МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВОХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

Национальный фармацевтический университет

Кафедра промышленной технологии лекарств

Курсовая работа

по теме: «Ферменты»

Выполнила:

Студентка 4к. 16гр.

Специальность «Фармация»

Горина Надежда

Проверила:

Доц. Крикливая И. А.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

Классификация ферментов 3

Препараты ферментов в медицине 3

Производство ферментов из сырья животного

происхождения. 4

Стадии производства ферментов 5

Ферменты, улучшающие процессы пищеварения 5

Процесс производства Панкреатина 6

Процесс производства Пепсина 8

Ферменты для биологического очищения

гнойно – некротических ран 9

Процесс получения Рибонуклеазы 10

Процесс получения Коллагеназы 11

Производство ферментов из сырья растительного

происхождения 13

Процесс получения Папаина 13

Оборудование для получения ферментных препаратов.

Ферментаторы. 14

Производство ферментов при поверхностном

культивировании продуцентов 17

Глубинный метод производства ферментов 19

Иммобилизация ферментов 20

Общая характеристика иммобилизованных ферментов 20

Классификация носителей для ферментов 22

Методы иммобилизации ферментов 23

Заключение 28

Список литературы 29

Введение

Ферменты, являясь высокоэффективными и высокоспецифичными биологическими катализаторами, играют важную роль в регуляции жизненно важных процессов, происходящих в организме.

Существует тесная связь между состоянием организма и работой его ферментных систем. Нарушение их согласованной деятельности является одним из основных факторов возникновения заболеваний.

Результаты исследований по биохимии ферментов и терапии с их участием с каждым годом все больше привлекают внимание врачей, а ферменты занимают все больше места в арсенале средств практической медицины.

Классификация

По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов:

КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа

КФ 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.

КФ 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза

КФ 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.

КФ 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.

КФ 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза(1)

Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение по двойным связям.

Подавляющее количество препаратов, выпускаемых различными фирмами мира, является комплексными, содержащими помимо основного фермента еще значительное количество сопутствующих ферментов и белков. Поэтому в технологии ферментов препараты чаще классифицируют по основному компоненту в смеси ферментов, присутствующих в данном препарате: амилолитические, протеолитические, липолитические, целлюлозолитические и др.

Сейчас отечественная промышленность заметно отстает по объему производства ферментных препаратов от таких стран, как США, Япония, Дания, Нидерланды. Однако быстрые темпы ее развития вселяют уверенность в успешном преодолении этого отставания.(3)

Препараты ферментов в медицине

Наиболее перспективными и наиболее широко распространенными ферментами медицинского назначения на мировом фармацевтическом рынке в настоящее время являются протеолитические ферменты. Помимо протеаз, основную массу выпускаемых за рубежом ферментных препаратов составляют амилазы, липазы, целлюлазы и лекарственные формы на их основе, главным образом используемые для противовоспалительной и заместительной терапии. В меньших объемах выпускаются нуклеазы, L – аспарагиназа, коллагеназа, эластаза, бета – галактозидаза. Широко практикуется выпуск комплексных препаратов, включающих несколько ферментов с другими лекарственными средствами.(2)

Исторически традиционным сырьем для ферментных препаратов, улучшающих процессы пищеварения является панкреатин. Фармацевтическая промышленность экономически развитых стран выпускает ряд высокоактивных препаратов на основе панкреатина: Креон, Панцитрат, Пангрол – 400, Нутризим, Комбизим – композитум, Комбизим – форте – фирмы Германии; Фестал ( Германия, Индия); Панзинорм – форте ( Германия и Словения); Илозим, Виоказа, Панкреаза (США), Котазим (Великобритания). Кроме препаратов с высоким содержанием гидролаз, ширако применяются и менее активные препараты на основе панкреатина: Мексаза (Югославия), Пролипаза ( Швейцария), Трифермент ( Румыния), Энтозим ( США), Панкреатин ( Финляндия).

Ферменты растительного происхождения также применяют в заместительной ферментной терапии. В состав комбинированных препаратов часто включают растительные протеазы: бромелин ( из плодов аниса) и папаин ( из плодов дынного дерева). Бромелин входит в состав Мексазы, Нутризима, Дигензима, Лимазы; папаин – в состав Дамагала, Озима, Вобэнзима и Панкреаля Киршнера. Известно применение нигедазы – препарата липазы из семян чернушки дамасской, препарата из латекса дынного дерева, преимущественно с протеолитической активностью.

Широкое применение в последние десятилетия находят ферменты из микробного сырья. Указанное объясняется возрастающим спросом на ферментные препараты, который уже не может быть удовлетворен только за счет традиционного сырья животного происхождения, а также возможность получения ферментов с необходимыми характеристиками – большей устойчивостью к животным ингибиторам, строго стандартизованной активностью. В настоящее время за рубежом до 35% всех ферментных препаратов получают из микробного сырья.

Область применения ферментов, разрабатываемых в научном центре, представлена 3 направлениями:

• Использование ферментов для улучшения процессов пищеварения;

• Использование для энзимного очищения гнойно – некротических ран;

• Использование иммобилизованных ферментов в экстракорпоральной перфузии биологических жидкостей, содержащих токсические метаболиты с последующим освобождением и возвратом в организм.(1)

Производство ферментов из сырья животного происхождения.

Органы и ткани животного происхождения до настоящего времени являются важным источником сырья для производства ферментов. При этом используются отходы мясоперерабатывающей промышленности (поджелудочная железа, слизистые оболочки кишечника свиней, сычуги крупного рогатого скота, молочных телят, семенники половозрелых животных). Накоплен значительный опыт по их переработке, разработаны рациональные технологические схемы получения нескольких препаратов из одного сырьевого источника. Однако использование сырья животного происхождения сопряжено с рядом трудностей, обусловленных переработкой больших количеств тканевых материалов убойного скота для получения необходимого количества ферментов, создание специальных условий для его хранения.

Стадии производства ферментов

1. Заготовка сырья в зависимости от источника: сушка, консервация, ферментация;

2. Измельчение клеточного материала;

3. Экстракция;

4. Центрифугирование;

5. Фракционное осаждение;

6. Избирательная адсорбция и элюция;

7. Хроматография;

8. Электрофорез;

9. Диализ;

10. Кристаллизация и лиофилизация.(4)

Ферменты, улучшающие процессы пищеварения

Анализ ассортимента ферментных препаратов для улучшения процессов пищеварения, которые находятся на фармацевтическом рынке Украины, показал, что среди них 17,8% составляют лекарственные средства отечественного производства ( препараты, производимые на данный момент), 17,8% поступают на рынок из стран ближнего зарубежья и 64,3% из стран Европы и Азии.

Основными отечественными производителями ферментных препаратов для улучшения процессов пищеварения являются: ПО «Биостимулятор» ( г. Одесса), ОАО « Технолог» ( г. Умань), ОАО « Витамины» ( г. Умань), Опытный завод ГНЦЛС ( г. Харьков).(5)

Панкреатин - ферментный препарат, получаемый из поджелудочной железы убойного скота; применяют при хронических панкреатитах с недостаточной функцией поджелудочной железы, заболеваниях печени, гипацидных и анацидных гастритах, хронических энтероколитах; выпускается в таблетках, драже; входит также в состав комплексных препаратов, содержащих, кроме того, ферменты, продуцируемые слизистой оболочкой желудка (панзинорм форте), а так же компоненты желчи, гемицеллюлазу (фестал, дигестал, энзистал);

Желудочный сок натуральный. Представляет собой бесцветную или желтоватого цвета жидкость со слабым специфическим запахом, содержащую пепсин и другие ферменты, продуцируемые железами желудка. Выделяется здоровыми собаками через фистулу желудка при мнимом кормлении. Применяется при нарушении процессов пищеварения, обусловленных уменьшением выработки пищеварительных ферментов, либо снижением их активности. Выпускается во флаконах по 100 мл.

Пепсин - один из основных протеолитических ферментов желудочно-кишеч¬ного тракта; его получают из слизистой оболочки желудка свиней; применяют при ахилии, гипо и анацидных гастритах, диспепсии; выпускают в смеси с сахарной пудрой в порошке и таблетках;

Липаза - гидролаза эфиров глицерина, липолитический фермент, эстераза. Основная функция липазы в пищеварительном процессе — расщепление поступающих с пищей жиров. Второе название — стеапсин. Является активным компонентам во многих ферментных препаратах.(8)

Процесс производства Панкреатина

Сырье, измельчение и производство суспензии.

После ветеринарной инспекции на мясоперерабатывающих предприятиях у здоровых свиней изымаются поджелудочные железы и хранятся при температуре -20°С. Впоследствии сырье доставляется на фармацевтические предприятия и хранится там в холодильных камерах.

Замороженные железы измельчаются и суспензируются в растворе бикарбоната натрия с изопропиловым спиртом для предотвращения потери ферментативной активности.

Гидролиз.

Далее суспензия перемещается в гидролизные камеры, где в течение нескольких часов перемешивается.

После завершения гидролиза, концентрация изопропилового спирта возрастает, а температура снижается для прекращения процесса гидролиза. Полученная суспензия перемешивается для лучшего удаления волокон и нерастворимых компонентов.

Впоследствии волокна отделяются из суспензии с помощью фильтрации.

Преципитация

Полученная суспензия помещается в камеру для перемешивания, увеличивается концентрация изопропилового спирта для преципитации ферментов, которые отделяются от жидкой фазы.

Твердая фаза обрабатывается чистым изопропиловым спиртом для удаления остатков и уменьшения содержания воды.

Финальная стадия процесса

Панкреатин высушивается в вакуумной сушке для удаления остаточной жидкости (изопропилового спирта и воды). Сухой продукт помещается в контейнеры из нержавеющей стали.

Вакуумная сушка	Завод по производству препарата Креон®

Процесс производства Пепсина

Пепсин изготовляется несколькими методами. Для получения пепсина служат свежие или мороженые свиные желудки и сычуги рогатого скота. Последние дают препарат более низкого качества и с незначительным выходом.

Очистка сырья.

Слизистую оболочку отделяют от посторонних тканей и моют теплой водой при темрературе не выше 40° С (при более высокой температуре пепсин теряет свою активность).

Измельчение.

Слизистую оболочку желудка вместе с подслизистой измельчают на мясорубке-волчке (крупность 2—3 мм).

После измельчения полученную слизь сразу же подвергают экстрагированию.

Экстрагирование.

Одну часть измельченной слизи помещают в эмалированный или фарфоровый сосуд и заливают четырьмя частями 0,5% раствора соляной кислоты. Экстрагирование производят в продолжение 8—18 ч при температуре 40—42° С при частом перемешивании, затем извлечение пропускают через полотно.

Профильтрованную жидкость обезжиривают.

Обезжиривание.

Профильтрованную жидкость наливают в медную луженую делительную воронку, куда добавляют около 20% бензина или эфира, считая от веса взятой слизи. Смесь взбалтывают и отстаивают, после чего внизу, в водной кислой среде, остается пепсин, а в верхнем слое — жир, который сливают.

К водному слою добавляют еще бензин или эфир, опять все перемешивают, отстаивают и верхний слой сливают.

Упаривание.

Водный раствор пепсина упаривают под вакуумом при температуре не выше 40° С. Упаривание считается оконченным после того, как остаток приобретает вид густой массы, по консистенции приближающейся к консистенции патоки или свежего меда.

Смешение с молочным сахаром. Густую массу пепсина смешивают с молочным сахаром; получается порошок белого или желтого цвета, иногда гигроскопический.

Пепсин с водой дает мутноватый раствор слабокислой реакции; 95° спирт выделяет хлопьевидный осадок.

Недостатком этого метода является то, что в полученном пепсине оказывается в виде примеси много отсыревающих пептонов; последние образуются здесь вследствие того, что пепсин переваривает белки, попадающие в него при обрабетке.

Для получения лучшего препарата извлечение подвергают специальной очистке, например диализу или высаливанию.

Стандартизация (по Фармакопее IX издания). 10 г измельченного куриного яйца, варенного в продолжение 10 мин в кипящей воде, смешивают с 85 мл воды при 45° С, 0,9 мл соляной кислоты и 0,1 г испытуемого пепсина в 15. мл воды.

Смесь оставляют при температуре 40—45° С при частом помешивании. Через три-четыре часа весь белок должен раствориться, образуя слабомутный раствор, содержащий небольшое количество полупрозрачных желтоватых пленок.

Пепсин сохраняют в хорошо закрытых банках при температуре от 2 до 15° С.

Срок хранения — один год, после чего препарат подвергают повторной проверке.(4)