producao de antibioticos - 2
TRANSCRIPT
![Page 1: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/1.jpg)
Produção de Antibióticos
![Page 2: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/2.jpg)
� Produtos do metabolismo secundário� Inibem processo de crescimento de outros
� Importância Económica� 2000 toneladas/ano� 600 milhões de € (preço corrente a granel)
![Page 3: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/3.jpg)
Apontamento Histórico
� 1929 – descoberta da Penicilina� 1961 – 513 antibióticos� Actualmente – cerca de 8000� Líquenes, algas, animais, plantas
(+3000 substâncias com actividade antibiótica)
� 123 são produzidos por fermentação� + 50 são produzidos como compostos semisintéticos
� 3 são completamente sintéticos (cloranfenicol)
![Page 4: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/4.jpg)
Porque razão ocorre a produção destas substâncias?
� Significado ecológico?
� Papel regulador durante a diferenciação?
(funcionando como agentes inibidores temporários)
![Page 5: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/5.jpg)
Grupos microbianos que produzem antibióticos
1600Fungos
4600Actinomicetas
950Bactérias diferentes de Actinomicetas
Nº de antibióticosGrupo taxonómico
Ex: Bacillus sp.
Streptomyces
![Page 6: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/6.jpg)
Classificação de antibióticos
� Segundo:
- espectro antimicrobiano- mecanismos de acção- estirpe produtora- forma de biossintese- estrutura química
![Page 7: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/7.jpg)
Classificação de acordo com estrutura química
FosfomicinaAlifáticos
CloranfenicolAromáticos
CiclohexamideDerivados aliciclícos
MonensinaHeterociclicos com oxigénio
PolioxinasHeterociclicos com azoto
Penicilinaa.a. e peptidos
TetraciclinaQuinonas
EritromicinaLactonas macrocíclicas
EstreptomicinaContém carbohidratos
![Page 8: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/8.jpg)
Aplicações:
� Agentes terapêuticos� Antitumorais (citoestáticos)� Contra doenças das plantas� Preservantes de alimentos (ex:nisina contra
os clostridios)
� Estimulantes do crescimento animal� Ferramentas na bioquímica e biologia molecular
![Page 9: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/9.jpg)
Antibioticos β-lactâmicos
� Penicilina� Descrita por Fleming 1929
� Estudos em 1940
� Aplicação clínica 1941
� Produzida por fungos (Penicillium, Aspergillus)
![Page 10: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/10.jpg)
Antibioticos β-lactâmicos� Lábeis em meio ácido
� Inactivados pela hidrólise do anel β-lactâmico com penicilinase
� Baixa toxicidade
� Só 0,5 -2% dos pacientes desenvolve alergia
� Inibidores específicos da sintese de parede celular bacteriana (peptidoglucano)
![Page 11: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/11.jpg)
Estrutura Química
O
6 5
N4
s
2
3
1 CH3
CH3
COO-]Na+,K+
RCON
N
Radical acile
Anel β-lactamico
Anel tiazolidinico
Acido 6-aminopenicilânico (6-APA)
![Page 12: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/12.jpg)
� Se na fermentação não se adicionar precursores (os ácidos) da cadeia lateral � Penicilinas naturais
� Destes só a benzilpenicilina é útil terapeuticamente. As outras devem ser removidas durante a etapa de recuperação do produto
![Page 13: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/13.jpg)
Processo comercial
� Penicilina G �actua contra Gram +Streptococcus pyogenes, Bacillusanthracis, Treponema pallidum
� Penicilina V �menos activa
![Page 14: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/14.jpg)
Penicilinas semi sintéticas
� > estabilidade� > resistência à β-lactamase� > actividade antimicrobiana
![Page 15: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/15.jpg)
Biossintese e regulação
� L- cisteína� L- valina
A sintese de Penicilina é afectada pela [fosfato] e sofre repressão catabólicapor glucose
β-lactamico-tiazolidinico
![Page 16: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/16.jpg)
Biossintese e regulação
� L- cisteína� L- valina� Ácido α-aminoadípico
Condensação num tripéptidoδ- (L- α- aminoadipil)cisteinilvalina
O tripéptido é ciclizado e forma-se a isopenicilina-Nprimeiro composto com actividade microbiana
![Page 17: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/17.jpg)
Desenvolvimento de EstirpesObjectivos: �rendimento� Eficiência na recuperação do produto
� Original – P. notatum� 1943 – P. chrysogenum NRRL 1951� Por mutagenese – estirpe WisQ176
Linha de culturas Wisconsin(adoptada pela maior parte dos fabricantes)
![Page 18: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/18.jpg)
� Screening de mutantes� Agentes mutagénicos
� Utilização da tecnologia do DNA recombinante
+ recentementeNitritosAgentes alquilantes
Até anos 60 Raios xRadiações de λ curto
![Page 19: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/19.jpg)
Método de Produção
� Método aeróbio com velocidade de absorção volumétrica de Oxigénio de 0,4-0,8 mM/L.min
� Faixa de temperatura 25-27ºC
� Reactores agitados, com arejamento operados em “Fed-batch”(alimentação continua de várias substâncias a uma fermentação descontinua)
![Page 20: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/20.jpg)
Vantagens da operação “Fed-Batch”
� Condições de fermentação em estado quase estacionário
� Cultura em estado viável
![Page 21: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/21.jpg)
� 1) operar o fermentador evitando repressão catabólica
� 2) operar abaixo dos níveis de inibição/toxicidade por substâncias essenciais à biossintese (fonte de N e precursor)
� 3) � duração da fase de crescimento
![Page 22: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/22.jpg)
� 4) Prolongar a duração da fermentação (manter biomassa viável + tempo)
� 5) Operar a [biomassa] elevada e constante
� 6) Repor água evaporada com o arejamento da cultura
![Page 23: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/23.jpg)
Inóculo Fase de crescimento40hTd=6 h
Fase real de produçãoDe Penicilina
Alimentando o meio com diferentes componentesA fase de produção podeEstender-se até120-160h
Esporos liofilizados(óptimo 5x103/ml)Formação de agregados“pellets”
![Page 24: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/24.jpg)
Produção de Penicilina
![Page 25: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/25.jpg)
Produção de Penicilina
![Page 26: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/26.jpg)
� Meio de cultivo típico –MelaçoGorduras animaisÁgua de milhoFarinha de sojaExtracto de leveduraSoro de leiteLactose
Fonte de azoto
Fonte de azoto adicional
Fonte de carbono
![Page 27: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/27.jpg)
� Vários tampões� pH constante = 6,5� Ác. fenil-acético é adicionado como precursor (Penicilina G)
� Ác. fenoxi-acético e adicionado como precursor (Penicilina V)
![Page 28: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/28.jpg)
� Fermentação continua � problemas devido à instabilidade das estirpes
� Enzimas imobilizadas � para produção das penicilinas semi sintéticas.
� Método enzimático melhor que o químico + barato, - poluente.
![Page 29: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/29.jpg)
Isolamento da Penicilina do caldo fermentadoExtracção
Caldo fermentado Arrefecido abaixo de 10ºC
+ 0,5-1% de formol
Inactivação dos microrganismosPrevenção da degradação porβ-lactamases
Obtenção de solvente rico do qual seExtrai o antibiótico
1
2
3
![Page 30: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/30.jpg)
1 - Filtro rotativo (extractor continuo)
� O caldo é filtrado, o filtrado é lavado, � a extracção faz-se com solventes imiscíveis (acetato de butilo)
� Extracção feita em contracorrente� Extractores contínuos de vários andares
![Page 31: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/31.jpg)
2- Extractor Decantador
� Extracção directa do caldo fermentado para o solvente (acetato de butilo)
� Como há turvação é necessário um clarificador (tipo separador liquido-liquido)
![Page 32: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/32.jpg)
3- Combinação sistema de membranas com extractor continuo
� É o mais usado
![Page 33: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/33.jpg)
Cristalização
� O acetato de butilo é descorado com carvão activado � (removido por filtração)
� Adiciona-se bicarbonato de potássio� Formação de 2 fases (orgânica e aquosa)� Adição de butanol à fase aquosa� Destilação� Os cristais de Penicilina potássica retidos no evaporador-cristalizador seguem uma via de filtração, lavagem e secagem.
![Page 34: producao de antibioticos - 2](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/5571fa35497959916991949d/html5/thumbnails/34.jpg)
Produção de Estreptomicina