Молодые учёные ИОХ РАН: Фролов Никита

         A. N. Vereshchagin, N. A. Frolov, K. S. Egorova,

         M. M. Seitkalieva, V. P. Ananikov, Quaternary

         Ammonium Compounds (QACs) and Ionic

         Liquids (ILs) as Biocides: From Simple Antiseptics

         to Tunable Antimicrobials, Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 6793.

         DOI: 10.3390/ijms22136793

Наша научная группа занимается разработкой новых типов биоцидов – химических агентов, направленных на борьбу с вредоносными, болезнетворными микроорганизмами (бактериями, вирусами, грибками и т.д.). В данный момент мы сфокусировали свои исследования на подходах к синтезу пиридиниевых солей, относящихся к классу четвертичных аммониевых соединений (ЧАС). ЧАС повсеместно применяются в качестве антисептиков и дезинфектантов широкого спектра действия и входят в состав почти каждого антисептического препарата на рынке. Пиридиневые соли в свою очередь занимают важную нишу в данном классе биоцидов. В настоящее время лекарственные препараты на основе октенидина – биспиридиниевой соли – являются одними из наиболее эффективных антисептических средств. Однако за последние 20 лет всё чаще появляются научные статьи о возникающей бактериальной резистентности к коммерческим ЧАС, в том числе и октенидину. Поэтому основной задачей наших исследований является расширение этого класса антисептиков высокоэффективными соединениями с устойчивым антибактериальным и противогрибковым действием.

Последняя высокорейтинговая работа 2021 года являлась обзорной и была направлена на систематизацию биологически активных веществ класса четвертичных аммониевых соединений и ионных жидкостей. Нами была проведена работа по поиску антибактериальных соединений данного класса, синтезированных за последние несколько лет, в соответствии с выделенными подгруппами (на рисунке). Основная цель работы – помочь ученым разобраться в данном классе биоцидов, показать текущую ситуацию и дать направление для будущих исследований противомикробных ЧАС. Кроме того, ранее нами был разработан простой двухстадийный способ получения новых биспиридиниевых солей (БПС) на основе ароматических соединениий (бифенила и бифенилового эфира). Данный метод может применяться для синтеза БПС из практически любых дигидрокси- и дибромароматических производных. В последней же работе мы раскрыли потенциал полученных БПС в качестве биоцидов. Широкие микробиологические исследования показали способность новых соединений к разрушению бактериальных биопленок, их синергетический эффект со спиртами и самое главное – устойчивое антибактериальное действие в течении длительного периода (25 дней) без образования резистентности. Полученные результаты создают фундамент для теории о том, что ароматические фрагменты в спейсере БПС затормаживают механизмы образования резистентности у грамотрицательных патогенных бактерий.

Наши работы могут послужить основой для будущих исследований ученых, заинтересованных в тематике антибактериальных ЧАС и привлечь новые умы для широкого развития данной актуальной области химии. Благодаря простоте синтеза и устойчивости действия описанных веществ, они могут впоследствии расширить спектр антисептических и дезинфицирующих препаратов отечественного производства.

Основным препятствием при работе с биологически активными веществами является большой спектр необходимых исследований, не только физико-химических, но и микробиологических. Работа с патогенными штаммами требует осторожности, занимает большое количество времени и выполняется исключительно в специализированных лабораториях.

Основные проблемы всегда решались группой. Мне посчастливилось работать с великолепным коллективом под чутким руководством доктора химических наук Анатолия Николаевича Верещагина, собравшего вокруг себя молодых и перспективных ребят, стремящихся к знаниям и развитию.  Также неоценимую помощь в работе оказывает группа биологов из научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии в г. Оболенск. Благодаря нашему сотрудничеству спектр микробиологических исследований сильно расширился. Поддержка работы Российским Научным Фондом вывела ее на новый уровень и позволила сконструировать на базе ИОХ РАН блок для биологических исследований всевозможных соединений. Это большой шаг для развития исследовательских возможностей института.

Конечно. Тематика еще мало изучена и очень молода по меркам химии, поэтому поле открывающихся возможностей огромно. Достаточно только взять ручку с листком и можно изобразить сотни различных неизвестных соединений, подходящих под выделенные критерии активности и разработанный метод синтеза. Однако современные тенденции отходят от «синтеза вслепую», отдавая предпочтение четкому расчету. Поэтому и в нашей группе ведутся разработки по созданию расчетного метода определения структуры биологически активных молекул из группы ЧАС. Более того, мы планируем развивать междисциплинарность тематики: применение полученных соединений в составе антибактериальных покрытий, материалов, нанокомпозитов, и т.д.

Почти каждый студент после получения высшего образования задает себе вопрос: «А что дальше?». Я не был исключением. Обучаться уже вошло в привычку, полученные знания оставили еще больше вопросов, включая самый главный: «Где и как их можно лучше применить?». Возможность представилась сама собой: один из близких друзей предложил пойти вместе с ним в аспирантуру ИОХ РАН. На мой взгляд, ИОХ дает уникальную возможность самореализоваться на научном поприще и воплотить личные идеи в реальность.

Наука никогда не стоит на месте, поэтому современный ученый должен уметь адаптироваться под тенденции, стремиться к развитию актуальных тем, а в идеале создавать новые релевантные направления. Для этого нужен целый набор качеств, которые можно перечислять вечно. Однако, как мне кажется, самое главное – это сохранять интерес к своей работе. Без увлеченности никогда не будет прогресса. Если вам перестала нравится своя тематика — это серьезный повод задуматься и поменять направление исследований.

Будьте смелее. Не бросайте даже самые неординарные на первый взгляд идеи, а главное – не бойтесь их высказывать.