Estructura química y proceso de fermentación de la penicilina: Por Alexander Fleming

Estructura química y proceso de fermentación de la penicilina: ¡Por Alexander Fleming!

La penicilina fue descrita por Alexander Fleming en 1929. Un grupo de investigación en Oxford, bajo Florey y Chain, la aisló del cultivo de superficie de Penicillium notatum en 1940 y la primera aplicación clínica de la penicilina fue en 1941.

Las penicilinas son producidas por muchos hongos, particularmente las especies Penicillium y Aspergillus.

Estructura química:

La estructura básica de las penicilinas es el ácido 6-aminopenicilánico (6-APA), que consiste en un anillo de tiazolidina con un anillo de p-lactama condensado. El 6-APA transporta un resto acilo variable en la posición 6, como se muestra en la Fig. 12.5. Si la fermentación de la penicilina se realiza sin la adición de precursores de cadena lateral, se producen las penicilinas naturales. De esta mezcla, solo la bencilpenicilina es terapéuticamente útil; Los otros compuestos deben eliminarse en la etapa de recuperación del producto.

La fermentación se puede controlar mejor agregando un precursor de cadena lateral, de modo que solo se produzca una penicilina deseada. Para producir penicilinas semisintéticas, la penicilina G (a veces se usa penicilina V) se divide química o enzimáticamente para formar 6-APA, que se recicla químicamente para formar 6-APA, que se recicla químicamente para hacer otro derivado de penicilina.

Mejora de la tensión:

El hongo P. notatum utilizado originalmente por Fleming para la producción de penicilina dio un resultado pobre. Además, se desarrollaron muchas cepas de este hongo que produjeron muchas veces más penicilina que las originales. Además de P. notatum, también se probó P. chrysogenum que dio buenos resultados en condiciones de cultivo sumergido. Las cepas seleccionadas subsiguientes produjeron penicilina en mayor cantidad.

Medio de fermentación:

Por primera vez, el cultivo de superficie de P. notatum se llevó a cabo en el caldo Czapex-Dox. La tasa de producción de penicilina aumentó al complementarla con materiales orgánicos como el extracto de levadura, caseína o extracto de carne de res. Además, también se obtuvo un mayor rendimiento con la modificación de la semilla de algodón, la harina de maní y la harina de soja. Se producen varias penicilinas naturales cuando P. chrysogenum fermenta un medio adecuado en ausencia de un percusor suplementado.

La producción de estas penicilinas naturales también es estimulada por la presencia de ácidos grasos en el medio. Calam y Hockenhull (1949) desarrollaron un medio químicamente definido que apoyaba la producción de antibióticos por muchas cepas de P. chrysogenum. La producción de antibióticos también se incrementó al mantener el pH del medio de fermentación entre 6.8 y 7.4; añadir agentes de tamponamiento, por ejemplo, CaC3 y fosfato al medio y H2SO4 estéril y NaOH cuando sea necesario; mantener la temperatura a 25 ± 0, 5 ° C durante la incubación y agitar el cultivo para la aireación en un fermentador grande.

Proceso de fermentación:

Las penicilinas se producen a gran escala en un fermentador diseñado comercialmente que proporciona condiciones de crecimiento óptimas a P. chrysogenum para un rendimiento máximo. Los siguientes son los pasos para la fermentación de la penicilina bencilo, es decir, la penicilina G.

1. Inocular 100 ml de medio en 500 ml de Erlenmeyer Flask con esporas de cepas de P. chrysogenum e incubar a 25 ° C manteniéndolas en un agitador rotatorio.

2. Después de 4 días, transferir el contenido del matraz a otro matraz (capacidad de 4 litros) que contiene 2 litros de medio e incubar durante 2 días antes.

3. Transfiera el contenido a un tanque de acero inoxidable (capacidad de 800 litros) que contenga 500 litros de medio. Este tanque está equipado de tal manera que podría proporcionar las condiciones óptimas para el crecimiento de hongos.

4. Después de 3 días, use el contenido para inocular alrededor de 1, 80, 000 litros de medio mantenido en un fermentador (2, 50, 000 litros de capacidad). El último está equipado con dispositivos automáticos para condiciones de crecimiento óptimas (por ejemplo, temperatura, pH, O 2, etc.).

5. Filtrar el contenido del fermentador después de 6 días de incubación. El filtrado contiene penicilina. Extraer la penicilina en amilo o acetato de butilo. De ello, transfiera la penicilina a un disolvente acuoso extrayendo con tampón fosfato.

De una mezcla de butanol y agua, cristalice la penicilina G potásica. Nuevamente, purifique la penicilina G potásica antes de su uso.