Учёные нашли способ усилить борьбу с устойчивыми бактериями: производные кумарина показали высокую антибактериальную активность
03.06.2026
Совместная группа исследователей из Томского политехнического университета и Харбинского политехнического университета (Китай) разработала перспективный подход к решению актуальной медицинской проблемы — преодолению устойчивости бактерий к антибиотикам. Специалисты предложили задействовать производные кумарина для сдерживания роста патогенных микроорганизмов и биоплёнок, снижающих эффективность антимикробной терапии.
Эксперименты подтвердили: синтезированные соединения демонстрируют выраженное антибактериальное действие. Чтобы остановить размножение вредоносных бактерий, достаточно концентрации в диапазоне 20–80 мкг/мл. Полученные результаты открывают путь к созданию инновационных антимикробных покрытий для медицинского оборудования и препаратов против резистентных бактериальных штаммов.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта «Наука» (FSWW‐2026–0052). Итоги научной деятельности опубликованы в рецензируемом издании Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (Q2, IF: 5,4).
Формирование биоплёнок и развитие лекарственной устойчивости у бактерий — серьёзные вызовы для здравоохранения. Такие скопления микроорганизмов нередко возникают на поверхности медицинских имплантатов, ослабляя действие антибиотиков и снижая эффективность антимикробной защиты.
Кумарин, органическое соединение природного происхождения (встречается, к примеру, в бобах тонка), давно привлекает внимание учёных как потенциальная основа для новых антибактериальных препаратов. Однако до последнего времени оставалось недостаточно изученным, как структурные изменения молекулы кумарина влияют на её способность подавлять бактериальную активность
.
Специалисты ТПУ совместно с китайскими коллегами сосредоточились на изучении связи между модификацией структуры кумарина и его антибактериальными свойствами. В рамках работы учёные синтезировали два нитропроизводных 7‐гидрокси‐4‐метилкумарина:
Активность новых соединений тестировали на двух опасных патогенах — золотистом стафилококке и синегнойной палочке. Исследователи фиксировали:
Глеб Дубиненко, научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ, подчёркивает новизну подхода: «Наша команда впервые провела комплексное изучение того, как расположение нитрогруппы в структуре производных кумарина влияет на биологическую активность вещества. Мы детально проанализировали механизмы подавления формирования биоплёнок и разрушения уже существующих скоплений бактерий. Результаты серии экспериментов показали: присутствие нитрогруппы в составе 7‐гидрокси‐4‐метилкумарина заметно усиливает антибактериальный эффект, особенно в отношении биоплёнок. Это связано с тем, что нитрогруппа меняет распределение электронной плотности внутри молекулы, облегчая образование активных форм кислорода при контакте с бактериальными клетками. Именно эти активные формы и разрушают биоплёнки, повреждая патогены».
В следующих этапах исследования учёные планируют:
В научной работе участвовали специалисты лаборатории плазменных гибридных систем Научно‐образовательного центра Б. П. Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха и Харбинского политехнического университета
Эксперименты подтвердили: синтезированные соединения демонстрируют выраженное антибактериальное действие. Чтобы остановить размножение вредоносных бактерий, достаточно концентрации в диапазоне 20–80 мкг/мл. Полученные результаты открывают путь к созданию инновационных антимикробных покрытий для медицинского оборудования и препаратов против резистентных бактериальных штаммов.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта «Наука» (FSWW‐2026–0052). Итоги научной деятельности опубликованы в рецензируемом издании Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (Q2, IF: 5,4).
Проблема биоплёнок в современной медицине
Формирование биоплёнок и развитие лекарственной устойчивости у бактерий — серьёзные вызовы для здравоохранения. Такие скопления микроорганизмов нередко возникают на поверхности медицинских имплантатов, ослабляя действие антибиотиков и снижая эффективность антимикробной защиты.
Кумарин, органическое соединение природного происхождения (встречается, к примеру, в бобах тонка), давно привлекает внимание учёных как потенциальная основа для новых антибактериальных препаратов. Однако до последнего времени оставалось недостаточно изученным, как структурные изменения молекулы кумарина влияют на её способность подавлять бактериальную активность
.
Ход и результаты исследования
Специалисты ТПУ совместно с китайскими коллегами сосредоточились на изучении связи между модификацией структуры кумарина и его антибактериальными свойствами. В рамках работы учёные синтезировали два нитропроизводных 7‐гидрокси‐4‐метилкумарина:
- 6‐нитро‐7‐гидрокси‐4‐метилкумарин;
- 8‐нитро‐7‐гидрокси‐4‐метилкумарин.
Активность новых соединений тестировали на двух опасных патогенах — золотистом стафилококке и синегнойной палочке. Исследователи фиксировали:
- размер зоны подавления бактериального роста;
- минимальные концентрации веществ, необходимые для подавления и разрушения биоплёнок.
Глеб Дубиненко, научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ, подчёркивает новизну подхода: «Наша команда впервые провела комплексное изучение того, как расположение нитрогруппы в структуре производных кумарина влияет на биологическую активность вещества. Мы детально проанализировали механизмы подавления формирования биоплёнок и разрушения уже существующих скоплений бактерий. Результаты серии экспериментов показали: присутствие нитрогруппы в составе 7‐гидрокси‐4‐метилкумарина заметно усиливает антибактериальный эффект, особенно в отношении биоплёнок. Это связано с тем, что нитрогруппа меняет распределение электронной плотности внутри молекулы, облегчая образование активных форм кислорода при контакте с бактериальными клетками. Именно эти активные формы и разрушают биоплёнки, повреждая патогены».
Ключевые выводы исследования:
- Комбинация гидроксильной группы в 7‐м положении и нитрогруппы в 6‐м или 8‐м положении в производных кумарина существенно повышает антибактериальную активность.
- Для подавления роста биоплёнок достаточно концентрации 20–80 мкг/мл.
- Наибольшую эффективность продемонстрировало соединение с нитрогруппой в 8‐м положении: для предотвращения формирования и разрушения уже существующей биоплёнки требуются минимальные концентрации 50–60 мкг/мл.
- Кумарин без нитрогруппы также проявил выраженную антибактериальную активность: минимальная ингибирующая концентрация составила около 20 мкг/мл против обоих тестируемых штаммов.
- Производные с нитрогруппой в 6‐м и 8‐м положении показали умеренную активность против свободно плавающих (планктонных) бактерий, но при этом заметно лучше предотвращали рост биоплёнок и разрушали уже сформированные скопления.
Перспективы дальнейших работ
В следующих этапах исследования учёные планируют:
- детально изучить воздействие соединений на бактериальные ферменты и клеточные структуры;
- оценить токсичность и биосовместимость новых веществ;
- проверить возможность комбинирования производных кумарина с другими антимикробными агентами для усиления защитного эффекта.
В научной работе участвовали специалисты лаборатории плазменных гибридных систем Научно‐образовательного центра Б. П. Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха и Харбинского политехнического университета