慶大霉素的生產工藝

氨基糖苷類

慶大霉素呂美珍裴聰趙煥平王佳佳任永成2012.5.24慶大霉素一.氨基糖苷類的總述二.慶大霉素1.概述-結構與性質2.藥代動力學3.制備原理4.工藝路線5.工藝過程6.代謝調控7.最新成果氨基糖苷類的總述氨基糖苷類抗生素（Aminoglycosides）是由氨基糖與氨基環(huán)醇通過氧橋連接而成的苷類抗生素。有來自鏈霉菌的鏈霉素等、來自小單孢菌的慶大霉素等天然氨基糖苷類，還有阿米卡星等半合成氨基糖苷類。雖然大多數抑制微生物蛋白質合成的抗生素為抑菌藥，但氨基糖苷類抗生素卻可起到殺菌作用，屬靜止期殺菌藥。

氨基糖苷類抗生素可起到殺菌作用，屬靜止期殺菌藥。其殺菌作用具有如下特點：1.殺菌作用呈濃度依賴性。2.僅對需氧菌有效，尤其對需氧革蘭陰性桿菌的抗菌作用強。3.具有明顯的抗生素后效應。4.具有首次接觸效應。5.在堿性環(huán)境中抗菌活性增強。

慶大霉素的概述慶大霉素是中國獨立自主研制成功的廣譜抗生素，是產生于無產階級文化大革命中的科技成果。它開始研制于1967年，成功鑒定在1969年底，取名“慶大霉素”，意指慶祝“九大”以及慶祝工人階級的偉大。慶大霉素[Gentamicin，正泰霉素（gentamycin）]系從放線菌科單孢子屬發(fā)酵培養(yǎng)液中提得，系堿性化合物，是目前常用的氨基糖苷類抗生素。

慶大霉素是一種氨基糖苷類抗生素,主要用于治療細菌感染，尤其是革蘭氏陰性菌引起的感染。慶大霉素能與細菌核糖體30s亞基結合，阻斷細菌蛋白質合成。慶大霉素是為數不多的熱穩(wěn)定性的抗生素，因而廣泛應用于培養(yǎng)基配置。慶大霉素是由絳紅小單孢菌、棘孢小單孢菌等發(fā)酵產生的氨基糖苷類抗生素,是由22脫氧鏈霉胺、絳紅糖胺、加拉糖胺組成的多組分混合物,并以C族復合物為主。22脫氧鏈霉胺分別在4、6位上通過苷鍵連接絳紅糖胺和加拉糖胺,因絳紅糖胺C6c上的甲基化程度不同,形成了C1、C2、C1a3個主要組分,其結構如圖所示。這3個組分中,C1、C2、C1a的療效和毒性互不相同:C1組分毒副作用最小且不易產生耐藥性,但療效稍差;C2和C1a組分療效高,但毒性較大且容易產生耐藥性。

性狀：常用其硫酸鹽，為白色或類白色結晶性粉末；無臭；有引濕性。在水中易溶，在乙醇、乙醚、丙酮或氯仿中不溶。藥代動力學一.功能主治對大腸桿菌、產氣桿菌、克雷白桿菌、奇異變形桿菌、某些吲哚變形桿菌、綠膿桿菌、某些奈瑟菌、某些無色素沙雷桿菌和志賀菌等革蘭陰性菌有抗菌作用。革蘭陽性菌中，金黃色葡萄球菌對該品敏感；鏈球菌對該品耐藥。厭氧菌、結核桿菌、立克次體、病毒和真菌亦對該品耐藥。近年來，由于該品的廣泛應用，耐藥菌株逐漸增多，綠膿桿菌、克雷白桿菌和沙雷桿菌、吲哚陽性變形桿菌對該品的耐藥率甚高。對金葡菌及大腸桿菌，產氣桿菌，奇異變形桿菌，綠膿桿菌等G－菌作用較強。適用于敏感細菌所致的新生兒膿毒癥、敗血癥、中樞神經系統(tǒng)感染（包括腦膜炎）、尿路生殖系統(tǒng)感染、呼吸道感染、胃腸道感染（包括腹膜炎）、膽道感染、皮膚、骨骼、中耳炎、鼻竇炎、軟組織感染（包括燒傷）、李斯特菌病。二.藥物的相互作用1.與其他氨基糖苷類合用或先后連續(xù)應用，可增加耳毒性、腎毒性以及神經肌肉阻滯作用的可能性。與神經肌肉阻滯藥合用，可加重神經肌肉阻滯作用。2.與卷曲霉素、順鉑、依他尼酸、呋塞米或萬古霉素等合用或先后連續(xù)應用，可增加耳毒性與腎毒性的可能性。3.與頭孢噻吩合用可能增加腎毒性。4.與多粘菌素類合用或先后連續(xù)應用，可增加腎毒性和神經肌肉阻滯作用。5.其他腎毒性及耳毒性藥物均不宜與該品合用或先后連續(xù)應用，以免加重腎毒性或耳毒性。三.動力學肌注后吸收迅速而完全。局部沖洗或局部應用后亦可經身體表面吸收一定量。吸收后主要分布于細胞外液，其中5～15%再分布到組織中，在腎皮質細胞中積蓄，該品可穿過胎盤分布容積為0.2～0.25L/kg(0.06～0.63L/kg)。尿液中藥物濃度高。支氣管分泌物、腦脊液、蛛網膜下腔、眼組織以及房水中含藥量少。蛋白結合率低或很低。肌內注射或靜脈滴注后30～60分鐘血藥濃度達峰值，成人肌注后的血藥峰濃度(μg/ml)一般為按體重肌注劑量(mg/kg)的4倍，靜滴完畢后可達4～6μg/ml，嬰兒單次給藥2.5mg/kg后可達3～6μg/ml；發(fā)熱或大面積燒傷患者，血藥濃度可能有所降低。T1/2成人為2～3小時，腎功能衰退者40～50小時。發(fā)熱、貧血、嚴重燒傷患者或合用羧芐青霉素的患者T1/2可能縮短；但在婦科、外科及燒傷的不同患者間有很大差異。小兒T1/2為5～l1.5小時，體重輕的T1/2較長。該品在體內不代謝，經腎小球濾過排出，尿中濃度可超過100μg/ml，24小時內排出50～93%。新生兒出生3天以內者，給藥12小時內排出10%；新生兒出生5～40天者給藥12小時內排出40%。血液透析與腹膜透析可從血液中清除相當藥量，使T1/2顯著縮短。

四.適合癥狀①該品適用于綠膿桿菌、變形桿菌(吲哚陽性和陰性)、大腸桿菌、克雷伯菌屬、腸桿菌屬、沙雷菌屬、枸櫞酸桿菌屬以及葡萄球菌(包括耐青霉素(G)與耐甲氧西林菌株)所致的新生兒膿毒癥、敗血癥、中樞神經系統(tǒng)感染(包括腦膜炎)、尿路生殖系統(tǒng)感染、呼吸道感染、胃腸道感染(包括腹膜炎)、膽道感染、皮膚、骨骼、中耳炎、鼻竇炎；軟組織感染(包括燒傷)、李斯特菌??；②該品用于綠膿桿菌或葡萄球菌所嚴重中樞神經系統(tǒng)感染時(腦膜炎、腦室炎)，可同時用該品鞘內注射作為輔助治療；③該品不適用于單純性尿路感染初治，除非病原菌對其他毒性較低的抗菌藥物不敏感，該品對鏈球菌中的多數菌種(尤其D組)、肺炎球菌和厭氧菌(如類桿菌屬或梭狀芽胞桿菌屬)無效；④該品口服可用于腸道感染或結腸手術前準備，也可用該品肌注合并克林霉素或甲硝唑以減少結腸手術后感染率。五.使用劑量成人肌肉注射或稀釋后靜脈滴注，一次80mg(8萬單位)，一日2—3次，間隔8小時?；虬大w重1一1.7mg/kg(以慶大霉素計，下同)。每8小時1次；或按體重0.75一1.25mg/kg，每6小時1次，共7一10日。小兒按體重每日3—5mg/kg，分2—3次給藥。血液透析后，可根據感染嚴重程度，成人按體重補給一次劑量1—1.7mg/kg；小兒按體重補給2—2.5mg/kg。

注意事項(1)應監(jiān)測血藥濃度，尤其在新生兒、老年和腎功能不全的患者。慶大霉素的有效治療濃度范圍為4一10μg/ml。應避免高峰血藥濃度持續(xù)在12μg/ml以上和谷濃度超過2μg/ml。但外科、婦科、產科或燒傷患者由于個體差異較大，按計算劑量可能低于最小常用量或超過最大常用量。接受慶大霉素鞘內注射者應同時監(jiān)測腦脊液內藥物濃度。(2)不能測定血藥濃度時，應根據測得的肌酐清除率調整劑量。(3)患者應給予充足的水分，以減少腎小管損害。(4)長期應用可能導致耐藥菌過度生長。(5)給予首次飽和劑量(1一2mg/kg)后，有腎功能不全，前庭功能或聽力減退的患者所用維持量應酌減：劑量不變，延長給藥間隔時間；或給藥間期不變，每次劑量減少或停用慶大霉素，其維持量可按下式計算：①延長給藥間期(小時)，每次劑量不變(1一2mg/kg)，給藥間期=患者血肌酐值(mg/100ml)×8或②減少維持劑量，每8小時給藥一次：每次劑量=患者體重（kg）×常規(guī)用量（mg/kg）/患者血肌酐值(mg/100ml)。由于慶大霉素在體內不代謝，主要經尿排出，因此腎功能減退的患者中可能引起藥物積聚達中毒濃度。不良反應(1)曾有報道慶大霉素全身應用合并鞘內注射時引起腿部抽搐、皮疹、發(fā)熱和全身痙攣等。慶大霉素引起腎功能減退的發(fā)生率較妥布霉素為高。大劑量用藥容易導致水腫(2)發(fā)生率較多者有聽力減退、耳鳴或耳部飽滿感(耳毒性)、血尿、排尿次數顯著減少或尿量減少、食欲減退、極度口渴(腎毒性)、步履不穩(wěn)、眩暈(耳毒性，影響前庭；腎毒性)。發(fā)生率較低者有呼吸困難、嗜睡、極度軟弱無力(神經肌肉阻滯或腎毒性)。(3)停藥后如發(fā)生聽力減退、耳鳴或耳部飽滿感，需引起注意。不良反應與卡那霉素進近似，用量小時反應較輕.如用量大，療程長，偶見腸道菌群紊亂，一旦出現即停藥，可恢復正常.可有白細胞減少，聽力及腎損害.個別病例口周、面部和四肢皮膚發(fā)麻，眩暈,耳鳴.偶有過敏性休克，主要癥狀為呼吸道阻塞及循環(huán)障礙、半數以上病例經搶救無效而死亡，故有人認為該品的最嚴重的不良反應為速發(fā)型過敏性休克.可引起羅姆伯格氏癥(閉目難立，暗處和洗臉時站不穩(wěn))中毒癥狀。耐藥機制1、產生鈍化酶：如磷酸化酶、腺苷化酶、乙?；?。2、細胞膜通透性下降。3、修飾靶蛋白（p10蛋白）。缺乏主動轉運功能：如厭氧菌對氨基糖苷類的耐藥性。制備僵原理慶大鄰霉素盯的生即產是饞采用姨五級碎發(fā)酵撿形式時，離剪子交謠換樹劣脂的布方法放進行幼產品皇的分芬離精榨制。慎慶大流霉素塘產生終菌絳掙紅小矮單孢捉菌或鍬棘孢播小單探孢菌印經孢企子制牲備、省搖瓶僵菌絲始培養(yǎng)趙后接竟入種雨子罐怒，種膏子經副過一影級、捧二級棍、三昏級、謀四級懲擴級榴培養(yǎng)照后接赴入發(fā)銷酵罐扯。發(fā)丸酵過貌程中敏控制坊溫度絹、通釋氣量明、p欲H、滔補料賊等各決項工咽藝參布數，別4~貨6天次發(fā)酵閱結束踢。發(fā)舍酵產延物經懇陽離擦子交弄換樹戚脂吸亦附、料洗脫戶、脫再色、驚濃縮乞和干右燥可郵得慶沉大霉題素成螞品。硫酸宜慶大蹈霉素筑工藝架流程工藝厭過程(一今)菌前種生產靈中國猶內常牽用絳何紅小題單孢休菌，念國外臂常用蜜棘孢毯小單都孢菌色、橄釋攬星扎小單灰孢菌嚷。對菌煌種進匯行誘籠變選線育，朋采用括的方吼法有需紫外移線、姑離子陪輻射屯、N桂離子妨注入輩、微逐波處節(jié)理、酸DE晴S化割學法島等?？妨硗怍敚陙頇?，隨負著分譜子生廳物學亞技術啞的發(fā)遼展以伏及在月微生政物基眉因組炕計劃箭的推熟動下蔬，國第內外正對放宅線菌沙的抗黃生素雖合成叼、調該控和逝轉運弄基因房誠已經枯進行喝了大妹量卓犯有成踐效的縫研究床，因辦此，劈燕通過抄對慶俗大霉卻素生暑物合吳成基表因的亭克隆壁與轉劣移來密提高周其增胳產是汁很有潮發(fā)展帥前景揉的。（二允）孢呀子制鴨備和看種子肥培養(yǎng)1.孢子煮制備孢子建萌發(fā)跨培養(yǎng)腿基(%內)同:伶1號培旅養(yǎng)基:寺K汪2H獸P4蔬0層.邁01消,Na除Cl0.錘0李5,冰M賢g佛SO農4缺0.銜0踢5,葡萄甚糖0.逼1瘦,小麥汁2.速0劍;贊2號培拋養(yǎng)基:票K2芒HP賓4庭0.憑0村1,Na汪Cl0.溜0條5,改M趙gS域O4扔0枝.轎05眠,小麥儲汁2.拘0箏;獲3號培扒養(yǎng)基:Na梳Cl0.演0絞5,Mg意SO傘4奔0.射0菜5,小麥岡汁2.矛0尺.孢子前萌發(fā)斑的影羊響條原件1、p杜H值：當小歡單孢謊菌發(fā)召酵培肌養(yǎng)基冬起始pH釘7顯.思0時,菌絲剪生長鍵快,慶大辭霉素雄合成逐起步欺早,產抗摘期延爪長.同樣秩是5天的督周期,而它皇的發(fā)鼓酵水會平最枯高.說明慶大什霉素殲代謝壺合成壯最適pH值比拍孢子謹萌發(fā)pH值略膜高.2、溫讀度的你影響共：溫度鏡是孢熟子萌芬發(fā)的耽重要暮條件,它影缸響萌噸發(fā)的趁速度徹和百脖分率.菌株右培養(yǎng)南溫度摸由30千→3倚4℃時,萌發(fā)柿率相陸差幾急倍.當溫賠度由34寒→3慨6℃定,大部鐮份菌圾株發(fā)竿芽率號達最孤大值,最適零溫度痰為36逃℃.3、溶憤氧對賞孢子工萌發(fā)工的影叫響：溶氧頌對孢雖子萌艷發(fā)也送是不詳可缺填少的膚因素.振蕩汗培養(yǎng)12尤h的萌魄發(fā)率拾相當胡于靜懂止培迷養(yǎng)17首h的狀允況.以相趙同的膀培養(yǎng)沫時間,前者投比后畝者萌副發(fā)率話提高30橫%～45印%.振蕩灑培養(yǎng)17躺h,萌發(fā)輪率高尋達41合%～60扇%靈.4、孢托子的猜密度背與萌客發(fā)的骨關系播：當等新量培匯養(yǎng)液排中接涉入不榜同量丸的孢用子時,萌發(fā)晴率隨核著密濕度的透增加伙而相歡應地囑降低.這可候能與欄斜面邪孢子屈在貯起藏過間程中驕菌絲只自溶居釋放狼出某攤些物直質濃慶度過雖大而瓜對孢拋子萌完發(fā)具詠有抑亡制作騎用有憤關.同時炒存在美高密塑度孢吳子萌捐發(fā)所經需營梳養(yǎng)顯絮得不艇足.5、生慣長因西子對膠孢子愧萌發(fā)良的影咽響：出對陳孢子菜萌發(fā)返最有孫效的喇生化辯因子捆甘氨富酸、誰纈氨私酸、失絲氨經酸,經雙碼因子沙組合獅試驗,孢子格萌發(fā)預率最墾高可合達74蔬.務2%禿,由此輕證明蔑絳紅張色小小單孢殖菌孢染子萌拌發(fā)率寄低的翁主要貫因素百可能咽與缺灶乏某僅些氨冰基酸艘及一禽些生盒長因崖素這永些簡膏單營磨養(yǎng)物負質有陶關.2.種子裕的制雨備實驗面室階箱段：不用抄種子電罐，革所用撿的設效備為牧培養(yǎng)督箱、圍搖床啞等實輩驗室盲常見升設備機，在愉工廠刷這些健培養(yǎng)專過程窮一般扶都在葉菌種匙室完蝴成，箱因此搜現象憑地將腰這些艱培養(yǎng)滲過程迅稱為笛實驗棕室階雷段的軟種子挨培養(yǎng)朽。生產福車間怒階段勁：種子年培養(yǎng)綿在種礎子罐棗里面烤進行較，一色般在即工程繳上歸管為發(fā)葬酵車棉間管沸理，坡因此抖形象山地稱坦這些做培養(yǎng)暫過程央為生賢產車同間階羅段種子小培養(yǎng)券基一級種培養(yǎng)基配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖0.150.1淀粉1.21.0蛋白胨0.30.2黃豆餅粉1.01.0玉米粉1.51.5硝酸鉀0.050.05碳酸鈣0.50.4二級種配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖1.01.0淀粉2.01.5蛋白胨0.40.3玉米粉1.81.5黃豆餅粉3.23.0花生餅粉0.40.25硫酸銨0.050.05硫酸鈣0.80.8泡敵0.0250.025發(fā)酵招培養(yǎng)喘基查閱障國內職外關鏈于慶輩大霉諷素生白產所蚊用的擁培養(yǎng)攀基，也歸納廁起來銀有二囑十多扎種，服選擇株其中渠十二要種進謝行研瘋究，撥按主傾次順趁序排頭列如牲下：功黃豆所餅粉>蛋白破胨>(窮NH悉4)消2S霧O+葉>淀粉>玉米桶粉>C杜aC賞O3考>魚粉>K域NO泥3>豆油>C鄰OO警L2冰>合成穿消沫乖劑>葡萄的糖。發(fā)酵襪培養(yǎng)琴基(主%)鈔:葡萄凍糖0.槍5擠,玉米閃淀粉5.奸5月,玉米拐粉1,黃豆德餅粉4,蛋白清胨0.吉3仰,魚粉0.鉤5更,狗Ca鉆CO倦3姜0.魄6且,游(泡NH抽4)深2墾SO漸4漫0.劈燕1手,竟C或0C傳l耀2趴8r寇/質ml討p蜻H凈7.俯2演.工藝心提取采用73啊2陽離便子交話換樹抗脂，騾利用傭離子容交換灘法從訊發(fā)酵割液中谷提取制慶大著霉素鋤。最優(yōu)扣的提匆取條帆件為:發(fā)酵很液pH憑2～3，吸焦附時弦間2就h，解置吸劑握濃度5%，解饅吸劑尼流速0．4mL/m匠in。經HP津LC測定陜，發(fā)究酵液碼通過升離子伐交換懼法分做離提莖取后旬，慶主大霉雁素純針度為92．5%。離濾子交勾換法拼適用鄉(xiāng)豐于慶勒大霉煉素發(fā)要酵液汁的分蠢離提竄取，宮提取果液純半度達幸到藥燒物分永析的陸要求盞。提取排流程73炸2型陽鎖離子獲交換圾樹脂蚊是一躍種強扶酸型紡的樹敘脂，pH對其醬活性銳基團齊影響棄不大;慶大澤霉素柳是一畝種弱流堿性醬的抗帖生素踩，pH對其住影響披較大桿。在記中性嶼環(huán)境宮中，赤它主安要以薄三價費陽離騎子的殺形式任存在來，能蔽與陽箏離子抱樹脂纏進行謎離子舅交換洗，而劣在堿申性環(huán)稠境中漢，慶執(zhí)大霉寨素以皇陰離弱子的葉形式出存在蛙，與受陽離軟子交變換樹盞脂的在交換絮能力明非常蠟弱，秒導致尤在堿軍性條預件下江吸附智率急奶劇下業(yè)降。哥而在狡酸性腸環(huán)境葵中主擺要以興五價府陽離寺子的男形式態(tài)存在萬，更不加穩(wěn)鴨定，犁親和亭力較騰強，挎所以稼具有棵更高稍的離謙子交輪換能授力，星因而院在酸道性條府件下敘吸附櫻率比炕較大戚。轉速朵、解括吸劑努流速立、解樸吸劑刃濃度古對其凡陽離甩子交湯換樹噴脂的牽最終費提取謎結果保也有嫁影響代謝母調控Th勸e平pr疲om濱ote貍rs(量amin敬oac漢id疫s)傷o去fbi門os拘ynth朝es第isge酸nt跨amic停inw拘er喊e瓶sc膛re著en旋ed括o抽ut計b勇yth陣eo寶rt壤ho馬go減na喉lde劇si版gn憶i君n門th胃e趙co決ur但se耳o鈔fpr伏od坦uc剪ti救ngge炎nt法amicin蒸b哀y姐Mic膚ro腥mon功os覽po兆rapur敞pur唐ea侵.So投me醒am示ou膜nto微fgl砌ycin贏e,掏ly多si曉ne散,伸ty拖ro伐si安ne伐,敵me敏thio屠ni去ne豬was倒a崗dd才ed豎t和o躁th子eor鏡igin軋alm虎ediu疤min漏f洲la謙sk傾a哀ndin刮cu敲欣ba丹te竄dat分3國6靈on南t嫌he虹r騎ot減ar氏y五sh省ak序er然2且20趣r疫/m分i田n委fo朗r覽96層h渠.It窮was峰p浪ro燒pit壺io沿usto肥bio籠sy悶nth乞es炎iz址ege嘴nt余amicin岸a崇nd戴i視nc矛re飛as御ed序t客he掌yie袋ldofge盈nt豈amic檔inov希er述3廢0%沫t讀ha某nco擱nt足rol話gr胞ou甲p;渠t問he穴p有ro名du濾ct投io慣n友ra存te日o濃fge熊nt記amicin質w撕a但s枕in尋cr棋ea寬se即d辣by刮4艱0%。在絳插紅色賊小單慕孢菌(Mic飄romon啟os拼por吹apur茄pu輛re衣a)產生嚴慶大牽霉素襯的過賴程中,運用皂正交新設計輔篩選聾慶大娘霉素(ge蝕nt猛amicin殖)生物梢合成茫促進友劑-氨基歲酸.經搖雪瓶實喉驗證賄明,在原趁培養(yǎng)抽基中杯添加檔一定沒量的度甘氨氧酸、柔賴氨凈酸、徹酪氨禾酸、京蛋氨俱酸,在旋宣轉搖灘床上22扇0r/拌min劍3弊6培養(yǎng)96刊h促,有利燙于生蒜物合猜成慶裳大霉鋤素,較對靠照產批量可屬增加30貴%左右,產素如率提好高40短%左右.添加硬氨基避酸后磚其在定微生告物細旅胞內豬的作淘用機站理往諸往可賞歸納壯為幾杠種類輸型:（1）氨熊基酸孫脫去偉氨基脅后形憤成的祖碳骨協(xié)架通嬸過特喝定的瓜代謝念途徑洪進入TC國A循環(huán),增加尾了TC遍A循環(huán)悠的代艘謝通粗量,從而救提高竹了細比胞的謀能量宵水平,促進極了細妥胞生睬長和碼代謝棟產物潮合成,因此脖小單椒孢菌毀菌絲彎粗壯,細胞芝染色休深,發(fā)酵吳液粘第稠,縮短光了生沫長期,提前捧進入承產素工期.（2）原由于媽氨基遮酸是階一種鮮兩性貢離子,具有襖調節(jié)蠟胞內察生理pH值的株功能阻，并魂能促壩使pH最大潤限度久地滿禿足細男胞生寸理功斤能的母需要.本研紅究證冒明新才方法pH值明處顯高盤于原掙工藝,繭pH偏堿反性更炮有利仆于絳榮紅色刮小單依孢菌校細胞塞的代軍謝和似產素.（3）受抑制響或激嫁活相跳關代楚謝途譽徑中鞭關鍵嬸酶的節(jié)活性,從而隔促進士目的屋代謝莊產物