БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006
Частина ІІ. Спеціальні біотехнології
РОЗДІЛ 11. БІОТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА АНТИБІОТИКІВ
11.2. МОДИФІКАЦІЯ β-ЛАКТАМНИХ АНТИБІОТИКІВ
11.2.1.Одержання 6-амінопеніциланової кислоти (6-АПК)
Це ключовий продукт синтезу нових пеніцилінів. Похідними 6-АПК є напівсинтетичні пеніциліни. Одержують їх шляхом гідролізу бензилпеніциліну (пеніциліну G). Оброблений ферментом пеніцилінамідазою, продуцентом якого є спеціальний бактеріальний штам E. coli, пеніцилін G в результаті вибіркового видалення з молекули бензильної групи при 37 оС у водному середовищі перетворюється на 6-амінопеніциланову кислоту.
Другим компонентом, який утворюється в процесі гідролізу, є фенілоцтова кислота:
На ранніх етапах (1976 р.) 6-АПК одержували шляхом обробки бензилпеніциліну бактеріальною масою E.coli, тобто інтактними клітинами, які містять фермент пеніцилінамідазу, що без побічних реакцій розщеплював саме той амідний зв’язок, необхідний для утворення 6-АПК.
В результаті використання іммобілізованих бактеріальних клітин (E.coli), які містять пеніцилінамідазу, а потім і самої іммобілізованої пеніцилінамідази, значно підвищилася продуктивність і економічність промислового процесу одержання 6-АПК. У 1975 р. процес одержання 6-АПК з використанням іммобілізованої пеніцилінамідази впроваджено у тодішньому Радянському Союзі, і це було першим процесом інженерної ензимології.
В кожній країні іммобілізацію проводять різними шляхами. Італійська компанія використовує іммобілізовану пеніцилінамідазу шляхом включення ферменту в порожнисті нитки триацетату целюлози, що забезпечує загальний вихід 6-АПК на рівні 85 % з чистотою 96 %. За технологією японської компанії «Танабе Сейяку» використовуються іммобілізовані в поліакриламідному гелі цілі бактеріальні клітини (з часом напівінактивації 42 доби при 30 оС або 17 діб при 40 оС). Загальний вихід 6-АПК - приблизно 80 %У колишньому СРСР весь об’єм 6-АПК вироблявся за допомогою пеніцилінамідази, іммобілізованої включенням у полі- акриламідний гель, модифікований глутаровим альдегідом.
Отримана 6-АПК має слабку антибактеріальну активність і не використовується самостійно як лікувальний засіб. Однак ядро 6-АПК є зручною основою для модифікацій, в результаті яких при приєднанні бічних груп антибактеріальна активність препарату значно підвищується. Наприклад, при заміні бічних груп дістають метицилін, стійкий проти інактиваційної дії бактеріальних ферментів, а також ампіцилін, який діє на грампозитивні бактерії.
На сьогодні в різних країнах виробляють біосинтетичні (за допомогою Penicillium notatum або Р. chrysogenum) антибіотики і на їх основі напівсинтетичні антибіотики β-лактами (табл. 11.2).
Таблиця 11.2.
Природні і напівсинтетичні пеніциліни
(Єлінов Н.П., 1995)
З пеніциліну G можна одержати 6-АПК і хімічним шляхом, вдаючись до багатостадійних хімічних перетворень при досить жорстких умовах (низька температура, наявність певних розчинників і видалення із середовища, де відбувається реакція, навіть слідів вологи). Через складність хімічного методу перевагу надають ферментативному, який, крім того, має менше етапів.