抗生素的制備

1、抗生素的制備,主要內(nèi)容,抗生素的定義 抗生素的分類 常用抗生素的介紹 抗生素的生產(chǎn)方法 抗生素的生產(chǎn)工藝,最初定義,抗生素(antibiotics)是微生物在代謝過程中產(chǎn)生，在低濃度下就能抑制它種微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)，甚至殺死它種微生物的化學(xué)物質(zhì).,現(xiàn)在定義,抗生素（antibiotics）是由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。,抗生素的分類,按結(jié)構(gòu)分類 -內(nèi)酰胺類：青霉素類、頭孢菌素類； 氨基糖甙類：包括鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、 四環(huán)素類：包括四環(huán)素、土霉素、金霉素 大環(huán)內(nèi)脂類：

2、紅霉素、白霉素、無味紅霉素 多肽類：多粘菌素、桿菌肽， （ 含有多種氨基酸，經(jīng)肽鍵縮合成線狀、環(huán)狀或帶側(cè)鏈的環(huán)狀多肽。 ）,根據(jù)抗生素作用對(duì)象分,廣譜抗生素：如氨卞青霉素既抑制G+，又抑制G- 抗G+的抗生素：如青霉素， 抗G-的抗生素：如鏈霉素 抗真菌的抗生素：如制霉菌素 抗病毒的抗生素：如四環(huán)類抗生素 抗癌的抗生素：如阿霉素,抗生素的作用機(jī)制,抑制細(xì)胞壁合成：青霉素、頭孢菌素 影響細(xì)胞膜功能：多烯類抗生素 抑制病原菌蛋白質(zhì)合成：四環(huán)素 抑制核酸合成：絲裂霉素C 抑制核酸前體物質(zhì)的合成： 磺胺甲惡唑 抑制生物能作用：抗霉素,抗生素的發(fā)展,天然抗生素 （ 青霉素，鏈霉素，金霉素等； ） 半合成

3、抗生素： （半合成青霉素，半合成頭孢菌素） 藥理活性物質(zhì)： （酶抑制劑，免疫調(diào)節(jié)劑，抗腫瘤活性物質(zhì)，殺蟲劑等）,生產(chǎn)抗生素的主要微生物,幾種常見抗生素的特點(diǎn)及應(yīng)用,1、-內(nèi)酰胺類抗生素 （青霉素和頭孢菌素） 結(jié)構(gòu)：含-內(nèi)酰胺環(huán) （青霉素G(Penicillin G)是第一個(gè)被應(yīng)用于臨床的抗生素.青霉素V是最早作為日服用藥的青霉素） 應(yīng)用： 青霉素臨床上用于治療葡萄球菌感染癥如腦膜炎、化膿癥、骨髓炎等溶血性鏈球菌感染癥 如腹膜炎、產(chǎn)褥熱以及肺炎、淋病、梅毒、炭疽等。,2、氨基糖甙類抗生素 由鏈霉菌、小單孢菌和芽孢桿菌產(chǎn)生的物質(zhì)， 結(jié)構(gòu)：具有環(huán)狀氨基。 應(yīng)用：對(duì)革蘭氏陽性菌、陰性菌和分枝桿菌均有活

4、性， 特別是對(duì)革蘭氏陰性菌和分枝桿菌的活性較強(qiáng),3、四環(huán)類抗生素 放線菌產(chǎn)生的一類廣譜抗生素； （臨床上主要應(yīng)用：四環(huán)素、金霉素和土霉素。） 四環(huán)類抗生素的主要特點(diǎn)是：抗菌譜廣、 毒副作用較小，幾乎無過敏反應(yīng)，而且 口服吸收好。所以應(yīng)用較廣。,土霉素,4、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素 主要由鏈霉菌產(chǎn)生，少數(shù)由小單孢菌產(chǎn)生； 結(jié)構(gòu)：大環(huán)內(nèi)脂為基本骨架； 紅霉素是臨床上應(yīng)用最廣泛的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，主要用于由耐藥性金黃色葡萄球菌、溶血性鏈環(huán)菌引起的感染癥，如腦炎、敗血癥、骨髓炎等。,紅霉素,應(yīng)用最廣泛,5、抗癌抗生素(蒽環(huán)類抗生素) 日前抗癌抗生素的治療效果仍不十分理想，僅作為綜合治療措施中一種治療手段,抗生

5、素的生產(chǎn)方法,生產(chǎn)方法,生物合成法,化學(xué)合成法,生物化學(xué)結(jié)合法（半化學(xué)合成法）,傳統(tǒng)方法,“工程菌”制造法,細(xì)胞融合技術(shù)法,1、生物合成法（微生物發(fā)酵法） 是利用特定的微生物， 在一定的條件下（培養(yǎng)基、溫度、pH、通氣、攪拌等）使之生長(zhǎng)繁殖， 并在代謝過程中產(chǎn)生抗生素。 然后選用適當(dāng)化學(xué)手段將抗生素從發(fā)酵液中提取、精制，最后獲得符合藥典規(guī)定的各種抗生素成品。,（1）、 傳統(tǒng)方法：大多數(shù)抗生素是由放線菌和霉菌產(chǎn)生的。菌種是通過從土壤中分離、篩選獲得，一般采用深層通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐生產(chǎn)。 （2）、“工程菌”制造法：通過基因工程構(gòu)建工程菌，工程菌產(chǎn)生全新的抗生素。 （第一次由“工程菌”制造的全新抗生素麥

6、迪紫紅素A，是美國(guó)報(bào)道的。我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素產(chǎn)生菌中獲得的。） （3）、細(xì)胞融合技術(shù)法。,生物合成法,2、化學(xué)合成法 根據(jù)某種抗生素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)合成的方法，可生產(chǎn)部分抗生素。如：氯霉素、磷霉素等。（如：氯霉素、磷霉素等） 3、半化學(xué)合成法（生物合成法制取，化學(xué)方法改造） 將生物合成法制得的抗生素用化學(xué)或生化方法引入特定的功能基團(tuán),進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)改造而獲得的新抗生素品種或制成各種衍生物。,抗生素的生產(chǎn)工藝,菌種,孢子制備,種子制備,發(fā)酵,發(fā)酵液預(yù)處理,成品包裝,提取及精制,菌種,來源于自然界，獲得能產(chǎn)生抗生素的微生物，經(jīng)分離、選育

7、和純化后的物質(zhì)即為菌種。 菌種的保藏：冷凍干燥、超低溫冷凍、砂土管、液體石蠟、斜面低溫保藏 （冷凍干燥法制備后，以超低溫，即在液氮冰箱(-190-196)內(nèi)保藏）,復(fù)壯：一般生產(chǎn)用菌株經(jīng)多次移植往往會(huì)發(fā)生變異而退化， 故必須經(jīng)常進(jìn)行菌種選育和純化以提高其生產(chǎn)能力。,孢子制備,孢子制備：將保藏的處于休眠狀態(tài)的孢子，在嚴(yán)格的無菌條件下，將其接種到經(jīng)滅菌過的固體斜面培養(yǎng)基上，在一定溫度下培養(yǎng)5-7日或7日以上，這樣培養(yǎng)出來的孢子數(shù)量還是有限的； 擴(kuò)大培養(yǎng)：必要時(shí)可進(jìn)一步用扁瓶在固體培養(yǎng)基(如小米、大米、玉米?；螓熎?上擴(kuò)大培養(yǎng)。,生產(chǎn)用的菌株須經(jīng)純化和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，若符合規(guī)定，才能用來制備種子,種

8、子的制備,目的：使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲，并接種到發(fā)酵罐中； 方法：可用搖瓶培養(yǎng)后再接入種子罐進(jìn)逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)或直接將孢子接入種子罐逐級(jí)放大培養(yǎng)。 擴(kuò)大培養(yǎng)：級(jí)數(shù)通常為二級(jí)。,種子擴(kuò)大培養(yǎng)工藝流程,1.砂土孢子 2.冷凍干燥孢子 3.斜面孢子 4.藥瓶液體培養(yǎng) 5.茄子瓶斜面培養(yǎng) 6.固體培養(yǎng)基培養(yǎng) 7、8.種子罐培養(yǎng) 9.發(fā)酵罐,培養(yǎng)基的制備,碳源 （淀粉，葡萄糖和油脂類） 氮源 （有機(jī)氮源：黃豆餅粉、蛋白胨、尿素、酵母粉、魚粉等。 無機(jī)氮源：氨水、硫酸銨、硝酸鹽和磷酸氫二氨等。 ） 無機(jī)鹽和微量元素 (硫、磷、鎂、鐵、鉀、鈉、鋅、銅、鈷、錳等 ) 前體 （定義：在抗生素生物合成中

9、，菌體利用它以構(gòu)成抗生素分子中的一部分而其本身又沒有顯著改變的物質(zhì)。 ）,鐵離子有害.控制在30g/mL。,發(fā)酵,定義 利用微生物體的代謝作用，并借助于代謝過程的控制來獲得產(chǎn)品的過程。 目的 使微生物大量分泌抗生素。 滅菌 有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基需經(jīng)滅菌才能接種。 接種 將活化的菌種轉(zhuǎn)移到無菌的培養(yǎng)基，接種量一般為10%或10%以上。,發(fā)酵控制,發(fā)酵時(shí)間 消泡（pH值）,溶氧 罐溫,檢測(cè)指標(biāo)：定時(shí)取樣進(jìn)行生化分析、鏡檢和無菌試 驗(yàn)。分析或控制的參數(shù)有菌絲形態(tài)和濃度、殘?zhí)橇俊?氨基氮、抗生素含量、溶解氧、pH、通氣量、攪拌 轉(zhuǎn)速和液面控制等。,對(duì)有的抗生素在 發(fā)酵過程中還需 加入葡萄糖、銨 鹽或前體，以促 進(jìn)抗生素的產(chǎn)生,發(fā)酵液的預(yù)處理,目 的：分離菌絲、去除雜質(zhì)； 預(yù)處理：去除高價(jià)無機(jī)離子和蛋白質(zhì) 過濾：去除固形物及菌體,預(yù)處理方法,加熱、大幅度調(diào)pH和加絮凝劑等方法使蛋白質(zhì)變性 加入草酸、三聚磷酸鈉、黃血鹽等可除去Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+等無機(jī)離子 硫酸鋅有利于凝固蛋白質(zhì),草酸及磷酸去除高價(jià)離子鈣、鎂，還能促使蛋白質(zhì)凝固 黃血鹽有利于去除鐵離子 等電點(diǎn)法、加熱法、絮凝法去除蛋白