiш 1-метилiмiдазолу (5 г, 0,06 моль) i 1-хлорододекану (14 г, 0,07 моль) нагрiвали
при перемiшуваннi до 120–140 ◦С впродовж 12 год. Пiсля охолодження реакцiйної сумiшi
до кiмнатної температури отримували твердий аморфний продукт свiтло-коричневого ко-
льору, який очищали подвiйною перекристалiзацiєю iз сумiшi гексан–етилацетат (мольне
спiввiдношення 6 : 1). Залишки розчинникiв видаляли у вакуумi 10 мбар при 70–80 ◦С. IР
ДМIМ-Cl має вигляд бiлого порошку з температурою плавлення 46–47 ◦С.
1H ЯМР (300 МГц, ДМСО-D6): δ = 0,85 (т, 3H, CH3, J = 7,2 Гц), 1,24 (м, 18H,
СH3(CH2)9), 1,79 (м, 2H, NCH2CH2), 3,9 (с, 3H, NCH3), 4,21 (т, 2H, NCH2, J = 7,2 Гц),
7,84 (д, 1H, C(2)H), 7,92 (д, 1H, С(3)H), 9,57 (с, 1H, C(1)H).
10 г (0,034 моль) сполуки ДМIМ-Cl розчиняли в 50 мл води i додавали при перемiшуван-
нi 10 мл 50%-го розчину тетрафтороборатної кислоти. Утворений водонерозчинний продукт
у виглядi свiтло-коричневого масла екстрагували метиленхлоридом (2×50 мл) i промива-
ли водою до нейтрального середовища. Органiчний шар вiддiляли i сушили над сульфатом
натрiю. Метиленхлорид вiдганяли за нормальних умов, залишки розчинника видаляли у ва-
куумi 10 мбар при 80 ◦С впродовж 8 год. Отримували IР ДМIМ-BF4 у виглядi легкоплавкої
сполуки свiтло-коричневого кольору з температурою плавлення 27–28 ◦С.
1H ЯМР (300 МГц, ДМСО-D6): δ = 0,84 (т, 3H, CH3, J = 7,2 Гц), 1,25–1,31 (м, 18H,
СH3(CH2)9), 1,85 (м, 2H, NCH2CH2), 3,84 (с, 3H, NCH3), 4,15 (т, 2H, NCH2, J = 7,2 Гц),
7,68 (д, 1H, C(2)H), 7,75 (д, 1H, С(3)H), 9,09 (с, 1H, C(1)H).
19F ЯМР (188 МГц, ДМСО-D6): δ = −148,2).
Отримання комплексiв включення (КВ) IР — β-ЦД. До 5%-го розчину IР у 50%-му
водному етанолi додавали еквiмолярну кiлькiсть β-ЦД i перемiшували сумiш впродовж
12 год. Розчин випаровували, твердий залишок сушили 24 год при 120 ◦С. Ймовiрну будову
КВ iлюструє схема
На основi ДМIМ-BF4 й β-ЦД були отриманi також механiчнi сумiшi (мольне спiввiд-
ношення 1 : 1).
Зразки (пiсля висушування) дослiджували методами IЧ спектроскопiї та диференцiйної
сканувальної калориметрiї (ДСК).
Антимiкробну активнiсть синтезованих IР визначали проти ряду грампозитивного
штаму Staphylococcus aureus (ATCC-25923), грамнегативних штамiв Escherichia coli (ATCC-
25922) та Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), а також проти стандартного штаму гри-
ба Candida аlbicans (М 885 АТСС 10231) та його клiнiчного iзоляту. Всi сполуки вивчали
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №3 109
Рис. 1. Термограми нагрiву: 1 — β-ЦД; 2 — механiчна сумiш ДМIМ-BF4/β-ЦД (1 : 1); 3 — комплекс-вклю-
чення ДМIМ-BF4/β-ЦД (1 : 1)
в концентрацiях 1,0, 0,1 й 0,01% диско-дифузiйним методом [14]. Мiкробне навантаження
дослiджуваних мiкробних культур становило 1 · 105 колонiєутворювальних одиниць в 1 мл
(КУО/мл) культуральної рiдини. Сполуки наносили на стандартнi паперовi диски в об’ємi
0,02 мл, iнокулят — на чашки Петрi в об’ємi 0,2 мл. Iнкубацiю проводили впродовж 18 год
при 37 ◦С. Антимiкробну активнiсть виражали у мiлiметрах за дiаметрами зон затримки
росту мiкроорганiзмiв.
Гостру токсичнiсть (LD50) цих зразкiв визначали in vivo на моделi гiдробiонта Zebrafish
(Danio rerio). За гранично допустиму концентрацiю (LD50) приймали 5,5 мг/л [15].
Результати та їх обговорення. Проведенi методом ДСК дослiдження механiчної су-
мiшi ДМIМ-BF4/β-ЦД (1 : 1) i комплексу β-ЦД/ДМIМ-BF4 (1 : 1) пiдтверджують утворен-
ня комплексу-включення мiж IР й β-ЦД. Вiдомо, що коли молекула-гiсть входить у по-
рожнину β-ЦД, її теплофiзичнi характеристики змiнюються. Так, на термограмi нагрi-
ву вихiдної ДМIМ-BF4 можна побачити склування в iнтервалi температур вiд −24,48 до
−15,65 ◦С та ендотермiчний пiк плавлення (28,65 ◦С). На кривiй ДСК механiчної сумi-
шi ДМIМ-BF4 й β-ЦД (мольне спiввiдношення 1 : 1) реєструються як характеристики
ДМIМ-BF4: склування, ендотермiчний пiк плавлення при 29,14 ◦С, так i β-ЦД — ендотер-
мiчний пiк при 73 ◦С, який вiдноситься до видiлення кристалогiдратної води з β-ЦД (рис. 1).
На термограмi нагрiву комплексу-включення спостерiгаються такi змiни: зменшується пiк
плавлення ДМIМ-BF4 i незначно зсувається у низькотемпературну область (25 ◦С), змен-
шується ендопiк β-ЦД, пов’язаний з дегiдратацiєю β-ЦД, що є пiдтвердженням утворення
комплексу-включення.
Теплофiзичнi характеристики для системи водорозчинна IР ДМIМ-Cl — β-ЦД мають
аналогiчний прояв (рисунок не наведено).
Результати мiкробiологiчних дослiджень демонструє табл. 1.
Данi табл. 1 свiдчать, що всi зразки IР та їх комплекси включення з β-ЦД виявили
високу бактерiостатичну та фунгiстатичну активнiсть у концентрацiях 1,0 й 0,1%.
На рис. 2 графiчно представлено усереднений рiвень виявленої антибактерiальної та
антифунгальної активностi дослiджуваних зразкiв IР та їх комплексiв iз β-ЦД. Як видно
з рис. 2, антибактерiальна активнiсть водорозчинної DMIM-Cl перевищує активнiсть водо-
нерозчинної DMIM-BF4, однак антифунгальна навпаки — вища у зразка DMIM-BF4.
Комплекс включення DMIM-Cl з β-ЦД значно знижує як антибактерiальну, так i ан-
тигрибкову активностi IР. Антибактерiальна активнiсть DMIM-BF4 у комплексi з β-ЦД
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №3
Рис. 2. Антимiкробна активнiсть iонних рiдин та їх комплексiв з β-циклодекстрином: 1 — антибактерiальна;
2 — антифунгальна
значно вища за таку ж активнiсть цiєї ж сполуки без β-ЦД. А протигрибкова активнiсть
DMIM-BF4 й DMIM-BF4 у комплексi з β-ЦД майже не вiдрiзняється.
Дослiдження гострої токсичностi (LD50) зразкiв IР на моделi гiдробiонта Zebrafish (Danio
rerio) показали (рис. 3), що найбiльш токсичною є IР DMIM-Cl (LD50 — 5 мг/л). Комплекс
DMIM-Cl iз β-ЦД у 8 разiв менш токсичний — LD50 становило 40 мг/л. Вiдповiдно LD50
для DMIM-BF4 й DMIM-BF4 з β-ЦД становило 7 й 100 мг/л.
Таким чином, водонерозчинна IР DMIM-BF4 майже у 1,5 раза менш токсична за водо-
розчинну IР DMIM-Cl. Комплексоутворення цих IР iз β-ЦД iстотно зменшує їх токсичнiсть
на 96,2 й 73,1% вiдповiдно.
У цiлому, синтезованi IР на основi катiона 1-додецил-3-метилiмiдазолiю та їх комплек-
си iз β-ЦД показали високу антимiкробну активнiсть, що залежить як вiд дослiджуваної
концентрацiї зразкiв IР, так i вiд виду мiкробної культури. Комплексоутворення IР з β-ЦД
приводить практично до повної вiдсутностi їх токсичних ефектiв.
Таблиця 1. Антимiкробна активнiсть сполук за дiаметрами зон затримки росту (мм) мiкробних культур,
M ±m (n = 3)
Зразок
Концент-
рацiя, %
Мiкробнi культури
E. coli
Ps.
aeruginosa
St. aureus
С. albicans
стандарт iзолят
DMIM-Cl 1,0 30,7± 0,6 32,6± 0,3 34,6 ± 0,6 22,3 ± 0,3 24,6 ± 0,6
0,1 16,0± 0,3 24,0± 0,3 22,3 ± 0,3 15,6 ± 0,6 18,7 ± 0,3
0,01 Н/а∗ Н/а Н/а Н/а Н/а
DMIM-Cl/β-ЦД 1,0 24,3± 0,6 22,9± 0,6 34,0 ± 0,9 15,3 ± 0,6 18,0 ± 0,3
0,1 14,6± 0,6 12,6± 0,3 18,6 ± 0,6 Н/а 12,3 ± 0,6
0,01 Н/а Н/а Н/а Н/а Н/а
DMIM-BF4 1,0 22,9± 0,3 30,6± 0,7 32,3 ± 0,3 30,0 ± 0,3 28,0 ± 0,6
0,1 10,6± 0,6 21,3± 0,9 11,6 ± 0,6 14,0 ± 0,6 22,0 ± 0,3
0,01 Н/а Н/а Н/а Н/а Н/а
DMIM-BF4/β-ЦД 1,0 24,6± 0,9 36,6± 0,6 40,7 ± 0,7 24,3 ± 0,6 26,3 ± 0,7
0,1 15,3± 0,3 26,3± 0,3 26,6 ± 0,3 14,7 ± 0,3 22,6 ± 0,6
0,01 Н/а Н/а Н/а Н/а Н/а
∗ Cполука не активна.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №3 111
Рис. 3. Гостра токсичнiсть iонних рiдин та їх комплексiв з β-циклодекстрином: 1 — ДМIМ-Cl; 2 —
ДМIМ-Cl/ß-ЦД; 3 — ДМIМ-BF4; 4 — ДМIМ-BF4/ß-ЦД
1. Welton T. Room-temperature ionic liquids. Solvents for synthesis and catalysis // Chem. Rev. – 1999. –
99, No 8. – P. 2071. – 2084.
2. Hong K., Zhang H., Mays J. et al. Conventional free radical polymerization in room temperature ionic
liquids: a green approach to commodity polymers with practical advantages // Chem. Commun. – 2002. –
13. – P. 1368–1369.
3. Naushad M., Alothman Z., Khan A., Ali M. Effect of ionic liquid on activity, stability, and structure of
enzymes: a review // Int. J. Biol. Macromol. – 2012. – 51, No 4. – P. 555–560.
4. Shamshina J., Barber P., Rogers R. Ionic liquids in drug delivery // Expert Opin. Drug Deliv. – 2013. –
10, No 10. – P. 1367–1381.
5. Quinn B., Ding Z., Moulton R., Bard A. Novel electrochemical studies of ionic liquids // Langmuir. –
2002. – 18, No 5. – P. 1734–1742.
6. Singh V., Nigam A., Batra A. et al. Applications of ionic liquids in electrochemical sensors and biosensors //
Int. J. Elechtrochem. – 2012. – Article ID 165683. – P. 1–17.
7. Scott M., Rahman M., Brazel C. Application of ionic liquids as low-volatility plasticizers for PMMA //
Eur. Polym. J. – 2003. – 39, No 10. – P. 1947. – 1953.
8. Dias A., Marceneiro S., Braga M. et al. Phosphonium-based ionic liquids as modifiers for biomedical grade
poly(vinyl chloride) // Acta Biomater. – 2012. – 3. – P. 1366–1379.
9. Docherty K., Kulpa C. Toxicity and antimicrobial activity of imidazolium and pyridinium ionic liquids //
Green Chem. – 2005. – 7. – P. 185–189.
10. Carson L., Chau P., Earle M. et al. Antibiofilm activities of 1-alkyl – 3-methylimidazolium chloride ionic
liquids // Ibid. – 2009. – 11. – P. 492–497.
11. Coleman D., Špulàk M., Garcia M.T., Gathergood N. Antimicrobial toxicity studies of ionic liquids leading
to a ‘hit’ MRSA selective antibacterial imidazolium salt // Ibid. – 2012. – 14. – P. 1350–1356.
12. Rogalski M., Modaressi A., Magri P. et al. Physico-chemical properties and phase behavior of the ionic
liquid-β-cyclodextrin complexes // Int. J. Mol. Sci. – 2013. – 14. – P. 16638–16655.
13. Brewster M., Loftsson T. Cyclodextrins as pharmaceutical solubilizers // Adv. Drug Del. Rev. – 2007. –
59. – P. 645–666.
14. Bauer A., Kirby W., Sherris J., Turck M. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk
method // Am. J. Clin. Pathol. – 1966. – 45, No 4. – P. 493–496.
15. Шаляпин Г. Исследование действия биоцидов (на примере полигексаметиленгуанидинов) на гидро-
бионтов различных систематических групп // Рыбохозяйств. токсикология. – 2010. – 11, № 1(41). –
С. 199–206.
Надiйшло до редакцiї 19.09.2014Iнститут бiоорганiчної хiмiї
та нафтохiмiї НАН України, Київ
Iнститут хiмiї високомолекулярних сполук
НАН України, Київ
112 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №3
Д.М. Година, Л.В. Кобрина, Л. Е. Калашникова, Л. А. Метелица,
С.П. Рогальский, О. П. Тарасюк, С.В. Рябов, С. В. Лаптий
Антимикробные свойства и токсичность имидазолиевых ионных
жидкостей и их комплексов с β-циклодекстрином
Синтезированы водорастворимая и водонерастворимая ионные жидкости на основе катио-
на 1-додецил-3-метилимидазолия, хлорид и тетрафтороборат соответственно. Получены
комплексы включения ионных жидкостей с β-циклодекстрином (β-ЦД) в мольном соотно-
шении 1 : 1, структура которых подтверждена методами ИК спектроскопии и дифферен-
циальной сканирующей калориметрии. Установлена антимикробная активность ионных
жидкостей и их комплексов с β-ЦД против тест-культур Staphylococcus aureus (ATCC-
25923), Escherichia coli (ATCC-25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Candida albi-
cans (M 885 ATCC 10231) и Candida albicans (клинический изолят). Показано, что комплек-
сообразование ионных жидкостей с β-ЦД приводит к снижению их токсичности.
D.М. Hodyna, L.V. Kobrina, L. E. Kalashnikova, L.O. Metelytsia,
S. P. Rogalsky, O.P. Tarasyuk, S.V. Riabov, S.V. Laptiy
Antimicrobial properties and toxicity of imidazolium ionic liquids and
their complexes with β-cyclodextrin
Water soluble ionic liquid 1-dodecyl-3-methylimidazolium chloride and water resistant ionic liquid
1-dodecyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate have been synthesized. The inclusion complexes of
ionic liquids with β-cyclodextrin in a molar ratio of 1 : 1 have been obtained. The structure of the
complexes was confirmed by IR-spectroscopy and differential scanning calorimetry. Antimicrobial
activity of both ionic liquids and their complexes with β-cyclodextrin has been established against
Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Escherichia coli (ATCC-25922), Pseudomonas aeruginosa
(ATCC-27853), Candida albicans (M 885 ATCC 10231), and Candida albicans (clinical isolate)
test-cultures. It is found that the complex formation of ionic liquids with β-cyclodextrin considerably
reduces their toxicity.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №3 113
|