抗生素的制備

關(guān)于抗生素的制備第一頁，共四十頁，2022年，8月28日第二頁，共四十頁，2022年，8月28日主要內(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)工藝第三頁，共四十頁，2022年，8月28日最初定義抗生素(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和活動(dòng)，甚至殺死它種微生物的化學(xué)物質(zhì).第四頁，共四十頁，2022年，8月28日現(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)。第五頁，共四十頁，2022年，8月28日抗生素的分類按結(jié)構(gòu)分類

β-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：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。）第六頁，共四十頁，2022年，8月28日根據(jù)抗生素作用對象分廣譜抗生素：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：如阿霉素第七頁，共四十頁，2022年，8月28日抗生素的作用機(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：抗霉素第八頁，共四十頁，2022年，8月28日第九頁，共四十頁，2022年，8月28日抗生素的發(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）第十頁，共四十頁，2022年，8月28日生產(chǎn)抗生素的主要微生物第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日幾種常見抗生素的特點(diǎn)及應(yīng)用1、β-內(nèi)酰胺類抗生素（青霉素和頭孢菌素）結(jié)構(gòu)：含β-內(nèi)酰胺環(huán)（青霉素G(PenicillinG)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。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日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：對革蘭氏陽性菌、陰性菌和分枝桿菌均有活性，特別是對革蘭氏陰性菌和分枝桿菌的活性較強(qiáng)第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日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。土霉素第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日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。紅霉素第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日應(yīng)用最廣泛第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日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第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日抗生素的生產(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)法第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日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。第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日（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—麥迪紫紅素A，是美國報(bào)道的。我國新構(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。生物合成法第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日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。第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日抗生素的生產(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

提取及精制第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日菌種來源于自然界，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。第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日孢子制備孢子制備：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，才能用來制備種子第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日種子的制備目的：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)逐級擴(kuò)大培養(yǎng)或直接將孢子接入種子罐逐級放大培養(yǎng)。擴(kuò)大培養(yǎng)：級數(shù)通常為二級。第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日種子擴(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)酵罐第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日培養(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，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﹤30μg/mL。第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日發(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。第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日發(fā)酵控制發(fā)酵時(shí)間消泡（pH值）溶氧罐溫檢測指標(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?、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)生第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日發(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：去除固形物及菌體第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日預(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、絮凝法去除蛋白第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日板框過濾機(jī)鼓式真空過濾機(jī)自動(dòng)出渣離心機(jī)傾析器第三十七頁，共四十頁，202