Сибирские ученые определили механизм распада антибиотика под ультрафиолетом

Исследуемый антибиотик применяют для лечения заболеваний инфекционно-воспалительного типа, например, инфекций верхних дыхательных путей или брюшной полости.

"Несмотря на свою эффективность, препарат может обладать побочными эффектами, связанными с тем, как он ведет себя под воздействием света, - с фотохимической активностью. Поэтому ученым важно выяснить, как соединение трансформируется под действием излучения в окружающей среде и не образуются ли в итоге более токсичные вещества", - говорится в публикации.

Отмечается, что добавление атома фтора в структуру молекулы антибиотика для предотвращения появления устойчивых к нему бактерий имеет побочный фототоксический эффект, по симптомам схожий с солнечным ожогом - человек, который принимает такой антибиотик, потом не может спокойно выйти на солнце.

Когда молекула антибиотика поглощает свет, происходит практически мгновенный разрыв связи углерод-фтор и образуются активные короткоживущие (существуют лишь нано- и микросекунды) частицы (интермедиаты).

Также образуются продукты фотохимических превращений фторхинолонов, которые могут значительно отличаться по токсичности и реакционной способности от исходных соединений.

С помощью разработанной в Институте сильноточной электроники СО РАН (Томск) эксилампы высокой мощности образцы облучались, а затем анализировались в ЦКП Международного томографического центра СО РАН (Новосибирск) методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения.

Также была задействована уникальная для России установка наносекундного лазерного импульсного фотолиза, созданная в лаборатории фотохимии ИХКГ СО РАН, облучающая образец наносекундным лазерным импульсом, который генерирует в изучаемой системе короткоживущие частицы.

"Мы собираем набор кинетических кривых (то есть зависимость изменения оптического поглощения от времени, прошедшего после импульса лазера), представляющих то, как система меняется с течением времени для целого ряда длин волн регистрации (...) Мы видим по трансформации оптических спектров, как образуются активные промежуточные частицы, как и с чем они дальше взаимодействуют - гибнут или переходят в другие интермедиаты и конечные продукты. Промежуточные частицы могут быть ключевыми для понимания общего механизма фотолиза, - отмечает научный сотрудник ИХКГ СО РАН Юлия Тютерева.

Выяснилось, что у антибиотика есть несколько форм: катионная, анионная и цвиттер-ионная (биполярно ионизированная), относительное содержание которых регулируется кислотностью (pH) водного раствора.

Катионная и анионные формы достаточно стабильны при облучении, а цвиттер-ионная, которая доминирует в растворе при физиологических значениях рН, более активная - она лучше вступает в фотохимические реакции и активнее разрушается.

"Исследователи полностью изучили механизмы фотодеградации ципрофлоксацина: от поглощения кванта света до итоговых продуктов распада", - говорится в сообщении.

В дальнейшем ученые планируют исследовать, как структура химических соединений влияет на фототоксический эффект, то есть на то, как эти соединения реагируют на свет и какие вызывают токсические реакции в клетках или организмах, сосредоточившись на четырех различных антибиотиках фторхинолонового ряда.