Лекция 40 Тема 20 -1 БИОТЕХНОЛОГИЯ АНТИБИОТИКОВ

Лекция № 40 Тема: 20 -1 «БИОТЕХНОЛОГИЯ АНТИБИОТИКОВ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ» . Учебные вопросы: 1. Общие сведения об антибиотиках как медицинских средствах защиты. 2. Биотехнология производства антибиотиков. 3. Технология производства гентамицина и тобрамицина.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АНТИБИОТИКАХ КАК МЕДИЦИНСКИХ СРЕДСТВАХ ЗАЩИТЫ Общие понятия Антибиотики - одно из наиболее эффективных средств экстренной профилактики и терапии инфекционных заболеваний. Антибиотическими веществами (антибиотиками) называют все продукты обмена любых организмов, способные избирательно подавлять или убивать микроорганизмы: простейшие, грибы, бактерии, риккетсии и вирусы. Антибиотики относят к группе химиотерапевтических лекарственных средств, действующих непосредственно на возбудителей заболеваний. В настоящее время известно свыше 7000 антибиотиков, продуцируемых микроорганизмами.

Классификация антибиотиков По средам из которых выделяют По химическим свойствам По механизму действия По области клинического применения

Стадии технологического процесса Ø стадия биосинтеза (образование целевого продукта - антибиотика); Ø стадия предварительной обработки КЖ, содержащей клеточную или мицелярную массу; Ø стадия выделения и очистки продукта; Ø стадия получения готовой продукции (изготовления лекарственных форм).

Основные направления снижения себестоимости 1. Внедрение в производство наиболее высокоактивных штаммов продуцентов антибиотических веществ. 2. Создание благоприятных (оптимальных) условий роста и развив культур продуцентов и биосинтеза целевых продуктов с применением относительно дешёвых ПС. 3. Использование математических методов поиска оптимальных условий роста и размножения культур - продуцентов БАВ. 4. Использование на всех стадиях производства современного высоко эффективного оборудования, оснащённого системами автоматического регулирования технологических процессов.

Краткая характеристика различных групп антибиотиков Группа пенициллина Пенициллины — препараты, эффективные при инфекциях, вызванных грамположительными бактериями (стрептококки, стафилококки, пневмококки). Они поражают бактерии в фазе роста, ослабляя их клеточные стенки, а, учитывая, что для бактерий характерно необычайно высокое внутреннее давление, это приводит к разрыву клеточной стенки и уничтожению бактерии. Ацетилмураминовая кислота

Фермент + R-D-Ala → R-D-Ala-фермент + D-Ala Структура пенициллинов

Структура цефаллоспоринов Цефалоспорины

Тетрациклины Структура некоторых тетрациклинов

Антибиотики аминогликозидной структуры Неомицин сульфат Гентамицин С 2, R=CH 3, R'=H Гентамицин С 1 А, R=R'=H

Структура эритромицина и олеандомицина Структура левомицетина

Противогрибковые антибиотики Структура нистатина Структура амфотерицина В

Основные механизмы антибактериального действия 1)влияние на синтез нуклеиновых кислот и белков является сутью механизма действия таких антибиотиков, как актиномицины, рифамицины, стрептомицин и его производные, левомицетин, тетрациклины, аминогликозидные антибиотики; 2)влияние на синтез мукопептидов, нарушающее образование новой бактериальной стенки — пенициллины, цефалоспорины, циклосерин; 3)повреждение плазматической мембраны — нистатин, амфотерицин В и пептидные антибиотики — полимиксины.

2. БИОТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА АНТИБИОТИКОВ Схема превращений пенициллина G

Схема микробиологического и химического превращения пенициллина G

Структура метициллина и ампициллина

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЕНТАМИЦИНА И ТОБРАМИЦИНА Биосинтез антибиотиков – наследственная особенность организмов, проявляющаяся в том, что каждый вид (штамм) микроорганизмов способен образовывать один или несколько определенных, строго специфических для него веществ. Гентамицина сульфат – антибиотик, относящийся к группе аминогликозидов. Гентамицина сульфат представляет собой смесь гентамицинов сульфатов С 1, С 2, С 1 a, которые образуются культурой Micromonospora purpurea.

Технологические процессы получения антибиотиков аминогликозидной группы выращивание посевного материала ферментация приготовление и стерилизация питательных сред выделение целевого продукта получение препаративной формы

Технологические стадии производства гентамицина ТП-1. Приготовление посевного материала на агаризированной среде ТП-2. Выращивание вегетативного посевного материала в колбах ТП-3. ТП-4. Выращивание посевного мицелия в ферментаторах Биосинтез гентамицина

ТП-5. Предварительная обработка и ультрафильтрация КЖ гентамицина ТП-6. Сорбция гентамицина на катионите КБ-2 в аммонийной форме и десорбция ТП-7. Получение концентрата гентамицина ТП-8. Получение осветленного концентрата гентамицина и перевод его в сульфат форму ТП-9. Распылительная сушка водных растворов гентамицина сульфата ТП-10. Фасовка, упаковка и маркировка препарата гентамицина сульфата

Состав агаризированной среды Гаузе-1 калий азотнокислый 0. 1% калий фосфорнокислый двузамещенный 0. 05% магний сернокислый 0. 05% натрий хлористый 0. 05% железо (II) сернокислое 0. 01% крахмал картофельный 2. 0% агар 2. 0% вода питьевая до 100%

Состав ферментационной среды крахмал картофельный пищевой мука соевая дезодорированная необезжиренная аммоний сернокислый 0. 05% 3. 0% 0. 3% натрий хлористый 0. 3% мел химический осажденный 0. 7% кобальт хлористый без никеля 0. 7% вода питьевая до 100%

Состав питательной среды для мицелия крахмал картофельный 2. 4% экстракт кукурузный 0. 5% мука соевая 1. 0% мел 0. 4% вода водопроводная до 100%

Режимы процесса выращивания посевного мицелия температура, о. С давление, кгс ·см-2 33± 1 0. 1… 0. 3 расход воздуха на аэрацию, дм 3 ·мин-1 6. 0 интенсивность перемешивания, с-1 5. 0 продолжительность процесса, ч 24… 28

Стадии производства гентамицина v поддержания культуры производственного штамма; v приготовления ПМ; v биосинтеза; v предварительной обработки КЖ и её ультрафильтрации; v сорбции продукта на ионообменной смоле (катионите КБ-2) и её десорбции; v концентрирования продукта; v осветления концентрированного продукта и перевод его в сульфатную форму; v обезвоживания продукта (получения ГЛФ); v контроля качества препарата; v фасовки, маркировки и упаковывания препарата.

Схема производства гентамицина сульфата 1 2 7 3 4 5 6 1 - поддержание ЭК и приготовление РК; 2 - приготовление Пр. К; 3 - фильтрация КЖ; 4 - сорбция и десорбция фильтрата; 5 - обезвоживание, 7 - бракераж, этикетирование и фасовка.

Тобрамицин является эффективным средством профилактики и терапии ОИ и ООИ. Он также принадлежит к антибиотикам аминогликозидам. Этот антибиотик активен в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Механизм его биологического действия на возбудителей ООИ аналогичен таковому у гентамицина: он нарушает у них процесс считывания генетической информации. Препарат вводят внутримышечно или внутривенно в 2. . . 4 приёма в дозе 2. . . 5 мг на кг массы человека. Курс лечения проводят в течение 7. . . 10 дней.

Стадии технологического процесса приготовления тобрамицина v получение и поддержание ЭК и РК; v подращивание (субкультивирование) культуры в колбах; v приготовление ПМ; v наработка целевого продукта; v предварительная обработка КЖ (получение карбамоилтобрамицина), v очистка его ультрафильтрацией; v освобождение полуфабриката от минеральньхх компонентов (сорбция и десорбция); v концентрирование полуфабриката; v гидролиз карбамоилтобрамицина; v хроматографическая очистка полуфабриката; v получение сульфатной формы препарата; v стерилизация препарата фильтрацией; v розлив антибиотика во флаконы; v сублимационное обезвоживание препарата, получение ГЛФ; v нанесение маркировки и упаковывание препарата.