ГОСы Все предметы / Биотехнология / 21.6 выделение пениц

21. 6. Антибиотики, полученные методом биотехнологического производства, имеют определенные физико-химические свойства, влияющие на выбор методов их выделения и очистки.

О каких физико-химических свойствах идет речь?

Какие методы выделения и очистки антибиотиков можно предложить?

При разработке метода выделения антибиотика следует учитывать следующие его свойства

1) преимущественная локализация антибиотика (культуральная жидкость или мицелий гриба)

2) химическое строение антибиотика

2) гидрофобность антибиотика

3) полярность антибиотика

4) заряд антибиотика при различных рН среды

5) лабильность антибиотика.

Для выделения антибиотика используются следующие методы: фильтрация, экстракция водой или органическими растворителями, центрифугирование, хроматографические методы (ионообменную хроматографию). Для концентрирования используют мембранную фильтрацию и лиофильную сушку в вакууме. Для стерилизации – ионизирующее облучение.

Выделение и очистка антибиотиков – сложный и многостадийный процесс. От чистоты антибиотика зависит качество фармацевтического препарата и в его стоимость. Часто выделение и очистка антибиотика даже более длительный и дорогостоящий процесс, чем его микробиологическое получение.

В качестве примера можно привести антибиотик стрептомицин. Использование этого препарата было ограничено серьезными побочными эффектами – аллергическими реакциями, связанными с наличием гистаминоподобных примсей. Усовершенствование систем очистки привело к снижению таких нежелательных эффектов.

После стадии ферментации культуральная жидкость содержит растворенный антибиотик, мицелий продуцента, продукты его лизиса, ряд компонентов неиспользованной питательной среды, в том числе высоко- и низкомолекулярные органические вещества и неорганические соли. Иногда антибиотик содержится не только в культуральной жидкости, но и в мицелии. Культуральная жидкость нередко отличается высокой вязкостью, необходимо учитывать реологические свойства КЖ.

На стадии предварительной обработки культуральной жидкости отделяют растворенный антибиотик от суспензии мицелия и компонентов культуральной жидкости, находящихся в коллоидном состоянии. Если часть антибиотика находится в мицелии, его переводят в водную фазу, например, изменяя рН культуральной жидкости (в случае тетрациклинов). Иногда, наоборот, растворенный и связанный с мицелием антибиотик объединяют в общем осадке, из которого антибиотик затем экстрагируют. Отделяют нативный раствор от мицелия и коллоидных частиц методами фильтрации или центрифугирования, для чего используют барабанные вакуум-фильтры, фильтр-прессы, сепараторы разных конструкций и т.д.

На следующей стадии ставится задача получения антибиотика в виде индивидуального вещества. При этом необходимо учитывать довольно высокую лабильность многих антибиотиков, что ограничивает условия их выделения.

Принцип экстракции органическим растворителем используется при очистке таких важнейших антибиотиков, как пенициллин, эритромицин и некоторых других. При переходе в органический растворитель соответствующие антибиотики освобождаются сразу от многих примесей. Варьируя рН и меняя таким образом растворимость антибиотика в воде (точнее, в буферном растворе), можно многократно переводить антибиотик из одной фазы в другую, освобождаясь каждый раз от определенного количества примесей.

Один из примеров окончания процесса при экстракционном методе выделения и очистки - извлечение пенициллина из органического растворителя бутилацетата, где он находится в виде свободной кислоты: к бутилацетату добавляют насыщенный водный раствор ацетата калия. Выпадает калиевая соль пенициллина. Кристаллы промывают бутанолом и высушивают.

Также при очистке антибиотиков широко используются ионообменные смолы (катиониты и аниониты). Особое значение эти сорбционные методы сыграли в свое время в решении проблемы получения в высокоочищенном виде аминогликозидных антибиотиков - стрептомицина и других, имеющих свойства оснований.

Аминогликозиды слаборастворимы в органических растворителях, и вследствие этого экстракционный метод применительно к ним не может быть использован. В производстве стрептомицина могут быть, например, успешно использованы карбоксильные катиониты в натриевой форме. Десорбция осуществляется раствором серной кислоты. После дополнительной процедуры, связанной с пропусканием стрептомицина через сульфокатионит (для удаления ионов натрия), получают сульфат стрептомицина.

Помимо традиционных экстракционных и сорбционных методов при выделении и очистке антибиотиков все большее значение приобретает комплекс приемов, объединяемых под названием мембранной технологии.

При обезвоживании препаратов антибиотиков в зависимости от свойств антибиотика используют лиофильную или распылительную сушку. В последнем случае раствор антибиотика распыляется из форсунок до частиц диаметром 5 — 25 мкм в токе нагретого до 160 °С воздуха. Сушка происходит в течение долей секунды. Затем препарат фасуют в стерильные флаконы с соблюдением условий, гарантирующих стерильность.

Так как биосинтез антибиотиков ведется в асептических условиях, то при выделении, очистке и получении лекарственных форм также соблюдаются максимально возможные предосторожности против контаминации.

Обычно применяют метод радиационной стерилизации. Стерилизующая доза в 2,5 Мрад. При этом облученные препараты — большинство антибиотиков (природные и полусинтетические пенициллины, аминогликозиды, тетрациклины и ряд других) сохраняли активность и удовлетворяли фармакопейным тестам. Исключение составляли полиены, т.е. структуры с сопряженными двойными связями (например, нистатин, который при облучении заметно терял активность).