Способи отримання антибіотиків

Існують три способи отримання антибіотиків.

Біологічний синтез. Для отримання антибіотиків цим способом використовують високопродуктивні штами мікроорганізмів і спеціальні поживні середовища, на яких їх вирощують. За допомогою біологічного синтезу отримують, наприклад, пеніцилін [11].

До теперішнього часу виділено і описано більше 5000 антибіотиків.

Приблизно 50 % відомих антибіотиків синтезуються штамами, належними до актиноміцетів, головним чином до одного з родів - роду Streptomyces. Велике число антибіотиків є продуктами життєдіяльності інших бактерій, але серед цих антибіотиків лише небагато знайшли практичне застосування. Майже усі антибіотики бактерійного походження по хімічній природі являються пептидними. Серед бактерій-продуцентів слід виділити спорооутворюючі бактерії Bacillus subtilis, які здатні утворювати близько 70 різних поліпептидних антибіотиків, Вacillus polymyxa - 20 антибіотиків, які відносяться до сімейства полімиксинових, Bacillus brevis - 23 антибіотики. Антибіотики продукуються також багатьма видами плісневих грибів.

Здатність до синтезу антибіотиків не являється строго специфічною ознакою. Один і той же антибіотик може утворюватися мікроорганізмами, що відносяться до різних видів, родів і навіть порядків. Крім того, штами, що належать до одного виду, можуть синтезувати різні антибіотики. Проте, як правило, чим далі знаходяться друг від друга організми в таксономічному відношенні, тим менше вірогідність, що вони синтезують один і той же тип антибіотика [10].

Хімічний синтез. Після вивчення структури деяких природних антибіотиків стало можливим їх отримання шляхом хімічного синтезу. Одним з перших препаратів, отриманих таким методом, був левоміцетін. Крім того, за допомогою цього методу створені усі синтетичні антибіотики.

Комбінований метод. Цей метод представляє собою поєднання двох попередніх: за допомогою біологічного синтезу отримують антибіотик, виділяють з нього так зване ядро (наприклад, 6-амінопеніцилланову кислоту з пеніциліну) і хімічним шляхом додають до нього різні радикали. Антибіотики, отримані за допомогою цього методу, називаються напівсинтетичними. Наприклад, напівсинтетичними пеніцилінами є оксацилін, азлоцилін. Широко використовуються напівсинтетичні цефалоспоріни, тетрациклін та ін. Доброю ознакою напівсинтетичних антибіотиків є чутливість до них стійких до природних антибіотиків мікроорганізмів. Крім того, це найбільш економічно вигідний засіб виробництва антибіотиків: з одного природного антибіотика, вартість отримання якого дуже висока, можна створити приблизно 100 напівсинтетичних препаратів з різними властивостями [11].

Виробництво антибіотиків

Антибіотики були першими мікробними метаболитами - продуктами промислового виробництва, які не є основними кінцевими продуктами метаболізму. Їх вихід, розрахований виходячи з кількості перетвореного основного джерела вуглецю в антибіотик, низький, і на процес сильно впливають склад середовища і інші умови культивування. Усе це змусило робити інтенсивні дослідження, спрямовані на підвищення продуктивності процесу. Особливо успішним виявився в цьому плані генетичний відбір. Штам Penicillinum chrysogenum дикого типу, спочатку використовуваний для виробництва пеніциліну, давав приблизно 0,1 г пеніциліну на 1 л культури. Був відібраний мутант, який за тих же умов давл 8 г на 1 л, тобто вихід збільшився в 80 разів.

Синтез антибіотиків починається тільки після майже повного припинення росту мікроорганізмів, що продукують їх.

Антибіотики отримують за допомогою методів глибинного культивування в глибоких ферментерах з нержавіючої сталі, вміст яких інтенсивно аерують і перемішують.

Іноді антибіотики піддають наступній хімічній модифікації. Один з прикладів - хімічне заміщення ацильної групи природних пеніцилінів з утворенням різноманітних напівсинтетичних пеніцилінів. Ще один приклад - каталітичне відщеплення хлористого водню від хлортетрацикліна з утворенням більш активного з'єднання тетрацикліну [14].