Badania EPR oddziaływań spin-sieć w kompleksach modelowej eumelaniny z netilmicyną i jonami Cu(II)

Przeprowadzono badania modelowej eumelaniny - DOPA-malaniny oraz jej kompleksów z netilmicyną i jonami Cu(II) z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Eumelanina jest paramagnetycznym biopolimerem najczęściej występującym w organizmie ludzkim, u zwierząt i w świecie roślinnym [1,2]. Znajomość oddziaływań magnetycznych w polimerach melaninowych jest istotna dla rozwoju inżynierii biomateriałów. Centra paramagnetyczne melanin mogą powodować efekty toksyczne w tkankach oraz reakcje wolnorodnikowe z implantami [1]. Netilmicyna to antybiotyk należący do grupy aminogli-kozydów [3]. Jest to półsyntetyczna pochodna sisomicyny (RYS. 1), stosowana w zakażeniach wywołanych przez bakterie Gram-ujemne [3]. Z ogólnie stosowanych antybiotyków aminoglikozydowych netilmicyna uważana jest za najmniej nefrotoksyczną oraz ototoksyczną, a jednocześnie o najsilniejszym działaniu bakteryjnym [3]. Podobnie jak inne antybiotyki aminoglikozydowe nie wchłania się z przewodu pokarmowego, w związku z powyższym stosowana jest dożylnie lub domięśniowo. Wskazaniami do stosowania netilmicyny są m.in.: sepsa, zakażenia dróg moczowych, zakażenia dróg oddechowych [3]. Celem niniejszej pracy jest zbadanie oddziaływań spin-sieć w kompleksach DOPA-melaniny z netilmicyną oraz jonami Cu(II). Szybkość oddziaływań spin-sieć zależy od struktury biopolimeru melaninowego [4-7]. Struktura molekularna oraz właściwości paramagnetyczne biopolimeru melaninowego są modyfikowane przez stosowany antybiotyk - netilmicynę i jony metalu [5]. W analizowanych próbkach melaninowych zachodzą wolne procesy relaksacji spin- sieć, a ich szybkość maleje ze spadkiem temperatury (RYS. 2-3). Nasycenie mikrofalowe linii EPR wykazało, że centra paramagnetyczne w melaninie oraz w testowanych kompleksach są rozmieszczone jednorodnie (RYS. 2-4).

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopic studies of model eumelanin - DOPA-melanin and its complexes with netilmicin and Cu(II) ions were performed. Eumelanin is the paramagnetic biopolymer which exist in living organisms, tissues and plants [1-2]. Knowledge about magnetic interactions in melanin polymer is important to develop of biomaterials engineering. Paramagnetic centers of melanin may be responsible for toxic effects in tissues and for free radical reactions with implants [1]. Netilmicin is a member of aminoglycoside antibiotics. It is a semisynthetic aminoglycoside analog of sisomicin (FIG. 1) [3]. Netilmicin is active against a wide variety of aerobic gram-negative bacteria [3]. These antibiotics is characterized by lowest toxicity of this aminoglycoside antibiotic and high practical applications [3]. Netilmicin is only given by injection or infusion. It is used in the treatment of serious infections: sepsis, infections of the respiratory and urinary tract [3]. The aim of this work is to examine spin-lattice interactions in DOPA-melanin complexes with netilmicin and Cu(II) ions. Spin-lattice relaxation time depends on chemical structure of melanin biopolymer [4-7]. Molecular structure and paramagnetic properties of melanin biopolymer are modified by the used antibiotic - netilmicin and metal ions presented in tissues [5]. It was stated that slow spin-lattice relaxation processes exist in melanin samples, and time of spin-lattice relaxation increase with decreasing of temperature (FIG. 2-3). Microwave saturation of EPR lines indicate that paramagnetic centers in melanin and in the tested complexes are homogeneously distributed (FIG. 2-4).