- ПРАВИЛА И ПРИМЕРЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ С АНТИБИОТИКАМИ
- Оценка качества, хранение и отпуск лекарственных форм с антибиотиками
- Глава 28 лекарственные формы для детей особенности применения и назначения лекарственных препаратов для детей
- Лекарственные формы с антибиотиками. Особенности организации и стадии технологического процесса
- Лекарственные формы антибиотиков и виды сырья, используемые в их производстве. Аппаратурно-технологическое оформление процесса ферментации антибиотиков, процессы химической очистки и сушки. Биологические методы контроля производства антибиотиков.
- Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
ПРАВИЛА И ПРИМЕРЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ С АНТИБИОТИКАМИ
Правило 1
Сложные прописи, содержащие антибиотики, требуют обязательной экспертизы совместимости, в том числе и со вспомога- тельными веществами.
Активность антибиотиков определяется единицами действия, равными количеству вещества, вызывающему определенное угнетение роста микробов. Пересчет единиц действия в массу представлен в табл. 32.2.
Таблица 32.2. Масса антибиотика, соответствующая 1 млн ЕД действия
Правило 2
Из-за быстрой инактивации антибиотиков, введенных в мазь в виде водного раствора, их растирают со стерильным вазелиновым маслом или стерильной основой, т.е. вводят по типу суспензий.
А. Приготовление мазей с антибиотиками
Rp.: Benzylpenicillini-natrii 100 000 ЕД Vaselini, Lanolini anhydrici aa 4,0 M. ut f.ung. D.S. Закладывать за нижнее веко 4 раза в день.
В асептических условиях в стерильную ступку помещают 0,06 г бензилпенициллина натриевой соли, растирают и смешивают с несколькими каплями стерильного масла вазелинового, вазелином и безводным ланолином, добавляя их частями. Мазь переносят в стерильную банку с навинчиваемой крышкой. Оформляют этикеткой «Глазная мазь».
Б. Приготовление порошков с антибиотиками
Порошки с антибиотиками готовят по правилам технологии изготовления сложных порошков, соблюдая условия асептики.
Пример 2
Rp.: Laevomycetini 0,25
Erythromycin 0,2 Norsulphasoli Streptocidi ana 2,5
Ephedrini hydrochloridi 0,05
M.D.S. Вдувать в нос 3 раза в день.
В асептических условиях в стерильной ступке тщательно измельчают 2,5 г норсульфазола, перемешивают, отсыпают на капсулу, 2,5 г стрептоцида затирают с 13 каплями спирта, добавляют в ступку 0,05 г эфедрина гидрохлорида и 0,05 г димедрола, затем 0,2 г эритромицина, 0,25 г левомицетина и 2,5 г норсульфазола с капсулы, измельчают, тщательно перемешивая. Просеивают через сито капроновое ? 41. Приготовленный порошок помещают в стерильную широкогорлую банку с навинчиваемой крышкой. Оформляют этикеткой «Наружное» и предупредительной надписью «Хранить в прохладном месте».
В. Приготовление суппозиториев с антибиотиками
Суппозитории с антибиотиками (эритромицин, стрептомицин, левомицетин, натриевая соль оксациллин и др.) готовят в асептических условиях по правилам технологии добавить: изготовления суппозиториев.
Пример 3
Rp.: Oxacyllini-natrii 0,1 Ol. cacao 1,5 M. ut f. supp. D.t.d. ? 20 S. По 1 свече 3 раза в день.
В асептических условиях в стерильной ступке растирают 2,0 г оксациллина натриевой соли, добавляют частями 30,0 г предва- рительно простерилизованного масла какао, смесь уминают до получения однородной массы. При недостаточной пластичности массы добавляют небольшое количество стерильного безводного ланолина. Готовят 20 суппозиториев и отпускают их в стерильной широкогорлой банке с навинчиваемой крышкой. Оформляют этикеткой «Наружное» и предупредительной надписью «Хранить в прохладном месте».
УПАКОВКА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ АНТИБИОТИКОВ
Лекарственные формы упаковывают в предварительно простерилизованные упаковочные материалы или тару, обеспечивающую стабильность при хранении.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ С АНТИБИОТИКАМИ
Качество приготовленных глазных капель, суппозиториев, порошков, мазей оценивают так же, как и других лекарственных форм, т.е. проверяют документацию (рецепт, паспорт), оформление, упаковку, физические свойства (цвет, запах, отсутствие механических включений), однородность (суспензионные мази), отклонения в объеме (растворы) или массе (мази, суппозитории, порошки), проводят качественный и количественный анализы.
Лекция № 32
Контрольные вопросы
1. Что представляют собой антибиотики?
2. Каковы основные фармакологические и физико-химические свойства антибиотиков?
3. Чем объясняются асептические условия изготовления лекарственных форм с антибиотиками?
4. Какие лекарственные формы с антибиотиками изготавливают в аптечных условиях?
5. В чем особенности изготовления порошков, в состав которых входят антибиотики?
6. Какие особенности изготовления мазей с антибиотиками? Тесты
1. Антибиотики — это лекарственные препараты, подавляющие жизнедеятельность возбудителей инфекционных заболеваний:
1. Грибов. 2. Бактерий. 3. Вирусов. 4. Простейших.
2. Бактерицидное действие антибиотиков заключается в:
1. Полном разрушении клетки инфекционного агента.
2. Прекращении деления его клеток.
3. Бактериостатическое действие антибиотиков заключается в:
1. Полном разрушении клетки инфекционного агента.
2. Прекращении деления его клеток.
4. Лекарственные формы пенициллинов готовят:
1. В изолированных условиях.
2. Используя посуду, весы, ступки, предназначенные только для антибиотиков пенициллиновой природы.
5. Срок годности растворов пенициллина не более:
1. 1 сут.; 2. 2 сут.; 3. 10 сут..
6.При изготовлении препаратов ампициллина:
1. Необходим пересчет навески с учетом безводного вещества.
2. Нужно ограничение срока годности.
7. Наиболее эффективными лекарственными формами эритромицина являются:
1. Порошки. 2. Раствор. 3. Мази. 4. Свечи.
8. Наиболее эффективны лекарственные формы ламизила:
1. Порошки. 2. Мази. 3. Растворы.
9. Экстемпорально готовят следующие лекарственные формы окситетрациклина:
1. Порошки по 0,1 г. 2. Мазь 1; 3%. 3. Раствор 10%.
3. Препараты для ветеринарии.
10. Экстемпорально готовят следующие лекарственные формы левомицетина:
1. Порошки по 0,1; 0,25 и 0 5 г.
2. Капсулы по 0,1 и 0,25 г.
3. Свечи — по 0,1; 0,25 и 0,5 г.
4. Мазь 1%. 5. Глазные капли.
11. Сложные прописи, содержащие антибиотики, требуют обязательной:
1. Проверки нормы отпуска.
2. Экспертизы совместимости, в том числе и с вспомогательными веществами.
12. Для приготовления мазей с антибиотиками используют основу, содержащую 60% вазелина и 40% ланолина:
1. Водного. 2. Безводного.
13. Для суспендирования антибиотиков рекомендуется применение:
1. Воды. 2. Вазелинового масла. 3. Спирта.
14. Лекарственные формы с антибиотиками готовят:
1. В асептических условиях.
2. На воде апирогенной.
3. Подвергая препараты термической стерилизации.
15. Лекарственные формы антибиотиков упаковывают в:
1. Предварительно простерилизованные упаковочные материалы.
2. Обеспечивающее стабильность при хранении.
Источник
Оценка качества, хранение и отпуск лекарственных форм с антибиотиками
Лекарственные формы с антибиотиками оценивают так же, как и другие лекарственные формы, то есть проверяют правильность документации, упаковку (укупорку); органолептический контроль (цвет, запах, наличие осадка); отсутствие механических примесей (жидкие лекарства), отклонение в объеме или массе, однородность смешивания (порошки, мази), температуру плавления, время полной деформации (суппозитории).
Хранение лекарственных форм с антибиотиками основывается, прежде всего, на физико-химических свойствах каждого антибиотика в отдельности. Так, например, водные растворы полимиксина М сульфата хранят в течение 7 дней при температуре 4—10 °С. Грамицидин в водном растворе хранится не более 3 дней, в то время как в спиртовых и жировых растворах он не инактивируется долгое время.
Общим требованием к хранению лекарственных форм с антибиотиками является температура в условиях холодильника, защищенное от света место, рН среды. В буферном растворе с рН = б,5 устойчивость солей бензилпенициллина повышается до 15—20 дней при температуре до +5 °С.
Лекарства с антибиотиками отпускают в стерильной посуде, максимально исключающей попадание микрофлоры, оформляют этикетками «Приготовлено асептически», «Хранить в прохладном месте».
Структурно-логическая схема технологии и контроля качества лекарственных форм с антибиотиками представлена на схеме 19.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ С АНТИБИОТИКАМИ
В целях совершенствования лекарственных форм с антибиотиками общим мероприятием является: обязательное наличие асептического блока, подвергающегося бактерицидному облучению с помощью бактерицидных экранированных и неэкранированных ламп; наличие определенного ассортимента средств малой механизации, необходимых для получения стерильных мазевых основ, фильтрации, фасовки и укупорки.
Для водных растворов антибиотиков должны быть подобраны соответствующие буферные растворы, обусловливающие оптимальное рН в каждом конкретном случае. По данным литературы, необходимо в ряде случаев исключать стадию фильтрования растворов с антибиотиками, сопровождающуюся сильным адсорбционным эффектом.
Глава 28 лекарственные формы для детей особенности применения и назначения лекарственных препаратов для детей
К детским лекарственным препаратам относятся лекарственные препараты, разрешенные к применению в детской практике в соответствующих возрасту дозах и лекарственных формах, обеспечивающих терапевтический эффект и удобство применения.
Анатомо-физиологические особенности детского организма требуют создания лекарственных форм, обладающих высокой биодоступностью, фармако-терапевтической эффективностью и минимальным побочным эффектом.
Организм женщины в период беременности и детский организм имеют специфические особенности, которые определяют их особую чувствительность к лекарственным средствам и своеобразную реакцию организма на их введение, результатом чего является развитие токсических или нежелательных побочных явлений. Поэтому только правильный научно обоснованный подход к назначению и применению лекарственных средств может обеспечить высокое качество лекарственной терапии матерей и детей, что, в свою очередь, будет способствовать рождению и дальнейшему развитию здорового потомства.
Лекарственная терапия в детском возрасте существенным образом отличается от лечения взрослых не только в количественном, но и в качественном отношении.
Различают следующие периоды детства: период новорожденнос-ти (первые 28 дней жизни), грудной (до 1—1,5 лет), дошкольный (до 7 лет), школьный (до 17 лет).
В детском возрасте лекарственная терапия должна учитывать все анатомо-физиологические особенности организма, определяющие его реакцию на введение лекарственных препаратов. Организм ребенка, особенно в раннем возрасте, характеризуется малой массой при большой поверхности тела, большим объемом внеклеточной жидкости, своеобразным связыванием белков с лекарственными веществами, незрелостью и недостаточностью ферментных систем, метаболизирующих лекарства в крови, незрелостью регуляторных механизмов (нервной системы, дыхательного центра, центра терморегуляции и т. д.).
Среди прочих физиологических факторов, которые оказывают существенное влияние на фармакокинетику лекарственных веществ, имеет большое значение возраст детей.
Для новорожденных детей характерно быстрое проникновение лекарственных препаратов в органы и ткани, а повышенная проницаемость слизистой органов пищеварения может усилить и ускорить всасывание лекарственных веществ в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, побочные явления могут быть обусловлены недостаточным выделением и обезвреживанием токсических веществ почками (выделительная способность которых у новорожденных детей на 50 % ниже, чем у взрослых). Ввиду функциональной незрелости новорожденного надо избегать назначения лекарственных веществ, обладающих ингибирующим действием или вызывающих поражение дыхательного центра.
Не рекомендуется назначать новорожденным салицилаты, тетра-циклины, канамицин, неомицин, полимиксин, препараты группы морфина, фенацетин, антипирин, индометацин и др.
Из-за повышенной кожной проницаемости следует с осторожностью применять ментол, калия перманганат, анестезин, деготь. Не рекомендуется применять кислоту борную как малоэффективный антисептик, обладающий токсическим действием.
Лекарственные препараты, имеющие возрастные ограничения при назначении детям и назначаемые с осторожностью, приведены в табл. 36, 37.
Источник
Лекарственные формы с антибиотиками. Особенности организации и стадии технологического процесса
Лекарственные формы антибиотиков и виды сырья, используемые в их производстве. Аппаратурно-технологическое оформление процесса ферментации антибиотиков, процессы химической очистки и сушки. Биологические методы контроля производства антибиотиков.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.06.2012 |
| Размер файла | 332,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения и социального развития РФ
Кафедра фармацевтической технологии
Лекарственные формы с антибиотиками. Особенности организации и стадии технологического процесса
1. Основные виды сырья, используемые в производстве антибиотиков
2. Аппаратурно-технологическое оформление процесса ферментации антибиотиков
3. Стерилизации воздуха, аппаратов и сред, подготовка аппаратов к загрузке
4. Процессы химической очистки антибиотиков и их аппаратурно-технологическое оформление
5. Процессы сушки в производстве антибиотиков
6. Частная технология антибиотиков
7. Лекарственные формы антибиотиков
8. Дозировка, фасовка, упаковка и оформление готовой продукции
9. Биологические методы контроля производства антибиотиков
Термин «антибиотик» был предложен в 1942 г. С.А. Ваксманом для обозначения веществ, образуемых микроорганизмами и обладающих антимикробным действием.
Впоследствии многие исследователи предлагали свои формулировки, вкладывая в них подчас слишком ограниченное содержание либо чрезмерно расширяя это понятие.
Наиболее удачным с теоретической точки зрения и отражающим современное состояние вопроса является определение, предложенное М.М. Шемякиным, А.С. Хохловым и др. (1961): «Антибиотическими веществами (антибиотиками) следует называть все продукты обмена любых организмов, способные избирательно подавлять или убивать микроорганизмы (бактерии, грибы, вирусы и др.)».
Близкую формулировку дают М. Герольд и др. (1966). В последнее время получил признание термин «противоопухолевый антибиотик», хотя он и не укладывается в рамки данного определения. [3]
Практика медицины предъявляет к антибиотическим веществам следующие основные требования:
— отсутствие или низкий уровень токсичности препарата и продуктов его разрушения в организме;
— выраженный антимикробный эффект при минимальных концентрациях;
— медленное развитие устойчивости в процессе применения препарата;
— хорошая растворимость в воде, стабильность при обычных условиях хранения;
— оптимальные условия всасываемости, распределения и выделения, сохранение антимикробного действия в различных условиях среды физиологических жидкостей и тканей организма.
Повышение степени чистоты препаратов, освобождение от сопутствующих неактивных примесей, создание производных, обладающих новыми ценными для практики свойствами (растворимость, длительность действия), изготовление их в виде разнообразных лекарственных форм позволяют значительно расширить область применения антибиотиков и повысить их эффективность.
Антибиотики оказали огромное влияние на развитие современной медицины. Особое значение эти препараты имеют при лечении многих инфекционных заболеваний, которые в «доантибиотическую» эпоху относились к категории неизлечимых или сопровождались высоким уровнем смертности.
К таким заболеваниям относятся некоторые формы туберкулеза, чума, азиатская холера, бруцеллез, брюшной тиф, риккетсиозы, пневмонии, септические процессы.
Антибиотики неизмеримо расширили лечебные возможности в сложнейших областях хирургии. Резкое снижение смертности детей особенно раннего возраста, достигнутое за последние годы, в значительной мере связано с применением антибиотиков.[4]
1. Основные виды сырья, используемые в производстве антибиотиков
В промышленности антибиотиков применяется разнообразное сырье— минерального, растительного, животного происхождения, а также синтетические химические продукты.
Сырье, применяемое на стадии ферментации, используется для приготовления питательных сред. Состав сред для разных антибиотиков зависит от физиологических потребностей микроорганизма и свойств антибиотика, однако в них имеется и много общего.
Основой всех сред является вода.
Источники углерода — углеводы (глюкоза, крахмал, сахароза, лактоза) или продукты, богатые углеводами (гидрол, меласса, кукурузная и пшеничная мука), жиры или масла.
Источники азота — соевая мука, кукурузный экстракт, жмыхи масличных культур, а также минеральные соли азота — как нитраты, так и соли аммония.
Из неорганических соединений часто добавляют мел и поваренную соль, а в некоторые среды — соединения фосфора и серы.
Кроме этих видов сырья, общих для всех антибиотиков, в некоторых случаях используются предшественники, а также стимуляторы и ингибиторы побочных процессов.
Используемое сырье, особенно растительного происхождения, неоднородно по своему составу, разные партии иногда сильно отличаются друг от друга. Эти отклонения могут привести к снижению выхода антибиотика.
Показатели, имеющиеся в ГОСТ или ТУ на сырье, недостаточны для определения его продуктивности в отношении образования антибиотика, поэтому основные виды сырья предварительно, до пуска в производство, подвергают проверке в пробных ферментациях. Для этого в цеховой лаборатории изготавливают две партии среды — одну из доброкачественного сырья, употребляемого в производстве, другую — с заменой одного из видов сырья на испытуемый.
При положительных результатах лабораторной проверки, когда уровень активности на среде с новым сырьем не ниже, чем в контроле, проводят несколько пробных ферментации в цехе и лишь после этого направляют новую партию сырья для использования. [5]
Сырье, применяемое на стадиях предварительной обработки культуральной жидкости и нативного раствора, выделения и химической очистки антибиотиков.
В производстве пенициллина, нативный раствор которого содержит большое количество белковых и органических примесей, дающих при обработке бутилацетатом стойкую эмульсию, затрудняющую процесс сепарирования, применяют дезэмульгаторы, которые частично разрушают эмульсию и тем самым способствуют лучшему разделению на сепараторах.
В качестве дезэмульгатора в настоящее время применяется контакт Петрова (нефтяные сульфокислоты), представляющий собой смесь сульфокислот, получаемых при обработке керосинового дистиллята нефти серным ангидридом.
Имеются следующие марки контакта Петрова: керосиновый — КПк-1 и КПк-2 и газойлевый КПг. В соответствии с ГОСТ содержание сульфокислот в контакте Петрова марки КПк-1 составляет не менее 55%, а марки КПк-2 и КПг — не менее 50%.
Хорошим дезэмульгатором при экстракции пенициллина является цетазол, при добавлении которого происходит более полное разрушение эмульсии, чем при использовании контакта Петрова, вследствие ограниченной растворимости цетазола в бутилацетате и хорошей растворимости в воде. Цетазол представляет собой четвертичную соль, получаемую на основе высших спиртов кашалотового жира (густая масса темно-коричневого цвета с запахом пиридина).
Цетазол может использоваться не только в качестве дезэмульгатора, но и в качестве переносчика при получении тетрациклина экстракционным методом.
Органические растворители и экстрагенты.
При экстракционном методе выделения антибиотиков требуется большое количество органических растворителей и экстрагентов.
а) бутилацетат, нормальный технический , применяемый в качестве экстрагента в производстве пенициллина;
б) изооктиловый спирт, применяемый в качестве экстрагента в производстве тетрациклина;
в) бутиловый спирт, применяемый для получения азеотропной смеси при вакуум-упаривании концентрата бензилпенициллина и при переводе тетрациклина основания в хлоргидрат. Для этих целей используется как нормальный первичный бутиловый спирт, получаемый брожением, так и бутиловый спирт заводов синтетического каучука, получаемый путем фракционной разгонки высших спиртов, образующихся в процессе производства синтетического каучука;
г) метиловый спирт, синтетический и лесохимический, применяемый в качестве растворителя в производстве хлортетрациклина;
д) этиловый спирт технический (гидролизный), являющийся продуктом спиртового брожения сахаров, образующихся при гидролизе древесины, растительных отходов или при сульфитной варке целлюлозы, и этиловый спирт синтетический . [5]
В производстве антибиотиков широкое применение имеют ионообменные смолы (иониты). Они применяются для сорбции антибиотиков из нативного раствора, обеззоливания и нейтрализации элюатов, а также для умягчения и обессоливания воды.
Синтетические ионообменные смолы являются высокомолекулярными соединениями, представляющими собой твердые нерастворимые вещества, механически прочные и химически устойчивые, обладающие ионообменными свойствами.
Все смолы делятся на катиониты и аниониты.
Катеониты обладают кислыми свойствами и способны к обмену катионов.
Аниониты обладают основными свойствами и способны к обмену анионов.
В зависимости от химического состава и степени диссоциации иониты делятся на сильнокислотные и слабокислотные катиониты, сильноосновные и слабоосновные аниониты.
Ионообменные смолы используются для выделения и химической очистки стрептомицина, окситетрациклина, неомицина, полимиксина, флоримицина, циклосерина, канамицина.
Сульфоуголь — сульфированный уголь, в котором основной активной группой является SO3H. Применяется для умягчения и обессоливания воды. Получается сульфированием предварительно измельченных природных каменных углей.
Для осветления растворов антибиотиков их обрабатывают углем. Для этой цели используется осветляющий древесный уголь, являющийся продуктом активирования древесного угля-сырца водяным паром при высокой температуре.
Уголь бывает трех марок: марки А (осветляющий, сухой, щелочной), марки Б (осветляющий, влажный, кислый), марки В (осветляющий, влажный, нейтральный или слабощелочной). [5]
Разные химические продукты.
В промышленности антибиотиков применяется большое количество минеральных кислот и щелочей. Такие кислоты, как серная техническая и соляная синтетическая, техническая, применяются для подкисления растворов (доведения до нормы и поддержания на определенном уровне рН растворов), при’ десорбции стрептомицина с катионита, при регенерации смол.
Щавелевая кислота и соли щавелевой кислоты (оксалаты) применяются при обработке культуральной жидкости стрептомицина для удаления ионов металлов (кальция, железа, магния), а также для удаления белков и органических оснований.
Для подщелачивания среды, нейтрализации элюатов, регенерации смол применяются растворы щелочей: едкое кали, едкий натр технический (сода каустическая). Применяется как твердый, так и жидкий едкий натр марки «химический».
В качестве антисептиков для обработки емкостей, помещений, для добавления в нативный раствор антибиотиков перед подачей на ионообменные колонны применяется формалин технический , получаемый из синтетического и лесохимического метилового спирта, фенол синтетический, технический, хлорамин , перекись водорода. [5,6]
2. Аппаратурно-технологическое оформление процесса ферментации антибиотиков
Биосинтез антибиотиков включает комплекс взаимосвязанных биохимических, физико-химических и диффузионных процессов, интенсивность протекания которых во многом определяется режимом работы диффузионного аппарата-ферментера и его гидродинамической характеристикой.
Применительно к культуральным жидкостям антибиотиков, где наличие трехфазной системы (жидкость — твердое тело — воздух) и меняющиеся во время биосинтеза физико-химические параметры среды (в первую очередь вязкость) чрезвычайно затрудняют протекание процессов массообмена, конструктивное оформление ферментера приобретает особо важное значение.
Иногда даже незначительное изменение в конструкции аппарата может существенным образом изменить общий характер протекания процесса. Глубинное культивирование микроорганизмов-продуцентов антибиотиков, осуществляемое при интенсивных аэрации и перемешивании среды, проводится в настоящее время в специальных аппаратах-ферментерах, представляющих собой закрытые цилиндрические сосуды со сферическим днищем, снабженные мешалкой, барботером для подачи воздуха, отбойниками, рубашкой или змеевиками для нагрева и охлаждения среды, а также запорной арматурой и контрольно-измерительными приборами. Достаточно обоснованные зависимости с широким диапазоном действия, связывающие протекание процесса биосинтеза с гидродинамическими факторами, определяющими эффективность работы ферментера как диффузионного аппарата, практически отсутствуют.
Этот факт является одной из основных причин, обусловливающих подбор режима биосинтеза в большинстве случаев чисто эмпирическим путем, в связи с чем его безусловно нельзя назвать оптимальным. [7]
3. Стерилизации воздуха, аппаратов и сред, подготовка аппаратов к загрузке
Глубинное выращивание микроорганизмов, помимо собственно процесса биосинтеза, включает ряд вспомогательных технологических операций — получение сжатого стерильного воздуха, приготовление и стерилизация питательных сред, подготовка оборудования.
Эти операции во многом определяют качественные и количественные показатели процесса биосинтеза, поэтому к их аппаратурно-технологическому оформлению, технологическим параметрам и режиму работы оборудования предъявляются повышенные требования.
Выращивание микроорганизмов-продуцентов антибиотиков, протекающее в аэробных условиях, требует подачи больших количеств стерильного воздуха для аэрации.
Атмосферный воздух содержит в себе в большей или меньшей степени различные частицы органического и неорганического происхождения, пары влаги, микроорганизмы и т. д.
Использование компрессоров для сжатия воздуха приводит к добавлению механических включений, образующихся в результате истирания трущихся деталей при работе машины, а в случае применения поршневых компрессоров — также еще и смазочных масел.
Установка для очистки и стерилизации воздуха, подаваемого на аэрацию, должна удовлетворять ряду общих требований. Она должна быть простой по конструкции и экономичной в эксплуатации, полностью обеспечивать очистку воздуха от микроорганизмов выдерживать стерилизацию паром или химическими антисептиками.
Очистка и стерилизация воздуха могут быть осуществлены с помощью таких, например, методов, как нагревание до высоких температур, облучение ультрафиолетовыми лучами, электростатическое осаждение, пропускание через раствор антисептиков фильтрация через различные фильтрующие материалы.
За исключением фильтрации все эти методы в основном используются в лабораторных условиях, в первую очередь в связи с отсутствием при их применении достаточно полной гарантии обеспечения стерильности.
В настоящее время в отечественной промышленности антибиотиков наиболее широко применяется технологическая схема получения, очистки и стерилизации сжатого воздуха, включающая следующие стадии:
1) предварительную (грубую) очистку воздуха от механических примесей;
2) сжатие воздуха;
3) охлаждение воздуха и отделение сконденсировавшихся паров влаги, а также масла (в случае применения поршневых компрессоров);
4) стерилизацию воздуха. [1,7]
4. Процессы химической очистки антибиотиков и их аппаратурно-технологическое оформление
Выделение антибиотика и его химическая очистка являются следующими после стадий ферментации и фильтрации культуралъной жидкости основными этапами производства, охватывающими значительную его часть — от обработки нативного раствора (а иногда нефильтрованной культуральной жидкости или содержащего антибиотик мицелия) до сушки очищенного препарата.
Рис 1. Общая схема выделения и очистки антибиотиков [В.Я. Воробьева, 1977]
На промышленных предприятиях эта часть производства, включающая несколько технологических стадий, организационно оформлена обычно в виде отдельного участка или цеха, оснащенного разнообразным, зачастую весьма сложным оборудованием.
В процессе химической очистки осуществляется извлечение антибиотика из нативного раствора или, реже, из мицелия, концентрирование антибиотика и удаление сопутствующих ему примесей с целью получения чистого препарата.
Таким образом, если количество производимого продукта определяется главным образом на стадии ферментации, а его товарная форма — на стадии фасовки и получения лекарственных средств, то качество антибиотика, его чистота в решающей степени зависят от химической очистки.
Получение препарата высокой степени чистоты представляет собой весьма сложный и трудоемкий процесс, прежде всего, из-за многочисленности примесей, присутствующих наряду с антибиотиком в поступающем на химическую очистку нативном растворе.
Этими примесями являются как компоненты питательной среды, не полностью потребленные микроорганизмом-продуцентом, так и продукты его жизнедеятельности, а также вещества, образовавшиеся при стерилизации среды, тепловой коагуляции и т. д.
По химической природе примеси чрезвычайно разнообразны: неорганические соли и углеводы, жиры, различные белки и другие органические соединения, продукты их распада, окисления, ферментных превращений.
Однако наибольшие трудности при очистке связаны с наличием среди примесей веществ, близких к антибиотику по физико-химическим свойствам, а иногда имеющих такой же химический состав и даже идентичную структуру молекулы и отличающихся от него лишь пространственным расположением отдельных атомов или функциональных групп (стереоизомеры, например эпимеры тетрациклина). [5]
Антибиотики, представляющие собой сложные органические соединения, зачастую отличаются неустойчивостью в растворах, высокой чувствительностью к внешним условиям.
Во многих случаях даже небольшое повышение температуры, изменение рН и т. д. приводят к инактивации, т. е. к химическим изменениям, превращающим антибиотик в биологически неактивное вещество.
Поэтому для химической очистки антибиотиков, как правило, недопустимо применение резких температурных воздействий, жестких химических реагентов (концентрированных кислот, щелочей, окислителей). Во избежание значительных потерь продукта технологические процессы химической очистки должны проводиться в условиях, максимально обеспечивающих стабильность антибиотика; если же неблагоприятные для антибиотика процессы неизбежны, они должны для уменьшения инактивации осуществляться как можно быстрее, при пониженных температурах, строгом регулировании рН раствора.
Характерным для химической очистки является также применение агрессивных, коррозирующих металлы реагентов (в частности, разбавленной серной и соляной кислот) при необходимости вместе с тем обеспечить максимальную чистоту продукта.
В связи с этим технологическая аппаратура и трубопроводы участков химической очистки, как правило, изготовляются из коррозионноустойчивых, легко отмываемых от загрязнений материалов (нержавеющей стали, стекла, эмалированного чугуна, пластмасс).
Важной особенностью химической очистки, как и других стадий технологического процесса получения антибиотиков, являются чрезвычайно высокие требования к санитарным условиям производства.
Соблюдение высокой степени чистоты помещений и оборудования, систематическая промывка и дезинфекция представляют собой необходимую предпосылку получения продукта высокого качества.
В случае же выпуска инъекционных препаратов завершающие этапы химической очистки (получение солей, кристаллизация) должны проводиться в строго асептических, условиях, обеспечиваемых комплексом специальных мероприятий.
Естественно, что сложность, тонкость, разнообразие процессов и оборудования химической очистки требуют высококвалифицированного обслуживания, точного соблюдения технологических параметров, хорошо поставленного контроля, безупречного санитарного состояния предприятий.[6]
Дальнейшее развитие технологии химической очистки. Характерный для современной антибиотической промышленности рост номенклатуры выпускаемых препаратов и значительные колебания в объемах производства требуют от промышленных предприятий максимальной мобильности, возможности быстрого и не вызывающего больших затрат перехода от выпуска одного антибиотика к другому.
Если приготовление питательных сред и ферментация удовлетворяют этому требованию, то, как видно из изложенного, специфичность современного аппаратурно-технологического оформления химической очистки разных групп антибиотиков затрудняет маневренность производства.
Это обстоятельство усугубляется различиями в аппаратурно-технологическом оформлении однотипных производств на разных предприятиях, что зачастую вызвано случайными причинами, отсутствием данных об оптимальных условиях и оборудовании процессов и т. п.
Поэтому одним из важнейших направлений дальнейшего развития технологии антибиотиков является рациональная универсализация методов выделения и химической очистки и создание на этой основе унифицированных оптимальных аппаратурно-технологических схем установок различной производительности.
Разумеется, такие схемы должны базироваться на использовании наиболее эффективных реагентов и материалов, обеспечивающих получение препаратов высокого качества при сравнительно небольшом числе технологических стадий, а основу аппаратурных схем должны составлять высокопроизводительные механизированные установки непрерывного действия, оснащенные новейшими системами автоматического контроля и регулирования процессов.[6]
5. Процессы сушки в производстве антибиотиков
Антибиотики в большей или меньшей степени термолабильны, в связи с чем методы сушки, связанные с длительным воздействием высоких температур, не пригодны для обезвоживания препаратов антибиотиков, так как в этом случае происходит резкое ухудшение качества (потеря биологической активности изменение цвета и т.д.)
Исходя из этого, первым методом является метод сублимации льда в вакууме из предварительно замороженных растворов(лиофильная сушка). Данный метод широко применяется в пищевой и химико-фармацевтической промышленностях.
Также применяется метод сушки растворов антибиотиков с применением сушилки с центробежным распылением.
Для обезвоживания термолабильных препаратов имеется конструкция двухступенчатой сушилки, совмещающей в себе две технологические стадии — выпаривание растворов и последующую сушку. Концентрирование растворов в потоке нагретого воздуха дает несомненные преимущества перед методом выпаривания в вакууме.
Значительно более эффективным методом сушки для зернистых и пастообразных материалов является сушка во взвешенном слое. По режиму работы сушильные установки подобного типа можно разделить на три группы: установки непрерывного, периодического и полунепрерывного действия.
Наиболее широкое распространение в промышленности получили непрерывно действующие сушильные установки. Перспективным направлением является сушка с импульсной подачей воздуха.
Это — сушилки периодического действия, работающие с пульсирующей подачей сушильного агента в слой материала. В указанном случае материал, помещенный в камеру, куда периодически вводится сушильный агент, приводится в состояние кратковременного интенсивного псевдоожижения. В результате проведения многократных импульсов обеспечивается однородность высушенного препарата при достаточной интенсивности протекания процесса. [5]
6. Частная технология антибиотиков
Пенициллины и цефалоспорины — большая группа лекарственных препаратов, имеющих определенное сродство химического строения, механизмов действия, фармакологических, клинических эффектов.
Эти препараты называют в — лактамными антибиотиками, что обусловлено наличием в их структуре общего для всей группы чётырехчленного лактамного кольца.
Все пенициллины имеют одинаковое строение основной группы, которая представлена тиазолидиновым кольцом, соединенным в — лактамным кольцом, и имеющим аминогруппу — 6-аминопеницилановая кислота(6-АПК).
R=H — 6-аминопенициллановая кислота
Различные пенициллины отличаются строением радикала молекулы боковой цепи, активностью и спектром действия. Важные, с точки зрения клинического использования, представители пенициллинов можно разделить на несколько групп:
лекарственный антибиотик ферментация производство
— обладающие наивысшей активностью в отношении грамположительных микроорганизмов и слабой в отношении грамотрицательных видов, а также гидролизуемые в — лактамазам (бензилпенициллин );
— относительно резистентные к действию в -лактамаз стафилококков, но с более низкой активностью в отношении грамположительных микроорганизмов и не действующие на грамотрицательные (нафициллин, метациллин);
— относительно высокоактивные против грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, но разрушаемых в — лактамазами (карбенициллин, тикарциллин);
— препараты с относительной кислотоустойчивостью и пригодные для .перорального применения (феноксиметилпенициллин, ампициллин, клоксациллин).
Структурное единство ядра 6-АПК существенно для проявления биологической активности молекул. При ферментативном расщеплении в — лактамного кольца бактериальными в — лактамазами (пенициллиназами) с образованием неактивной пенициллановой кислоты антибиотик лишается своих антимикробных свойств.
Задачей получения новых пенициллинов является разработка препаратов, устойчивых к в — лактамазам, или со сниженной способностью к индукции синтеза в — лактамаз.
Для предотвращения возникновения резистентных форм бактерий к в — лактамным антибиотикам получены липосомальыые формы этих антибиотиков (защита антибиотика происходит в результате включения в — лактама в положительно заряженные липосомы).
Комплекс антибиотик — липосома обладает рядом преимуществ:
— снижается токсичность препарата за счет направленного транспорта;
— повышается проникновение антибиотиков через внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий;
— антибиотик, включенный в липосомы, защищен от действия в — лактамаз;
— повышается химическая стабильность антибиотика. [8]
Для промышленного производства антибиотика используют культуру Penicillium chrysogenum и среду, содержащую кукурузный экстракт, гидрол, лактозу и минеральные соли.
Вместо кукурузного экстракта может быть применена арахисовая мука, жмыхи, мука из хлопковых семян и другие, источники; возможность широкого использования продуктов растительного происхождения обусловлена тем, что у P. chrysogenum имеются сильные протеолитические ферменты.
В качестве углеводов часто используют сахарозу или смесь лактозы с глюкозой в соотношении 1:1. Глюкоза может снижать биосинтез антибиотика; на средах, содержащих лактозу или сахарозу (в условиях депрессии), биосинтез антибиотика идёт активнее.
Важную роль в процессе биосинтеза пенициллина играет сера, которая содержится в структуре антибиотика. В качестве источников серы используются натрия сульфат и натрия тиосульфат. Избыток ионов меди не влияет на рост гриба, но подавляет биосинтез пенициллина.
Эффект торможения биосинтеза снимается добавлением в среду ионов железа. Р. chrysogenum в качестве источника фосфора может использовать не только фосфаты, но и фитаты (соли инозитфосфорных кислот): этот продуцент содержит фермент, разрушающий фитин с освобождением неорганического фосфора.
Температура в период первой фазы должны быть 30°С,. во вторую фазу 20 °С, рН в период роста гриба — ниже 7,0, потребление углеводов должно быть медленным, что достигается использованием лактозы, либо дробным внесением глюкозы.
Синтез того или иного пенициллина зависит от наличия специфичного вещества в среде, иначе говоря, предшественника, который микроорганизм включает в молекулу антибиотика без предварительного расщепления. Следует отметить, что предшественники биосинтеза пенициллина (фенилуксусная кислота, фенилацетамид, феноксиуксусная кислота) при определённых концентрациях и рН среды оказывают токсическое влияние на продуцента.
Фенилуксусная кислота наименее токсична. Добавление её в среду в концентрации выше 500 мкг/мл угнетает рост мицелия, особенно в первые 24 ч его развития.
Фенилуксусная кислота добавляется в концентрации от 100 до 500 мкг/мл через 24 ч развития Р. chrysogenum. При таких условиях обеспечивается наибольший выход бензилпенициллина, который через 72 ч развития может достигать 500—1000 мкг/мл. [9]
При развитии гриба без внесения предшественника образуется около 45% бензилпенициллина и около 53% пенициллина К (радикал — n-гептилпенициллин).
При добавлении к среде фенилуксусной кислоты (C6H5CH2COOH) меняется соотношение образующихся компонентов в сторону резкого увеличения бензилпенициллина, количество которого в зависимости от возраста достигает 75—99% от смеси пенициллинов.
В процессе культивирования Р. chrysogenum в среде, не содержащей фенилуксусной кислоты, в ней накапливаются серосодержащие соединения не в — лактамного характера, близкие к цистеину и метионину. Добавление в среду фенилуксусной кислоты способствует более интенсивному метаболизму серосодержащих компонентов в соединения в — лактамного характера.
При развитии продуцента пенициллинов — гриба Р. chrysogenum — на кукурузно-лактозной среде выделяют три фазы.
Первая фаза — рост мицелия, выход антибиотика низок. Всегда присутствующая в кукурузном экстракте молочная кислота потребляется продуцентом с максимальной скоростью, лактоза используется медленно. Потребление кислорода высокое. Усиливается азотный обмен, в результате в среде появляется аммиак и резко поднимается значение рН.
Вторая фаза — максимальное образование пенициллина, это связано с быстрым потреблением лактозы и аммонийного азота. рH среды остаётся почти без изменений, увеличение массы мицелия незначительное, потребление кислорода снижается.
Третья фаза — снижение концентрации антибиотика в среде в связи с начавшимся автолизом мицелия и выделением в результате этого процесса аммиака, что сопровождается повышением рН среды.
Процесс биосинтеза пенициллина ведётся при самом тщательном соблюдении стерильности всех операций, так как загрязнение культур посторонней микрофлорой резко снижает накопление антибиотика. Это связало с тем, что многие бактерии воздуха способны образовывать пенициллиназу. Особенно активно продуцируют этот фермент B. subtilis и В. cereus.
Одним из активных продуцентов пенициллиназы является туберкулёзная палочка (Мусоb. tuberculosis). Предположительно именно с этим свойством связана резистентность этого микроорганизма к пенициллину.
Механизм биосинтеза молекулы пенициллина представлен на схеме:
Источник
