CC BY
71
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2017. Т. 22. №1
69
УДК 541.64
ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЕКТИНА С ЦЕФАЗОЛИНОМ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
© Р. Р. Хайруллина1, Г. Р. Тимербаева2, А. С. Шуршина1*
1Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
2Уфимский государственный авиационный технический университет, филиал г. Туймазы Россия, Республика Башкортостан, 452750 г. Туймазы, мкрн. Молодежный, 5.
*Етай: anzhela_muгzagil@mail. ги
Изучено взаимодействие в системе полимер - лекарственное вещество. В качестве полимера использовали полисахарид пектин, а в качестве лекарственного вещества - антибиотик цефалоспориновогоряда натриевая соль цефазолина. Показано, что комплексообразование осуществляется за счет гидроксильных и карбоксильных групп пектина и карбоксильных групп натриевой соли цефазолина. Данный факт является важным, поскольку при этом не затрагиваются функциональные группы пектина и натриевой соли цефазолина, отвечающие за биологическую активность соединений, а, следовательно, не снижается их эффективность и в тоже время обеспечивается пролонгированное действие.
Ключевые слова: пектин, лекарственное вещество, взаимодействие, ИК-спектроскопия.
Введение
Процессы комплексообразования биополимеров с различными лекарственными препаратами на протяжении долгого времени привлекают внимание многих исследователей [1, 2]. Перспективными в этом отношении являются полисахариды растительного происхождения, такие как пектины. Так как пектиновые вещества способны сорбировать и прочно удерживать различные соединения, это может послужить основанием для применения пектина в качестве основы для лекарственных форм с пролонгированным действием, поскольку введение пектина может усилить терапевтический эффект или снизить побочное негативное действие лекарственных препаратов [3-5].
Пектиновые полисахариды являются биополимерами полиуронидной природы, содержащими наряду с гидроксильными группами карбоксильные функциональные группы в мономерных фрагментах основной цепи полимера [6]. С наличием этих реакционноспособных функциональных заместителей связана перспективность использования комплексов на основе пектинов для синтеза различных практически ценных соединений на их основе [7].
Например, при комплексообразовании пектина с пенициллинами, тетрациклинами и неомицином [8], обнаруживается потенцирующее и детоксиче-ское действие пектиновых веществ. В работе [9] было показано, что присутствие пектинов усиливает действие противотуберкулезных препаратов. Авторами работы [4] выявлено, что комплексообразование пектинов с ацетилсалициловой кислотой приводит к устранению ее ульцерогенного действия, при сохранении жаропонижающего, обезболивающего и противовоспалительного эффекта. Комплексообра-зование дикарбоновых кислот - янтарной и фумаро-
вой с пектиновыми полисахаридами приводит к четкому снижению их токсического воздействия на организм и снижает раздражающее влияние кислот на слизистую желудочно-кишечного тракта[10]. Кроме того, комплексы пектина с янтарной кислотой усиливают ингибирование опухолеобразования в 10-15 раз, по сравнению с действием чистых препаратов пектина и янтарной кислоты [3].
Таким образом, для пектинов характерно образование межмолекулярных комплексных соединений с некоторыми лекарственными веществами, что способствует повышению биодоступности последних, резко снижая вредное гастротоксическое действие этих лекарств, а также стабилизирует и пролонгирует действие препаратов в несколько раз.
Целью данной работы стало исследование процесса комплексообразования пектина с одним из наиболее часто используемых в лечебной практике антибиотиком цефалоспоринового ряда - цефазоли-ном методом ИК-спектроскопии.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследования использовали пектин (ПК) цитрусового происхождения производства SIGMA-ALDRICH и антибиотик цефало-споринового ряда - цефазолин, используемый в качестве натриевой соли (ЦФЗ).
ИК-спектры порошков ПК, ЦФЗ и аддукта реакции ПК-ЦФЗ в мольном соотношении 1:1 в вазелиновом масле записывали на спектрофотометре мSpecord М - 80'' в области 400-3600 см-1.
Обсуждение
Известно, что цефалоспорины представляют собой бициклические соединения, состоящие из бета-лактамного и дигидротиазинового колец. Оба кольца и составляют 7-аминоцефалоспорановую кислоту (7-АЦК) - общее ядро молекулы цефалос-поринов. Введение в молекулу цефазолина метил-
70
ХИМИЯ
тетразолтиоловой группы (рис. 1) существенно повышает активность цефалоспоринов в отношении грамотрицательных бактерий. В связи с этим, безусловно важно, чтобы в процессе комплексообразо-вания все группы, обладающие фармакологическим действием (бета-лактамное и дигидротиазиновое кольцо, метилтетразолтиоловая группа), не были затронуты, чтобы не снизить активность препарата.
О— С—NH
I
СН2 I О
^^СН
N—N Il II
СН> С С^— СН^
II N
II N
С=О \
ONa
V
Рис. 1. Строение молекулы цефазолина.
ИК - спектр пектина имеет диффузный характер, что свидетельствует о его полимерной природе и дает общую информацию о молекуле полимера. Интенсивная широкая полоса с максимумом в районе 3480 см-1 соответствует колебаниям свободной гидроксильной группы OH. Наблюдаемая полоса поглощения с максимумом 2924 см-1, характерна валентному колебанию ОН-группы. В ИК - спектре образца проявляется полоса поглощения с максимумом 1745 см-1, соответствующая валентным колебаниям карбонилов сложноэфирных v (С=О)Е групп.
Интенсивные v^ (СОО) и vs (СОО) полосы колебаний ионизированного карбоксила находятся соответственно в областях 1619 и 1442 см-1. На полосу поглощения 1442 см-1 может накладываться полоса, связанная с деформационными колебаниями 5 (СН3)Е сложноэфирных групп.
Наблюдаемая в спектре пектина полоса 1390 см-1 связана с колебаниями 5S (СНз)е. Стабильная частота при 1330 см-1 соответствует колебаниям 5 (СН)К.
В интервале 1000-1200 см-1 располагается группа линий поглощения с максимумами 1095 см-1, 1032 см-1, 1007 см-1. эти полосы поглощения связаны с колебаниями v (С-О-С) и две полосы с колебаниями v (С-С)(С-О)К пиранозных колец.
Полоса поглощения 920 см-1 в спектре связана с деформационными внеплоскостными колебаниями спиртовой группы у (ОН)С. Сложноэфирная группа в (ОСН3) дает полосу поглощения 900 см-1. Деформационные внеплоскостные колебания у (ОН)С спиртовой группы проявляются в области 832 см-1. Карбоксильная группа у (СООН)а дает полосу поглощения 760 см-1.
Крутильные колебания т (Н2О) в спектре дают 690 см-1.
В ИК-спектре ЦФЗ проявляется полоса, характерная для деформационных колебаний связей
в С-О в карбоксильной группе при 1760 см1. Проявляется в спектре полоса, соответствующая колебаниям связи С-О в лактамной группировке при 1678 см-1 для ЦФЗ. В спектре присутствует полоса при 1657 см-1, характерная для колебаний вторичной аминогруппы.
В ИК-спектре аддукта реакции ПК с ЦФЗ появляется полоса при 1735 см-1, характерная для колебаний связей С-О в карбоксильной группе, а также плечо при 1678 см-1, характерное для колебаний связей С-О в лактамной группировке, однозначно свидетельствующие о том, что ЦФЗ присутствует в аддукте реакции. Наиболее значительные сдвиги в аддукте реакции по сравнению со спектром ЦФЗ происходит по полосе поглощения, характерной для колебаний связей С-О в карбоксильной группе: на 24 см-1.
Таким образом, можно предположить, что в случае взаимодействия между изучаемым антибиотиком ЦФЗ и полимером ПК, комплексообразование осуществляется за счет гидроксильных и карбоксильных групп ПК и карбоксильных групп ЦФЗ. Данный факт является важным, поскольку при этом не затрагиваются функциональные группы ПК и ЦФЗ, отвечающие за биологическую активность соединений, а, следовательно, не снижается их эффективность и в тоже время обеспечивается пролонгированное действие.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Платэ Н. А., Васильев А. Е. Физиологически активные полимеры. М.: Химия, 1986. 296 с.
2. Григорьева М. В. Полимерные системы с контролируемым высвобождением биологически активных соединений // Biotechnologia Acta. 2011. Т.4. №2. С. 9-23.
3. Лапин А. А., Соснина Н. А., Морозов В. И. и др. Лечебно-профилактические продукты питания с растительными полисахаридами - пектинами // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2001-2002. Т. 2. №>5-8. С. 21-24.
4. Берикетов А. С., Атова Р. А., Ойтов Х. З. Межмолекулярные взаимодействия ацетилсалициловой кислоты с пектином // Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. 2004. №2. С. 63-64.
5. Мирзахидов Х. А. Комплексообразование некоторых антипаразитарных препаратов с природными полимерами // IV Всероссийская Каргинская конференция: «Наука о полимерах 21-му веку». М.: МГУ. 2007. Тезисы докладов. Т. 2. С. 191.
6. Голубев В. Н., Шелухина Н. П. Пектин: химия, технология, применение. М.: РАТН ИЭЧ, 1995. 373 с.
7. Миронов В. Ф., Карасева А. Н., Цепаева О. В. и др. Некоторые аспекты комплексообразования пектиновых полисахаридов с катионами d-металлов // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2003. Т. 4. №3. С. 45-50.
8. Лазарева Е. Б., Меньшиков Д. Д. Опыт и перспективы использования пектинов в лечебной практике // Антибиотики и химиотерапия. 1999. Т. 44. №2. С. 37-40.
9. Василенко Ю. К., Саджая Л. А., Компанцева Е.В и др. Биофармацевтическая эффективность гранул изониазида с пектином // Химико-фармацевтический журнал. 1999. №8. С. 38-40.
10. Миронов В. Ф., Карасева А. Н., Минзанова С. Т. и др. Пат.2268267. Россия, МПК7 С 08 В 37/06. ООО «Микрон». Институт органической и физической химии Казанского научного центра РАН. А 3, №2004111029/04; Заявл. 12.04.2004; Опубл. 20.01.2006.
Поступила в редакцию 11.12.2016 г.
ISSN 1998-4812
BeciHHK EamKHpcKoro yHHBepcHTeTa. 2017. T. 22. №1
71
STUDYING OF INTERACTION OF PECTIN WITH CEFAZOLIN BY IR-SPECTROSCOPY METHOD
© R. R. Khairullina1, G. R. Timerbaeva2, A. S. Shurshina1*
1Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
2Ufa State Aviation Technical University, Tuymazy branch 5 Molodezhnyi District, 452750 Tuymazy, Republic of Bashkortostan, Russia.
*Email: anzhela_murzagil@mail.ru
Interaction in system of polymer and medicinal substance is studied. Polysaccharide pectin was chosen as a polymer and an antibiotic of cephalosporin type, sodium salt of cefazolin as a medicinal substance. It is known that formation of intermolecular complex connections with some medicinal substances is characteristic of pectins that promotes increase in bioavailability of the last, sharply reducing harmful gastrotoxic action of these drugs, and also stabilizes and prolongs effect of medicines. It is shown that for the researched system the complex formation is performed by hydroxyl and carboxyl groups of pectin and carboxyl groups of sodium salt of cefazolin. This fact is important as at the same time the functional groups of pectin and sodium salt of cefazolin responsible for biological activity of connections aren't affected, and, therefore, their efficiency doesn't decrease and the prolonged action time is provided.
Keywords: pectin, medicinal substance, interaction, IR-spectroscopy.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Plate N. A., Vasil'ev A. E. Fiziologicheski aktivnye polimery [Physiologically active polymers]. Moscow: Khimiya, 1986.
2. Grigor'eva M. V. Biotechnologia Acta. 2011. Vol. 4. No. 2. Pp. 9-23.
3. Lapin A. A., Sosnina N. A., Morozov V. I. i dr. Lechebno-profilakticheskie produkty pitaniya s rastitel'nymi polisakharidami - pektinami. Khimiya i komp'yuternoe modelirovanie. Butlerovskie soobshcheniya. 2001-2002. Vol. 2. No. 5-8. Pp. 21-24.
4. Beriketov A. S., Atova R. A., Oitov Kh. Z. Izv. Vuzov. Severo-Kavkazskii region. Estestv. nauki. 2004. No. 2. Pp. 63-64.
5. Mirzakhidov Kh. A. IV Vserossiiskaya Karginskaya konferentsiya: «Nauka o polimerakh 21-mu veku». Moscow: MGU. 2007. Tezisy dokladov. Vol. 2. Pp. 191.
6. Golubev V. N., Shelukhina N. P. Pektin: khimiya, tekhnologiya, primenenie [Pectin: chemistry, technology, application]. Moscow: RATN IEPt. 1995.
7. Mironov V. F., Karaseva A. N., Tsepaeva O. V. i dr. Nekotorye aspekty kompleksoobrazovaniya pektinovykh polisakharidov s kationami d-metallov. Khimiya i komp'yuternoe modelirovanie. Butlerovskie soobshcheniya. 2003. Vol. 4. No. 3. Pp. 45-50.
8. Lazareva E. B., Men'shikov D. D. Antibiotiki i khimioterapiya. 1999. Vol. 44. No. 2. Pp. 37-40.
9. Vasilenko Yu. K., Sadzhaya L. A., Kompantseva E.V i dr. Biofarmatsevticheskaya effektivnost' granul izoniazida s pektinom. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal. 1999. No. 8. Pp. 38-40.
10. Mironov V. F., Karaseva A. N., Minzanova S. T. i dr. Pat.2268267. Rossiya, MPK7 Pp. 08 V 37/06. OOO «Mikron». Institut organicheskoi i fizicheskoi khimii Kazanskogo nauchnogo tsentra RAN. A 3, No. 2004111029/04; Zayavl. 12.04.2004; Opubl. 20.01.2006.
Received 11.12.2016.
