Любое лекарство начинается с молекулы, однако патогены постоянно вырабатывают устойчивость к известным препаратам, что заставляет ученых создавать новые соединения.
Их получают методом химического синтеза, но для медицинского применения их необходимо стерилизовать. Стандартная термическая обработка (150–200°C) разрушает многие перспективные молекулы, лишая их лечебных свойств. Альтернативы — стерилизация радиацией или микрокапсулирование — либо слишком дороги, либо экономически невыгодны. Поэтому единственный перспективный путь — создание изначально термостойких структур, сохраняющих активность после нагрева. Ученые Пермского Политеха разработали новые химические соединения, чья термостойкость на 20-25% выше, чем у классических биологически активных веществ. Статья опубликована в журнале «Вестник технологического университета», т. 28, 2025 г. Исследование проведено в рамках программы «Приоритет 2030».
За каждым лекарством — от простой таблетки до сиропа — стоит одна ключевая молекула, задача которой остановить болезнь. Однако микроорганизмы и вирусы учатся сопротивляться, вырабатывая механизмы устойчивости к известным препаратам. Поэтому необходимо постоянно создавать новые, более совершенные молекулы, способные преодолеть эту устойчивость. Чтобы получать такие чистые и эффективные лекарственные компоненты, ученые проводят химический синтез. Это как сборка сложной модели из деталей: берут простые вещества и в ходе серии реакций соединяют их в нужную, более совершенную структуру. Однако этот процесс требует строгих условий и последующей глубокой очистки, так как для применения в медицине синтезированные молекулы должны проходить обязательную стерилизацию, чтобы уничтожить всех посторонних микроорганизмов. Обычно это делают с помощью термической обработки, где их нагревают до 150-200°C. Но многие перспективные соединения — хрупкие и разрушаются от такой высокой температуры, теряя при этом свои лечебные свойства.
Существуют способы избежать этой проблемы, например, стерилизовать их с помощью радиации или специальных газов, что, в свою очередь, требует очень дорогого оборудования и при этом тоже может повредить сложную структуру молекулы. Другой вариант — спрятать хрупкое действующее вещество в защитную оболочку (микрокапсулирование). Однако такой подход делает производство лекарства технологически сложным и экономически невыгодным. Именно поэтому сегодня самый перспективный путь — создавать изначально биологически активные и термостойкие молекулы.
Ученые Пермского Политеха разработали новые химические соединения, которые обладают умеренной термостойкостью и могут выступать потенциальной основой для лекарств. В их основе лежит одна ключевая молекула — 3-нитросалициловый альдегид. В химии она известна как стабильный реагент, который, например, используется для синтеза сложных органических соединений или некоторых красителей. Однако ее уникальная ценность в качестве прочного «скелета» для термостойких лекарственных веществ до сих пор оставалась неизученной. Исследователи решили использовать ее как универсальную платформу, к которой можно присоединять различные лечебные молекулы, тем самым создавая для них прочный каркас.
Главное преимущество альдегида в том, что он устроен как основа конструктора: у него есть готовые крепления, к которым можно присоединить другие детали, в данном случае молекулы, чтобы получилась новая структура. Используя этот подход, ученые синтезировали соединения, относящиеся к перспективным классам биологически активных веществ — противовоспалительным и противовирусным. "Мы взяли 3-нитросалициловый альдегид и присоединили к нему молекулу роданина – важного компонента многих перспективных противовирусных препаратов. Реакцию проводили в воде со специальной добавкой (ацетат натрия), которая помогает молекулам соединиться. После нагревания и обработки мы получили темно-оранжевый порошок с выходом 76%, что является хорошим результатом", — рассказал Михаил Куликов, доцент, кандидат химических наук, заведующий кафедрой «Химические технологии и экология» Березниковского филиала ПНИПУ.
То есть, когда реакция завершилась и смесь остыла, в ней образовались мелкие кристаллы нового соединения ярко-оранжевого цвета. Они выпали в осадок, и получилось чистое вещество, без лишних примесей. В дальнейшем это было подтверждено хроматографическими методами. "Кроме того, нам удалось на основе этого соединения получить комплекс с медью с высоким выходом в 65%. Такие структуры, где ион металла связан с органической молекулой, обладают особым потенциалом. Металл может выступать «усилителем», придавая веществу новые свойства — например, повышая его способность проникать в клетки или многократно усиливая антимикробную активность. Это принципиально расширяет арсенал для создания лекарств нового поколения, направленных на борьбу с устойчивыми инфекциями", — пояснил Михаил Куликов.
После того как соединения были созданы, ученые проверили их на термостойкость с помощью дифференциально-термического анализа. Этот метод позволяет увидеть, как вещество ведет себя при нагреве: плавится, остается стабильным или начинает распадаться. Образцы поместили в специальную печь и стали нагревать с заданной скоростью, фиксируя все изменения. "Результаты показали достаточную стабильность полученных веществ. Соединение на основе роданина начинает разлагаться при температуре более 210°C, что находится выше его температуры плавления, а медный комплекс стабилен до температуры 220 °C", — поделился Михаил Куликов. Проще говоря, плавление — это когда вещество просто меняет форму, как лед переходит в воду, но само остается тем же. Разложение — это уже поломка: молекула от высокой температуры необратимо распадается на части и теряет свои свойства. Высокая стабильность созданных молекул означает, что они выдерживают нагрев до значительных температур без разрушения.
Ключевая проблема при создании лекарственных препаратов на основе роданина заключается в том, что его природная активность не может быть полностью реализована, как и у многих других биологически активных молекул. Он доказано эффективен, но стандартная высокотемпературная стерилизация при 160–180°C частично разрушает его молекулу. Таким образом, вынужденная термообработка на производстве напрямую снижает итоговую эффективность лекарственного препарата. То есть значительная часть его лечебного потенциала теряется. Новое соединение решает эту проблему, полностью сохраняя его изначальную активность. Защитный молекулярный каркас оберегает целевое вещество от разрушения даже при нагреве выше 210°C, что на 20–25% увеличивает его термостойкость по сравнению с обычными молекулами.
В результате разработка ученых позволяет в полной мере реализовать терапевтический потенциал роданина, создавая на его основе высокоэффективные и стабильные препараты без потери качества.
