ANTIBIOTICOSSon sustancias medicinales seguras que tienen el poder para destruir o detener el crecimiento de organismos infecciosos en el cuerpo. Los organismos pueden ser bacterias, virus, hongos, o los animales minúsculos llamados protozoos. Un grupo particular de estos agentes constituyen las drogas llamadas antibióticos, del Griego anti ("contra") y bios ("vida"). Algunos antibióticos son producidos por organismos vivientes tales como bacterias, hongos, y esporas. Otros son en parte o totalmente sintéticos es decir, producidos artificialmente. La penicilina es quizás el mejor antibiótico conocido. Su descubrimiento y su posterior desarrollo han permitido a la profesión médica tratar efectivamente muchas enfermedades infecciosas, incluyendo algunas que alguna vez amenazaron la vida.
Definición: drogas producidas por un microorganismo, que inhiben
el desarrollo o provocan la muerte de otros microorganismos.
Clasificación de antibióticos
1) Según su mecanismo de acción
BACTERICIDAS: producen la muerte de los microorganismos
responsables del proceso infeccioso. Ej: beta-lactamicos,
aminoglucosidos, rifampicina, vancomicina, fosfomicina,
quinolonas y nitrofurantoinas.
Se dividen en:
a) accion tiempo dependiente (beta lactamicos y Glucopeptidos)
destruyen las bacterias gram negativas solo cuando
la concentracion en
el lugar de la infeccion es superior a laCIMN del MO
b) Actividad bactericida concentracion dependiente: aminoglucosidos,
macrolidos, metronidazol y las fluoroquinolonas;
eliminan la bacteria cuando sus concentraciones se encuentran
muy por encima de la CIM del MO.
BACTERIOSTATICOS: inhiben el crecimiento bacteriano
aunque el microorganismo permanece viable, de forma que
al suspender el ATB puede recuperarse y volver a multiplicarse.
Ej: Tetraciclinas, cloranfenicol, macrolidos, lincosaminas,
sulfamidas y trimetoprima.
Efecto postantibiótico (PAE): es cuando la inhibicion del
crecimiento bacteriano se mantiene durante un tiempo determinado
despues de la exposicion al ATB. Esto constituye la
base para la administracion de ATB de vida media corta con
intervalos de 12 a 24 hs.
La persistencia de la accion antibacteriana mantenida tras la
exposicion al ATB y una vez que este ha desaparecido del
medio, parece que es mayor para los farmacos que inhiben
la sintesis de proteinas que para los que inhiben la sintesis de
la pared bacter
iana.PREPARACION
Naturales.
Hasta un tiempo todos los antibióticos se hacían a partir de organismos vivos. Este proceso, conocido como biosíntesis, se usa todavía en la fabricación de algunos antibióticos. Realmente los organismos son los que fabrican el antibiótico. La gente involucrada meramente provee condiciones favorables para que los organismos puedan hacer su trabajo y luego extraen la droga.
Actualmente la mayoría de los antibióticos naturales son producidos por fermentación por etapas. En este método se hacen crecer cepas de alto rendimientos de los microorganismos bajo condiciones óptimas y en un medio nutritivo, dentro de tanques de fermentación de varios miles de liítos de capacidad. Esto forma un caldo que se que se mantiene a una temperatura de 25 C ( 77 F ) y es sacudido por más de 100 horas. A continuación las cepas son retiradas del caldo de fermentación y luego se extrae el antibiótico del caldo mediante filtrado, precipitación o algún otro método de separación
Sintéticos.
Todos lo
s tipos de penicilina poseen un núcleo químico idéntico llamado anillo. La cadena química que está adjunta al anillo es diferente en cada tipo. Cambiando las moléculas de la cadena, los científicos diseñan drogas con efectos potencialmente diferentes sobre organismos diferentes. Algunas de estas drogas son útiles para tratar infecciones, algunas no lo son.Los fabricantes farmacéuticos ahora utilizan imágenes generadas por computadora de los anillos y experimentan con una variedad interminable de cadenas posibles. Los investigadores han desarrollado antibióticos con vida media larga (el período de eficacia), que permite tomar la medicación una vez en 24 horas en vez de cada pocas horas. Los antibióticos más nuevos son también más efectivos contra una gama más amplia de infecciones de lo que eran las drogas anteriores.
MEDIOS DE PREPARACION
En general el procedimiento de obtención d ellos antibióticos por métodos naturales es parecido y consisten en cultivar en gran escala el hongo productor del antibiótico en un medio de cultivo a temperatura adecuada y luego extraer la sustancia activa desarrollado en el medio por solventes especiales y evaporar el solvente y someterlo después a purificaciones sucesivas.
Se conoce dos métodos para la producción natural d ella penicilina, el método de superficie y el método de sumersión o de profundidad. En el método de superficie las esporas o cenidios de un cultivo de penicilina se desarrollan en forma de nata en la superficie, del medio de cultivo sílido, húmedo colocado en frascos planos o en bandeja, este medio puede ser por ejemplo salvado de trigo.
En el método de
Sumersión se desarrolla en un medio líquido consistente en una maceración de maíz con lactosa, colocado en tanques de fermentación en donde el medio es constantemente agitado y aireado y a una temperatura de 23 - 25 ª C; por este método se obtiene el mayor rendimiento.En ambos métodos las esporas germinas en medio nutritivo formando un micelio que excreta la penicilina vertiéndola en substrato; el micelio se separa después de un tiempo por filtración a presión y a 5ª C. La penicilina cruda obtenida se extrae ya sea por absorción con carbón activado o por extracción del mismo medio mediante solventes orgánicos no miscibles en agua . Cuando se extrae por adsorción se hace pasar el medio filtrado a través de una columna que contiene carbón activado que adsorve el antibiótico y este es luego separado del carbón por medio de un solvente apropiado (por ejemplo acetona al 80 % ) por elusión , el cuál por evaporación deja al antibiótico que se purifica, se valora y se envasa.
Cuando se extrae del medio por un solvente inmicible en agua como por ejemplo el acetato de amilo, se ajusta el pH a 2 para liberar el ácido penicílinico que es soluble en solventes orgánicos e insoluble en el agua. De este solvente orgánico se extrae la penicilina con una solución acuosa de bicarbonato de potasio o sodio a pH 7.5, formándose penicilina potásica o sódica que son solubles en agua. Esta solución acuosa de penicilina se esteriliza por filtración a través de filtros bacteriológicos se determina su potencia, se purifica por sucesivas cristalizaciones, se deseca al vac_1º y se envasa en condiciones asépticas.
ETAPAS DEL INOCULO
I. Preservación del inóculo
II. Multiplicación del inóculo
III. Cultivo de prefermentación
IV. Fermentación de producción
Etapa I: Preservación del inóculo
La preservación de las cepas de producción a lo largo de un período de tiempo largo es un requisito básico para una fermentación práctica. El objetivo no es la mera supervivencia de las cepas. Los microorganismos pueden ser mantenidos viables fácilmente a través de un período de transferencia, pero lo que debe ser preservado es su capacidad de formar el producto de interés. Las cepas superproductoras están frecuentemente dañadas en su metabolismo primario durante el proceso de selección de cepas y tales cepas frecuentemente degeneran durante las sucesivas transferencias, probablemente como resultado de mutaciones espontáneas (revertientes).
El objetivo de la preservación es, por consiguiente, mantener las cepas durante tanto tiempo como sea posible sin división celular. Las cepas maestras no deberían ser cultivadas más que una vez cada dos años controlando los niveles de actividad con cada uso. Dependiendo de la cepa, deben ser llevados a cabo periódicamente programas de selección. Las cepas de trabajo derivan de las cepas maestras. Las cepas de trabajo deben ser inspeccionadas en relación a su pureza y su capacidad de formar producto para posteriormente ser almacenadas hasta su uso.
Los distintos métodos de conservación y mantenimiento ya los hemos visto y dentro de ellos se debe seleccionar el óptimo para cada cepa.
Etapa II: Crecimiento del inóculo
El cultivo preservado se reaviva inicialmente mediante crecimiento en un cultivo líquido en agitación o en medio sólido si se requiere la formación de esporas. Las condiciones utilizadas en el cultivo inicial (composición del medio, temperatura de incubación, etc.) dependerán del proceso específico. Los tiempos normales de incubación serán, tentativamente, los que aparecen en la tabla de la transparencia.
Etapa III: Precultivo en fermentador
A fin de obtener suficiente inóculo para el fermentador de producción, deben realizarse precultivos en fermentadores más pequeños. Si un fermentador de producción se inicia con demasiado poco inóculo, el crecimiento se retrasa y la velocidad de formación del producto puede ser insatisfactoria. La concentración óptima del inóculo para el fermentador de producción determina el número de etapas del precultivo de fermentación que son necesarias. En general se requieren las siguientes concentraciones de inóculo:
Actinomicetos...........5 - 10 %
Otras Bacterias..........0,1 - 3,0 %
Hongos..................5 - 10 %
A veces el medio de cultivo de producción se utiliza en la última etapa de formación del inóculo a fin de inducir la formación del producto.
Etapa IV: Fermentación de producción
Dependiendo de la fermentación se utilizan biorreactores de distinto tamaño y no puede darse un esquema general para la inoculación de un fermentador de producción. En la tabla de la transparencia se dan los tamaños de varios fermentadores de producción en uso real.
ETAPAS DE PRODUCCION
En los primeros tiempos de la Microbiología Industrial las técnicas utilizadas en la recuperación de productos (extracción, destilación, diálisis, cristalización, precipitación, desecación) se tomaron más o menos directamente de la ingeniería química sin más que un intento aproximado para adaptarlas a los materiales biológicos. Sin embargo, gradualmente se comprendió que había que perfeccionar procesos específicos de purificación para materiales biológicos ya que los bioproductos son frecuentemente compuestos muy lábiles cuyas estructuras activas pueden sobrevivir solamente bajo condiciones definidas y limitadas de pH, temperatura, fuerza iónica, etc. También resultó claro que no existe una operación única, ideal o universal, ni siquiera secuencias de operaciones que puedan ser recomendadas; las operaciones individuales unitarias deben ser combinadas de la forma más adecuada para cada problema particular.
En muchos casos la primera etapa, al final de una fermentación, es la separación de los sólidos del líquido que casi siempre es acuoso. El propio microorganismo puede ser el producto final deseado, sin embargo, en la mayor parte de los procesos a gran escala el producto deseado es un metabolito que está presente intra o extracelularmente. Ejemplos de metabolitos intracelulares incluyen a los ácidos nucleicos, las vitaminas, enzimas y ciertos antibióticos como la griseofulvina. Ejemplos de metabolitos extracelulares incluyen a los aminoácidos, el ácido cítrico, alcohol, algunos enzimas (amilasas y proteasas) y la mayor parte de los antibióticos (penicilina, estreptomicina). En unos pocos casos se encuentran metabolitos tanto en las células como en el filtrado del cultivo (vitamina B12).
Si el metabolito que se va a aislar es intracelular, éste debe ser liberado de las células antes de proceder a las siguientes etapas. Una vez el metabolito ha sido separado de las células, la selección de etapas adicionales de purificación dependerá del producto deseado. La transparencia resume varios procesos de purificación, ordenados de acuerdo con los principios de separación para partículas de varios tamaños, peso, carga, etc. Las últimas etapas en la recuperación implican precipitación, cristalización y/o desecación.
