Benzothiazole Derivatives of Chitosan and Their Derived Nanoparticles: Synthesis and In Vitro and In Vivo Antibacterial Effects

In this work, we focused on synthesizing and assessing novel chitosan-based antibacterial polymers and their nanoparticles by incorporating benzothiazole substituents. The growing resistance to antibiotics has necessitated the search for alternative antimicrobial compounds. This study aimed to synthesize and evaluate chitosan-based polymers and nanoparticles with benzothiazole substituents for their antibacterial properties and toxicity. The benzothiazole derivatives of chitosan and their nanoparticles were synthesized through electrochemical coupling. The in vivo antibacterial efficacy was tested on white rats with induced peritonitis using a microbial suspension containing S. aureus and E. coli. Additionally, in vitro and in vivo toxicity assessments were conducted. The chitosan-based antibacterial systems showed significant in vivo antibacterial activity, surpassing that of unmodified chitosan and commercial antibiotics. Moreover, the toxicity studies revealed low toxicity levels of the synthesized derivatives, which did not differ significantly from native chitosan. The synthesized chitosan-based polymers and nanoparticles demonstrated potent antibacterial activity and low toxicity, highlighting their potential as effective alternatives to traditional antibiotics. Further investigations in pharmacology and preclinical trials are recommended to explore their application in clinical settings.

В данной работе мы сосредоточились на синтезе и оценке новых антибактериальных полимеров на основе хитозана и их наночастиц путем включения бензотиазольных заместителей. Растущая устойчивость к антибиотикам привела к необходимости поиска альтернативных противомикробных соединений. Целью данного исследования было синтезировать и оценить полимеры и наночастицы на основе хитозана с бензотиазольными заместителями на предмет их антибактериальных свойств и токсичности. Методом электрохимического сочетания синтезированы бензотиазольные производные хитозана и их наночастицы. Антибактериальную эффективность in vivo исследовали на белых крысах с индуцированным перитонитом с использованием микробной суспензии, содержащей S. aureus и E. coli. Кроме того, были проведены оценки токсичности in vitro и in vivo. Антибактериальные системы на основе хитозана показали значительную антибактериальную активность in vivo, превосходящую активность немодифицированного хитозана и коммерческих антибиотиков. Кроме того, исследования токсичности выявили низкую токсичность синтезированных производных, существенно не отличающихся от нативного хитозана. Синтезированные полимеры и наночастицы на основе хитозана продемонстрировали мощную антибактериальную активность и низкую токсичность, что подчеркивает их потенциал в качестве эффективной альтернативы традиционным антибиотикам. Рекомендуется провести дальнейшие исследования в области фармакологии и доклинические испытания для изучения их применения в клинических условиях.