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Produção de Antibióticos

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by

Nuala Stock

on 18 July 2013

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Transcript of Produção de Antibióticos

Integrantes: Amanda A.
Camila C.
Cinthia N.
Luis Felipe B.
Nuala S.
Solange A.

Produção de Antibióticos
Definição
Classificação
Produção
Produção Mundial
Recuperação do Produto
Histórico
Origem

Atividade antibacteriana

Estrutura química

Espectro de ação

Mecanismo de ação

Penicilinas
Antiguidade
A cada ano são produzidos 20.000 ton.
antibióticos, destinadas à:
• medicina
• agricultura
• terapêutica animal

Atualmente a China é o maior produtor mundial de antibióticos e metade de sua produção é usada indiscriminadamente na criação de animais.

A prática adotada por criadores de porcos para estimular o crescimento dos animais e prevenir infecções leva à disseminação no ambiente de genes capazes de tornar bactérias resistentes a esses medicamentos.

A proporção de infecções por estafilococos que são resistentes a pelo menos um antibiótico comumente usado aumentou de 3 a 60 desde 1980.

Devido ao surgimento de superbactérias o desenvolvimento de novos antibióticos é cada vez mais importante.
Porém, em 40 anos, apenas 4 novas classes de antibióticos foram introduzidas no mercado.
Atualmente a Sociedade Americana de Doenças Infecciosas solicita a descoberta de 10 novas classes de antibióticos até 2020 para o combate do número cada vez maior de bactérias super resistentes.

Síntese da parede celular
Permeabilidade da membrana
Síntese protéica
Ácidos nucléicos
Antifúngicos
Anaerobicidas
Gram-positivos
Gram-negativos
Amplo espectro
Antibióticos β-lactâmicos
Mecanismo de ação
Cefalosporinas
Extração
Solventes imiscíveis com água
Caldo filtrado
O solvente mais usado é o Acetato de Butila
Sistemas contracorrente
Sistemas contínuos
Modelos de Extratores
Propriedades do solvente
Outros processos de downstream
Esporos de Penicillium notatum
Milhocina;
Farinha de soja;
Extrato de levedura.
Produção
Penicilina e Cefalosporina
Fase de crescimento
Fase de produção
pH
Princípio da extração:
misturar as fases
formação das gotas no solvente

separar as fases
Sistemas de pratos semelhante à destilação
Colunas estáticas
Colunas agitadas
Extratores Centrífugos
Imiscibilidade

Seletividade

Densidade

Facilidade de recuperação
Grau de pureza elevado




Grau de pureza intermediário
Cromatografia
permeação em gel
troca iônica
Tratamentos finais
cristalização
liofilização
Pode-se aplicar os tratamentos finais logo após a extração.
Custos de produção do antibiótico
80%

Processos de Downstream




Antibióticos de uso animal


Purificação
Curiosidades
Fermentação em submerso
Fermentação em estado sólido
empregada industrialmente
produção de metabólitos de fungos filamentosos
facilidade de manuseio, de variação de escala e de controle de parâmetros do bioprocesso
gasto energético

facilidade de purificação

facilidade nos processos de transferência de massa
excesso de água
materiais não-solúveis


suporte físico fonte de nutrientes
ausência de água
gama de produtos

contaminação

resíduos líquidos
dificuldade no controle de processo

dificuldade na amostragem

extrato concentrado
Estrutura
Biossíntese
Penicilinas Naturais
Penicilinas Biossintéticas
Penicilinas Semissintéticas
Estrutura
Biossíntese
Cefalosporina C
Cefalosporinas semissintéticas
Classificação
A estrutura básica das penicilinas é o ácido 6-aminopenicilânico (6-APA), que consiste em um anel tiazolidínico com um anel β-lactâmico condensado.
Limitações:
Inativação em meio ácido
Inativação por β-lactamases
Inativação em meio aquoso
Baixo espectro de atuação
Obtidas pela adição um precursor de cadeia lateral.
Hidrólise de Penicilina (G ou V) para formar 6-APA, que é reciclado quimicamente para produzir outro derivado da penicilina.
Obtenção de novas penicilinas:
Resistentes à inativação em meio ácido.
Resistentes à inativação pela β-lactamase.
De amplo espectro.
Latentes.
Constituída por uma cadeia lateral derivada do ácido D-α-aminoadípico condensada a um anel β-lactâmico diidrotiazínico, o ácido 7-aminocefalosporânico.
Obtida a partir de culturas de Cephalosporium sp.
Obtidas a partir do ácido 7-aminocefalosporânico (7-ACA), produto da hidrólise da cefalosporina C.
Cefalosporinas de 1ª geração:
Introduzidas nos anos 1960-70.
Espectro de atividade mais estreita que as cefalosporinas de outras gerações.
Resistentes a algumas β-lactamases.
t1/2 relativamente curto.
Cefalosporinas de 2ª geração:
Introduzidas nos meados dos anos 70 até o presente.
Espectro de atividade semelhante ao das cefalosporinas de 1ª geração, porém mais ativas contra bactérias entéricas G -.
Cefamicinas: mais resistentes à β-lactamases.
Cefalosporinas de 3ª geração:
Iniciou nos anos 80.
Espectro de atividade mais amplo (ativos contra G -).
Boa estabilidade à β-lactamases.
Alguns com atividade anti-Pseudomonas.
Menos ativos contra bactérias G +.
Cefalosporinas de 4ª geração:
Espectro de ação aumentado quando comparadas às de terceira geração.
Apresentam maior estabilidade β-lactamases transmitidas por plasmídios ou cromossomos.
Fermentação contínua
Formação de agregados "pellets"
Processo dificultado
Instabilidade das cepas
ALTERNATIVA
Sistema enche-tira
20-40% do conteúdo é retirado.
Alimentado com solução nova de nutrientes.
Aeração
0,5 - 1,0 vvm
~ 40 horas
tempo de duplicação:
6 horas
Até 160 horas
6,5 - mantido constante
Temperatura
24 - 28 °C
Selman Waksman - 1942
"Antibióticos são substâncias de origem microbiana com capacidade de inibir o crescimento ou as atividades metabólicas de bactérias e outros micro-organismos"
Atualmente...
Antibióticos
Sintéticos
Semi-sintéticos
Naturais
EGITO - 5000AEC
Medicina associada a teologia
Utilização de ervas medicinais, leite, mel,sal e cervejas associadas a invocações mágicas
Efeito positivo - hoje em dia o efeito bactericida do açucar em algumas bactérias é conhecido
NÚBIA 350-550 EC
Traços de tetraciclina em esqueletos, o que só pode ser explicado por uma dieta com alimentos que continham estes compostos
Rio Jordão
A terra das margens eram utilizadas para tratamento de infecções na pele
Hoje sabe-se que essa propriedade é oriunda da presença de actinomicetos no solo
Era Moderna
Paul Ehrlich 1854-1915
Pioneiro na coloração de Gram
"Magic bullet" - Bala mágica
"Se um composto pode identificar um micro-organismo patogênico, então um composto tóxico àquele micro-organismo pode ser utilizado com o agente de seletividade"
Junto com Alfred Bertheim e Sahachiro Hata buscou a cura para a sífilis
1909 - "Composto 606" - cura da sífilis em coelhos, com grande potencial para aplicação em humanos
Técnicas pioneiras utilizadas por Ehrlich abriram as portas para pesquisas na industria farmacêutica
"Sulfa drugs" - Sulfamidocrisoidina
Gerhard Domagk - Prêmio Nobel em 1938
Produção em massa - Resistência
Alexander Flemming 1881 - 1955
Descoberta acidental - 1928
"One sometimes finds what one is not looking for"
Problemas de purificação e estabilidade atrasaram muito a viabilidade da produção
1940 - Ernst Chain e Howard Florey
Publicação de um artigo que descrevia um processo de recuperação de quantidade suficientes para testes clinicos
Métodos pioneiros de rastreio utilizados por Flemming possuíam custos muito menores, passando a ser o método mais utilzado pela indústria e por acadêmicos
Primeiro pesquisador a atentar para uma possível resistência ao antibiótico
A descoberta destes 3 primeiros antibioticos: Salvarsan, Prontosil (sulfanamida) e Peniclina inauguraram a chamada era de ouro dos antibióticos de 1950-1970
Conclusão
Ainda há muitas pesquisas sendo desenvolvidas para a otimização dos processos de produção e recuperação de antibióticos;
A produção mundial de antibióticos cresce a cada ano;
O uso indevido e consequente aparecimento de superbactérias.
Tópicos para discussão
Prescrição médica obrigatória no momento da compra de antibióticos;
Uso indiscriminado de antibióticos na alimentação animal.
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