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庆大霉素的生产工艺课件.ppt

庆大霉素的生产工艺课件

金水文库
2019-01-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《庆大霉素的生产工艺课件ppt》,可适用于医药卫生领域

氨基糖苷类庆大霉素庆大霉素一氨基糖苷类的总述二庆大霉素概述结构与性质药代动力学制备原理工艺路线工艺过程代谢调控最新成果氨基糖苷类的总述氨基糖苷类抗生素(Aminoglycosides)是由氨基糖与氨基环醇通过氧桥连接而成的苷类抗生素。有来自链霉菌的链霉素等、来自小单孢菌的庆大霉素等天然氨基糖苷类还有阿米卡星等半合成氨基糖苷类。虽然大多数抑制微生物蛋白质合成的抗生素为抑菌药但氨基糖苷类抗生素却可起到杀菌作用属静止期杀菌药。氨基糖苷类抗生素可起到杀菌作用属静止期杀菌药。其杀菌作用具有如下特点:杀菌作用呈浓度依赖性。仅对需氧菌有效尤其对需氧革兰阴性杆菌的抗菌作用强。具有明显的抗生素后效应。具有首次接触效应。在碱性环境中抗菌活性增强。庆大霉素的概述庆大霉素是中国独立自主研制成功的广谱抗生素是产生于无产阶级文化大革命中的科技成果。它开始研制于年成功鉴定在年底取名“庆大霉素”意指庆祝“九大”以及庆祝工人阶级的伟大。庆大霉素Gentamicin正泰霉素(gentamycin)系从放线菌科单孢子属发酵培养液中提得系碱性化合物是目前常用的氨基糖苷类抗生素。庆大霉素是一种氨基糖苷类抗生素,主要用于治疗细菌感染尤其是革兰氏阴性菌引起的感染。庆大霉素能与细菌核糖体s亚基结合阻断细菌蛋白质合成。庆大霉素是为数不多的热稳定性的抗生素因而广泛应用于培养基配置。庆大霉素是由绛红小单孢菌、棘孢小单孢菌等发酵产生的氨基糖苷类抗生素,是由脱氧链霉胺、绛红糖胺、加拉糖胺组成的多组分混合物,并以C族复合物为主。脱氧链霉胺分别在、位上通过苷键连接绛红糖胺和加拉糖胺,因绛红糖胺Cc上的甲基化程度不同,形成了C、C、Ca个主要组分,其结构如图所示。这个组分中,C、C、Ca的疗效和毒性互不相同:C组分毒副作用最小且不易产生耐药性,但疗效稍差C和Ca组分疗效高,但毒性较大且容易产生耐药性。性状:常用其硫酸盐为白色或类白色结晶性粉末无臭有引湿性。在水中易溶在乙醇、乙醚、丙酮或氯仿中不溶。药代动力学一功能主治对大肠杆菌、产气杆菌、克雷白杆菌、奇异变形杆菌、某些吲哚变形杆菌、绿脓杆菌、某些奈瑟菌、某些无色素沙雷杆菌和志贺菌等革兰阴性菌有抗菌作用。革兰阳性菌中金黄色葡萄球菌对该品敏感链球菌对该品耐药。厌氧菌、结核杆菌、立克次体、病毒和真菌亦对该品耐药。近年来由于该品的广泛应用耐药菌株逐渐增多绿脓杆菌、克雷白杆菌和沙雷杆菌、吲哚阳性变形杆菌对该品的耐药率甚高。对金葡菌及大肠杆菌产气杆菌奇异变形杆菌绿脓杆菌等G-菌作用较强。适用于敏感细菌所致的新生儿脓毒症、败血症、中枢神经系统感染(包括脑膜炎)、尿路生殖系统感染、呼吸道感染、胃肠道感染(包括腹膜炎)、胆道感染、皮肤、骨骼、中耳炎、鼻窦炎、软组织感染(包括烧伤)、李斯特菌病。二药物的相互作用与其他氨基糖苷类合用或先后连续应用可增加耳毒性、肾毒性以及神经肌肉阻滞作用的可能性。与神经肌肉阻滞药合用可加重神经肌肉阻滞作用。与卷曲霉素、顺铂、依他尼酸、呋塞米或万古霉素等合用或先后连续应用可增加耳毒性与肾毒性的可能性。与头孢噻吩合用可能增加肾毒性。与多粘菌素类合用或先后连续应用可增加肾毒性和神经肌肉阻滞作用。其他肾毒性及耳毒性药物均不宜与该品合用或先后连续应用以免加重肾毒性或耳毒性。三动力学肌注后吸收迅速而完全。局部冲洗或局部应用后亦可经身体表面吸收一定量。吸收后主要分布于细胞外液其中~再分布到组织中在肾皮质细胞中积蓄该品可穿过胎盘分布容积为~Lkg(~Lkg)。尿液中药物浓度高。支气管分泌物、脑脊液、蛛网膜下腔、眼组织以及房水中含药量少。蛋白结合率低或很低。肌内注射或静脉滴注后~分钟血药浓度达峰值成人肌注后的血药峰浓度(μgml)一般为按体重肌注剂量(mgkg)的倍静滴完毕后可达~μgml婴儿单次给药mgkg后可达~μgml发热或大面积烧伤患者血药浓度可能有所降低。T成人为~小时肾功能衰退者~小时。发热、贫血、严重烧伤患者或合用羧苄青霉素的患者T可能缩短但在妇科、外科及烧伤的不同患者间有很大差异。小儿T为~l小时体重轻的T较长。该品在体内不代谢经肾小球滤过排出尿中浓度可超过μgml小时内排出~。新生儿出生天以内者给药小时内排出新生儿出生~天者给药小时内排出。血液透析与腹膜透析可从血液中清除相当药量使T显著缩短。四适合症状①该品适用于绿脓杆菌、变形杆菌(吲哚阳性和阴性)、大肠杆菌、克雷伯菌属、肠杆菌属、沙雷菌属、枸橼酸杆菌属以及葡萄球菌(包括耐青霉素(G)与耐甲氧西林菌株)所致的新生儿脓毒症、败血症、中枢神经系统感染(包括脑膜炎)、尿路生殖系统感染、呼吸道感染、胃肠道感染(包括腹膜炎)、胆道感染、皮肤、骨骼、中耳炎、鼻窦炎软组织感染(包括烧伤)、李斯特菌病②该品用于绿脓杆菌或葡萄球菌所严重中枢神经系统感染时(脑膜炎、脑室炎)可同时用该品鞘内注射作为辅助治疗③该品不适用于单纯性尿路感染初治除非病原菌对其他毒性较低的抗菌药物不敏感该品对链球菌中的多数菌种(尤其D组)、肺炎球菌和厌氧菌(如类杆菌属或梭状芽胞杆菌属)无效④该品口服可用于肠道感染或结肠手术前准备也可用该品肌注合并克林霉素或甲硝唑以减少结肠手术后感染率。五使用剂量成人肌肉注射或稀释后静脉滴注一次mg(万单位)一日次间隔小时。或按体重一mgkg(以庆大霉素计下同)。每小时次或按体重一mgkg每小时次共一日。小儿按体重每日mgkg分次给药。血液透析后可根据感染严重程度成人按体重补给一次剂量mgkg小儿按体重补给mgkg。注意事项()应监测血药浓度尤其在新生儿、老年和肾功能不全的患者。庆大霉素的有效治疗浓度范围为一μgml。应避免高峰血药浓度持续在μgml以上和谷浓度超过μgml。但外科、妇科、产科或烧伤患者由于个体差异较大按计算剂量可能低于最小常用量或超过最大常用量。接受庆大霉素鞘内注射者应同时监测脑脊液内药物浓度。()不能测定血药浓度时应根据测得的肌酐清除率调整剂量。()患者应给予充足的水分以减少肾小管损害。()长期应用可能导致耐药菌过度生长。()给予首次饱和剂量(一mgkg)后有肾功能不全前庭功能或听力减退的患者所用维持量应酌减:剂量不变延长给药间隔时间或给药间期不变每次剂量减少或停用庆大霉素其维持量可按下式计算:①延长给药间期(小时)每次剂量不变(一mgkg)给药间期=患者血肌酐值(mgml)×或②减少维持剂量每小时给药一次:每次剂量=患者体重(kg)×常规用量(mgkg)患者血肌酐值(mgml)。由于庆大霉素在体内不代谢主要经尿排出因此肾功能减退的患者中可能引起药物积聚达中毒浓度。不良反应()曾有报道庆大霉素全身应用合并鞘内注射时引起腿部抽搐、皮疹、发热和全身痉挛等。庆大霉素引起肾功能减退的发生率较妥布霉素为高。大剂量用药容易导致水肿()发生率较多者有听力减退、耳鸣或耳部饱满感(耳毒性)、血尿、排尿次数显著减少或尿量减少、食欲减退、极度口渴(肾毒性)、步履不稳、眩晕(耳毒性影响前庭肾毒性)。发生率较低者有呼吸困难、嗜睡、极度软弱无力(神经肌肉阻滞或肾毒性)。()停药后如发生听力减退、耳鸣或耳部饱满感需引起注意。不良反应与卡那霉素进近似用量小时反应较轻如用量大疗程长偶见肠道菌群紊乱一旦出现即停药可恢复正常可有白细胞减少听力及肾损害个别病例口周、面部和四肢皮肤发麻眩晕,耳鸣偶有过敏性休克主要症状为呼吸道阻塞及循环障碍、半数以上病例经抢救无效而死亡故有人认为该品的最严重的不良反应为速发型过敏性休克可引起罗姆伯格氏症(闭目难立暗处和洗脸时站不稳)中毒症状。耐药机制、产生钝化酶:如磷酸化酶、腺苷化酶、乙酰化酶。、细胞膜通透性下降。、修饰靶蛋白(p蛋白)。缺乏主动转运功能:如厌氧菌对氨基糖苷类的耐药性。制备原理庆大霉素的生产是采用五级发酵形式离子交换树脂的方法进行产品的分离精制。庆大霉素产生菌绛红小单孢菌或棘孢小单孢菌经孢子制备、摇瓶菌丝培养后接入种子罐种子经过一级、二级、三级、四级扩级培养后接入发酵罐。发酵过程中控制温度、通气量、pH、补料等各项工艺参数~天发酵结束。发酵产物经阳离子交换树脂吸附、洗脱、脱色、浓缩和干燥可得庆大霉素成品。硫酸庆大霉素工艺流程工艺过程(一)菌种生产中国内常用绛红小单孢菌国外常用棘孢小单孢菌、橄揽星小单孢菌。对菌种进行诱变选育采用的方法有紫外线、离子辐射、N离子注入、微波处理、DES化学法等。另外近年来随着分子生物学技术的发展以及在微生物基因组计划的推动下国内外对放线菌的抗生素合成、调控和转运基因已经进行了大量卓有成效的研究因此通过对庆大霉素生物合成基因的克隆与转移来提高其增产是很有发展前景的。(二)孢子制备和种子培养孢子制备孢子萌发培养基():号培养基:KHP,NaCl,MgSO,葡萄糖,小麦汁号培养基:KHP,NaCl,MgSO,小麦汁号培养基:NaCl,MgSO,小麦汁孢子萌发的影响条件、pH值:当小单孢菌发酵培养基起始pH时,菌丝生长快,庆大霉素合成起步早,产抗期延长同样是天的周期,而它的发酵水平最高说明庆大霉素代谢合成最适pH值比孢子萌发pH值略高、温度的影响:温度是孢子萌发的重要条件,它影响萌发的速度和百分率菌株培养温度由→℃时,萌发率相差几倍当温度由→℃,大部份菌株发芽率达最大值,最适温度为℃、溶氧对孢子萌发的影响:溶氧对孢子萌发也是不可缺少的因素振荡培养h的萌发率相当于静止培养h的状况以相同的培养时间,前者比后者萌发率提高~振荡培养h,萌发率高达~、孢子的密度与萌发的关系:当等量培养液中接入不同量的孢子时,萌发率随着密度的增加而相应地降低这可能与斜面孢子在贮藏过程中菌丝自溶释放出某些物质浓度过大而对孢子萌发具有抑制作用有关同时存在高密度孢子萌发所需营养显得不足、生长因子对孢子萌发的影响:出对孢子萌发最有效的生化因子甘氨酸、缬氨酸、丝氨酸,经双因子组合试验,孢子萌发率最高可达,由此证明绛红色小单孢菌孢子萌发率低的主要因素可能与缺乏某些氨基酸及一些生长因素这些简单营养物质有关种子的制备实验室阶段:不用种子罐所用的设备为培养箱、摇床等实验室常见设备在工厂这些培养过程一般都在菌种室完成因此现象地将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。生产车间阶段:种子培养在种子罐里面进行一般在工程上归为发酵车间管理因此形象地称这些培养过程为生产车间阶段种子培养基一级种培养基配方原配方比例新配方比例葡萄糖淀粉蛋白胨黄豆饼粉玉米粉硝酸钾碳酸钙二级种配方原配方比例新配方比例葡萄糖淀粉蛋白胨玉米粉黄豆饼粉花生饼粉硫酸铵硫酸钙泡敌发酵培养基查阅国内外关于庆大霉素生产所用的培养基归纳起来有二十多种选择其中十二种进行研究按主次顺序排列如下:黄豆饼粉>蛋白胨>(NH)SO>淀粉>玉米粉>CaCO>鱼粉>KNO>豆油>COOL>合成消沫剂>葡萄糖。发酵培养基():葡萄糖,玉米淀粉,玉米粉,黄豆饼粉,蛋白胨,鱼粉,CaCO,(NH)SO,CClrmlpH工艺提取采用阳离子交换树脂利用离子交换法从发酵液中提取庆大霉素。最优的提取条件为:发酵液pH~吸附时间h解吸剂浓度解吸剂流速.mLmin。经HPLC测定发酵液通过离子交换法分离提取后庆大霉素纯度为.。离子交换法适用于庆大霉素发酵液的分离提取提取液纯度达到药物分析的要求。提取流程型阳离子交换树脂是一种强酸型的树脂pH对其活性基团影响不大庆大霉素是一种弱碱性的抗生素pH对其影响较大。在中性环境中它主要以三价阳离子的形式存在能与阳离子树脂进行离子交换而在碱性环境中庆大霉素以阴离子的形式存在与阳离子交换树脂的交换能力非常弱导致在碱性条件下吸附率急剧下降。而在酸性环境中主要以五价阳离子的形式存在更加稳定亲和力较强所以具有更高的离子交换能力因而在酸性条件下吸附率比较大。转速、解吸剂流速、解吸剂浓度对其阳离子交换树脂的最终提取结果也有影响代谢调控Thepromoters(aminoacids)ofbiosynthesisgentamicinwerescreenedoutbytheorthogonaldesigninthecourseofproductinggentamicinbyMicromonosporapurpureaSomeamountofglycine,lysine,tyrosine,methioninewasaddedtotheoriginalmediuminflaskandincu􀀁batedatontherotaryshakerrminforhItwaspropitioustobiosynthesizegentamicinandincreasedtheyieldofgentamicinoverthancontrolgrouptheproductionrateofgentamicinwasincreasedby。在绛红色小单孢菌(Micromonosporapurpurea)产生庆大霉素的过程中,运用正交设计筛选庆大霉素(gentamicin)生物合成促进剂氨基酸经摇瓶实验证明,在原培养基中添加一定量的甘氨酸、赖氨酸、酪氨酸、蛋氨酸,在旋转摇床上rmin培养h,有利于生物合成庆大霉素,较对照产量可增加左右,产素率提高左右添加氨基酸后其在微生物细胞内的作用机理往往可归纳为几种类型:()氨基酸脱去氨基后形成的碳骨架通过特定的代谢途径进入TCA循环,增加了TCA循环的代谢通量,从而提高了细胞的能量水平,促进了细胞生长和代谢产物合成,因此小单孢菌菌丝粗壮,细胞染色深,发酵液粘稠,缩短了生长期,提前进入产素期()由于氨基酸是一种两性离子,具有调节胞内生理pH值的功能并能促使pH最大限度地满足细胞生理功能的需要本研究证明新方法pH值明显高于原工艺,pH偏碱性更有利于绛红色小单孢菌细胞的代谢和产素()抑制或激活相关代谢途径中关键酶的活性,从而促进目的代谢产物产量的提高。大量实验说明主要是激活初级代谢途径中关键酶的活性,从而促使在整个发酵过程中细胞代谢旺盛,周期缩短,产素率得到明显提高()氨基酸通过特定代谢途径产生目的代谢途径中所需的辅酶或中间代谢物包括前体物。新方法所用的蛋氨酸(甲硫氨酸)无论对于原核细胞还是真核细胞的代谢都是重要的中间代谢物质在生物体中蛋氨酸(甲硫氨酸)是通过腺苷甲硫氨酸合成酶消耗ATP,使甲硫氨酸腺苷化而合成腺苷甲硫氨酸(SAM)SAM是生物体内最重要的甲基供体,在生命活动过程中,使细胞内许多重要物质如核酸、蛋自质、脂类、碳水化合物等首先进行甲基化,进而参与众多生化反应还有人报道蛋氨酸除了参与细胞一系列生化反应新陈代谢外,似乎还是庆大霉素的甲基供体甘氨酸、酪氨酸可能在细胞壁和细胞质膜方面起一定作用最新研究银杏叶提取物Egb对庆大霉素所致的耳毒性具有拮抗作用 银杏叶提取物是一种较强的氧自由基的清除剂具有清除氧自由基防止心脑血管老化和脂质过氧化对细胞膜损伤的作用。    庆大霉素与铁形成复合物而具有氧化还原活性该复合物在体外和完整细胞都能催化产生氧自由基进而损坏细胞导致听力下降。谢谢!

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