МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний Авіаційний Університет

Кафедра біотехнології

Контрольна робота

з дисципліни «Технологія імунобіологічних препаратів»

Тема: «Отримання пеніциліну»

Виконала

Студентка ІЗДН 501з

Напрям 6.051401 «Біотехнологія»

Остапенко О.В.

Київ 2011

Зміст

Введення

1. Загальна характеристика пеніцилінів.

   1. Біохімічна роль

   2. Будова і властивості

   3. Механізм біологічної дії

2. Методи отримання

   1. Апаратурно-технологічна схема отримання пеніциліну. Ферментатори .

      1. Підготовка інокуляту.

      2. Процес ферментації.

      3. Фільтрація.

      4. Виділення кристалічних солей пеніцилінів.

3. Екологічні питання виробництва.

4. Природні методи.

5. Напівсинтетичний метод.

6. Методи виділення антибіотиків.

7. Переваги і недоліки методів.

8. Контроль якості.

Висновок

Список використаної літератури

Введення

Антибактеріальна терапія є найважливішим компонентом сучасної клінічної медицини.

Сьогодні серед збудників важких інфекцій переважають грампозитивні мікроорганізми. На початку 80-х років минулого століття в етіології інфекцій на їх частку припадало близько 40% випадків захворювань, через 10 років - понад 50%, нині - 55-60%. Перші антибіотики, зокрема пеніциліни, були активні головним чином, щодо грампозитивних мікроорганізмів - стафілококів і стрептококів. Ефективне лікування захворювань викликаних грампозитивними бактеріями спричинило за собою зміну етіологічної структури ряду інфекцій. Зокрема, стала зростати роль мікроорганізмів, що володіють природною стійкістю або здатних швидко формувати придбану резистентність до доступним антибіотиків. Як правило, це були грамнегативні бактерії. Треба відзначити цікаву особливість: на відміну від стафілококів, патогенні стрептококи за +60 років використання пеніциліну так і не набули до нього стійкості, вони донині високочутливі до цього антибіотика. Найбільш актуальними антибіотиками для лікування інфекцій респіраторного тракту є препарати 3-х груп: амінопеніциліни, цефалоспорини 2-го покоління і макроліди. Так як до ампіциліну та амоксициліну у ряду мікроорганізмів виробилася стійкість, для лікування ускладнень використовують інгібітор захищені амінопеніциліни: клавуланатом (АУГМЕНТИН, амоксиклав).

1. Загальна характеристика пеніцилінів.

Відкриття англійським мікробіологом А.Флеминга пеніциліну стало початком ери антибіотиків.

Класифікація пеніцилінів:

Пеніциліни - група антибіотиків, похідні 6 - амінопеніциланової кислоти.

Пеніциліни першого покоління - це природні пеніциліни. До них відносяться бензилпеніцилін - натрій, бензилпеніцилін - калій, бенізілпеніціллін, феноксіметілпеніцілін. Пеніциліни першого покоління тепер не вводять в медичну практику, так як вони легко інактивуються пеніциліназою і малоактивні.

Значним досягненням сучасної хіміотерапії є створення напівсинтетичних пеніцилінів другого і третього покоління - важливих протимікробних засобів.

Пеніциліни другого покоління - це напівсинтетичні антибіотики, молекули яких містять амінопеніціллятную кислоту, ацілірованная синтетичними кислотами, які не зустрічаються в природі. Напівсинтетичні пеніциліни - це лікарські засоби з широким спектром антибактеріальної дії, однак деякі і них руйнуються під дією пеніцилінази. Створення пеніцилінів третього покоління є важливою подією в медицині та фармації. Основною особливістю цих антибіотиків є взаємодія з бактеріальними ? - лактамазами і блокування їх. Внаслідок цього антимікробну активність набагато збільшується. Вони складаються з двох речовин - напівсинтетичного антибіотика і інгібітора ? -лактамаз.

Лікарські засоби природних і напівсинтетичних пеніцилінів - це білі кристалічні речовини без запаху, гіркі на смак. Пеніциліни - нестійкі речовини, вони легко піддаються інактивації під дією води. Натрієва і калієва сіль бензилпеніциліну гігроскопічні і легко розчиняються у воді. Новокаїнова сіль бензилпеніциліну, феноксиметилпенициллин і ампіцилін малорастворіми у воді. Незважаючи на появу нових груп протимікробних засобів, антибіотичні препарати пеніцилінового ряду продовжує займати значне місце в терапії інфекційних захворювань. Зокрема, серед вітчизняних препаратів пеніцилінів великого поширення набули стійкі до гідролізу напівсинтетичні препарати «АмпіцилінВ» і «ОксациллинВ». Так, ампіцилін, завдяки додатковій активності по відношенню до грамнегативної флори, на яку не діє препарат природного походження В«ПеніцилінВ», вважається антибіотиком широкого спектру дії, придатний для вживанні при захворюваннях, викликаних змішаною інфекцією. Варто відзначити, що серед парентеральних форм препаратів пеніцилінового ряду бензилпеніцилін і тепер часто застосовується в медичній практиці. Що стосується оксациліну, то по спектру протимікробної активності він загалом подібний бензилпенициллину, але перевершує його за гідролітичної стійкості і тому, на відміну від останнього, як і ампіцилін, придатний до перорального вживання. Специфічність біологічної активності пеніциліну перш за все обумовлено наявністю в його молекулі тиазолидинового і лактамного циклів.

Особливо широке застосування знаходять комбіновані препарати, які складаються з суміші натрієвої солі ампіциліну і оксациліну у співвідношенні 2: 1 (В«Ампіокс-натрійВ», в Україні - В«Ампіцилін - оксацилінВ») та ампіциліну тригідрату та оксациліну натрієвої солі, взятих у співвідношенні 1: 1 (ампіокс), які випускаються у флаконах по 100, +200 або 500 мг і капсулах по 0.25 мг препарату (сума ампіциліну тригідрату та оксациліну натрієвої солі) відповідно.

Випускний формою для антибіотиків пеніцилінового ряду є порошки для ін'єкцій у флаконах різної місткості, таблетки, гранули для приготування суспензій в упаковках, сироп, краплі для прийому всередину і капсули.

Для антибіотиків пеніцилінового ряду існують свої умови зберігання, наприклад, деякі антибіотики зберігають у захищеному від світла місці, а більшість антибіотиків зберігають у сухому, темному місці при температурі не нижче 25 С.

1.1. Біохімічна роль

Пеніциліни впливають на синтез клітинної стінки, а саме на синтез пептидоглікану. Синтез пептидоглікану (глікопептидами) дуже складний, фактично він є одним з найважливіших компонентів стінки - це арматура клітинної стінки. Подібне явище спостерігається при вирощуванні мікроорганізмів у відсутності незамінних амінокислот, і насамперед у відсутності лізину або його попередника - діамінопімеліновой кислоти

Таким чином, основними компонентами клітинної стінки грампозитивних еубактерій є три типи макромолекул: пептидогликан, тейховие кислоти і полісахариди, які за допомогою ковалентних зв'язків утворюють складну структуру з вельми впорядкованої просторової організацією. До складу клітинній стінки еубактерій входять сім різних груп хімічних речовин, при цьому пептидогликан присутній тільки в клітинній стінці. Клітинна стінка ціанобактерій, подібна до такої грамнегативних еубактерій, містить від 20 до 50% цього гетерополімера. Грампозитивні бактерії відрізняються від грамнегативних великим (до 40 разів) змістом муреіна (пептидоглікану) в клітинній стінці і відсутністю зовнішньої мембрани. Клітинна стінка-це високоорганізована клітинна органела є механічно стабілізованою і протистоїть високому осмотичному тиску, яке становить від 2 до 25 атм. Наслідком істотних відмінностей структури клітинній оболонки у грампозитивних і грамнегативних бактерій є отримання різних утворень під дією агентів, що порушують синтез пептидоглікану. Наприклад, під дією пеніциліну з грампозитивних клітин утворюється протопласт, що не несе оболонки, а зграмнегативних - сферопластов, що має залишки оболонки на поверхні клітини. Клітини, загублених клітинну стінку в результаті мутації або руйнівного впливу, називаються також L-формами і можуть існувати тільки в ізотонічних розчинах.

Вся скріплена поперечними зв'язками структура, навколишнє клітку, називається муреин (від латинського слова murus - стінка) або пептідогліканов; друга назва підкреслює гібридну природу даної структури, що представляє собою поєднання пептидних і полісахаридних елементів. Тягнеться безперервно вздовж всієї поверхні бактеріальної клітини пептидогликан можна розглядати як одну гігантську мешковидную молекулу. У грампозитивних бактерій (що дають забарвлення за Грамом, тобто при обробці барвником кристалічним фіолетовим) пептидогликан утворює навколо клітини кілька концентричних шарів, пронизують один макромолекулярних компонентами. Цілісність клітинних стінок має життєво важливе значення для захисту, розвитку і розподілу бактерій.

1.2. Будова і властивості

Пеніциліни є складні сполуки, що містять у своїх молекулах тиазолидиновое і

У формулі радикал (R) може мати різну будову. Тому відомо велике число типів пеніцилінів, що відрізняються один від одного лише алкільних груп. Найбільш поширеними є такі типи пеніцилінів, які можуть бути отримані в процесі ферментації. За відсутності ефективного попередника тип утвореного пеніциліну є функцією штаму гриба, і в цьому випадку, як правило, утворюється суміш декількох пеніцилінів. З природних пеніцилінів найбільш вивчений бензінпеніціллін. Антибіотик утворює солі з різними катіонами та іншими речовинами. Так, відомі натрієва, калієва, кальцієва, цинкова, новокаїнова, N, N - дибензил-етилендіамінового (біцилін-1) та інші солі бензилпеніциліну. Неорганічні солі добре розчиняються у воді, метиловому і етиловому спиртах, але не розчиняються у безводних ацетоні, ефірі, хлороформі і різних складних ефірах. Новокаїнова, N, N - дибензил-етилендіамінового солі погано розчиняються у воді, у зв'язку з чим на практиці їх використовують у вигляді суспензій. Чисті кристалічні солі пеніцилінів досить стійкі при зберіганні (не менше 3 років при кімнатній температурі). Натрієва сіль, наприклад, повністю руйнується лише при нагріванні на протязі 30 хв при 200 В° С.

Пеніциліни у вигляді чистих кислот менш стійкі, і тільки феноксиметилпенициллин відрізняється великою стабільністю через його низьку гігроскопічність (він зберігається до 1 року при температурі нижче 37 В°). Його новокаїнова сіль добре розчинна у воді. Пеніцилін нестійкий в присутності іонів водню і швидко ізомеризується в біологічно неактивну пенілловую кислоту.

Пеніціллоіновая кислота також утворюється при дії ферменту пеніцилінази, продуцируемого різними грампозитивними і грамнегативними бактеріями. Реакція ферментативного гідролізу протікає досить швидко при кімнатній температурі і при нейтральній реакції середовища. Пеніцилін інактивується і при взаємодії з первинними і вторинними спиртами. Про це слід пам'ятати при використанні у вигляді розчинників метанолу та етанолу .