Estrutura Química e Processo de Fermentação da Penicilina: Por Alexander Fleming

Estrutura Química e Processo de Fermentação da Penicilina: Por Alexander Fleming!

A penicilina foi descrita por Alexander Fleming em 1929. Um grupo de pesquisa em Oxford sob Florey e Chain isolou-a da cultura de superfície de Penicillium notatum em 1940 e a primeira aplicação clínica de penicilina foi em 1941.

As penicilinas são produzidas por muitos fungos, particularmente as espécies Penicillium e Aspergillus.

Estrutura química:

A estrutura básica das penicilinas é o ácido 6-aminopenicilânico (6-APA), que consiste em um anel de tiazolidina com um anel p-lactâmico condensado. O 6-APA transporta uma fração acila variável na posição 6, como dado na Fig. 12.5. Se a fermentação da penicilina é realizada sem adição de precursores da cadeia lateral, as penicilinas naturais são produzidas. Desta mistura, apenas a benzilpenicilina é terapeuticamente útil; os outros compostos devem ser removidos no estágio de recuperação do produto.

A fermentação pode ser melhor controlada pela adição de um precursor de cadeia lateral, de modo que apenas uma penicilina desejada seja produzida. Para produzir penicilinas semi-sintéticas, a penicilina G (às vezes é usada a penicilina V) é quimicamente ou enzimaticamente dividida para formar 6-APA, que é quimicamente reciclada para formar 6-APA, que é quimicamente reciclada para fazer outro derivado de penicilina.

Melhoria de Strain:

O fungo P. notatum originalmente usado por Fleming para a produção de penicilina deu um resultado ruim. Além disso, foram desenvolvidas muitas estirpes deste fungo que produziram muitas vezes mais penicilina do que as originais. Além de P. notatum, P. chrysogenum também foi testado, o que deu bons resultados na condição de cultura submersa. As seguintes cepas selecionadas produziram penicilina em maior quantidade.

Meio de fermentação:

Pela primeira vez, a cultura superficial de P. notatum foi realizada em caldo Czapex-Dox. A taxa de produção de penicilina aumentou com a suplementação com materiais orgânicos, como extrato de levedura, caseína ou extrato de carne bovina. Além disso, o aumento do rendimento também foi obtido com a alteração das sementes de algodão, farelo de amendoim e farelo de soja. Várias penicilinas naturais são produzidas quando um meio adequado é fermentado por P. chrysogenum na ausência de um percursor suplementado.

A produção dessas penicilinas naturais também é estimulada pela presença de ácidos graxos no meio. Calam e Hockenhull (1949) desenvolveram um meio quimicamente definido que apoiava a produção de antibiótico por muitas cepas de P. chrysogenum. A produção de antibiótico também foi aumentada mantendo o pH do meio de fermentação entre 6, 8 e 7, 4; adicionar agentes tamponantes, por exemplo, CaCO ₃ e fosfato ao meio e H2S04 estéril e NaOH quando necessário; mantendo a temperatura a 25 ± 0, 5 ° C durante a incubação e agitando a cultura para arejamento num fermentador grande.

Processo de Fermentação:

As penicilinas são produzidas em larga escala num fermentador comercialmente concebido que proporciona condições de crescimento óptimas para P. chrysogenum para um rendimento máximo. A seguir estão as etapas para a fermentação de penicilina benzila, ou seja, Penicilina G.

1. Inocular 100 ml de meio em um frasco Erlenmeyer de 500 ml com esporos de P. chrysogenum e incubar a 25 ° C, mantendo-os em um agitador rotatório.

2. Após 4 dias, transferir o conteúdo do frasco para outro frasco (capacidade de 4 litros) contendo 2 litros de meio e incubar durante 2 dias antes.

3. Transfira o conteúdo para um tanque de aço inoxidável (capacidade de 800 litros) contendo 500 litros de meio. Este tanque é equipado de tal forma que poderia fornecer as condições ideais para o crescimento de fungos.

4. Após 3 dias, use o conteúdo para a inoculação de cerca de 1, 80, 000 litros de meio mantido num fermentador (capacidade de 2, 50, 000 litros). O último é equipado com dispositivos automáticos para condições ótimas de crescimento (por exemplo, temperatura, pH, O ₂, etc.).

5. Filtre o conteúdo do fermentador após 6 dias de incubação. O filtrado contém penicilina. Extraia a penicilina em amil ou butil-acetato. A partir dele transferir a penicilina em solvente aquoso, extraindo com tampão fosfato.

De uma mistura de butanol e água, cristalize a penicilina de potássio G. Mais uma vez, purifique a penicilina de potássio G antes de usá-la.