Антибиотики - Ивановский фармацевтический колледж

Ивановский
фармацевтический колледж
Творческая работа по
фармацевтической химии




Студенты группы 4-3 подготовили презентацию лекции
по фармацевтической химии на тему «Антибиотики»
для дальнейшего ее использования в учебном процессе.
В работе приняли участие студенты: Бурылина С.,
Земскова А., Лабутина А., Орлеанова Н., Пантелеева Н.,
Перфилова О.
Руководителями работы являются преподаватели
Зубарева С.В.и Куратова О.В.
Студенты выражают благодарность Груздевой Т.В. за
помощь в выполнении работы.
2011 – 2012
Антибиотики
Антибиотики
 Это
вещества,синтезируемые
некоторыми микроорганизмами,а
также продукты их химической
модификации,которые способны
подавлять рост других
микроорганизмов,а также вирусов и
клеток.
Антибиотики
гетероциклической
структуры
Антибиотики применяют в качестве
а/бактериального (бактерицидного)
средства.
 Активны в отношении большинства
грамм»+» и грамм»-» микроорганизмов,
кишечной палочки.
 Применяются при сепсисе,
эндокардите, инфекции ВДП,
мочеполовой системы, кожи и мягких
тканей.

В молекуле цефалоспаринов
В-лактамное кольцо
конденсировано с 6-членным
тиазиновым циклом:
 R2-C-N
O
S
CH2-R1
O
N
COOH
1 ПОКОЛЕНИЕ
2 ПОКОЛЕНИЕ
ЦЕФАЛОРИДИН
ЦЕФРАДИН
ЦЕФАЗОЛИН
ЦЕФАКЛОР
ЦЕФАДРОКСИЛ
ЦЕФУРОКСИМ
ЦЕФАКЛОР
ЦЕФСУЛОДИН
3 ПОКОЛЕНИЕ
4 ПОКОЛЕНИЕ

ЦЕФОТАКСИМ
ЦЕФОПЕРАЗОЛ
ЦЕФТАЗИДИН


ЦЕФПИРОН
ЦЕФИПИМ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПОКОЛЕНИЙ
1 поколение
ОСОБЕННОСТЬ –
ВЫСОКАЯ АКТИВНОСТЬ
СТАФИЛОКОККОВ,ГОНОКО
ККОВ,СТРЕПТОКОККОВ.
2 ПОКОЛЕНИЕ
ВЫСОКАЯ АКТИВНОСТЬ В
ОТНОШЕНИИ
ПЕНИЦИЛЛОУСТОЙЧИВЫХ
ШТАММОВ
3 ПОКОЛЕНИЕ
БОЛЕЕ ШИРОКИЙ СПЕКТР
ДЕЙСТВИЯ, БОЛЬШАЯ
АКТИВНОСТЬЮ В
ОТНОШЕНИИ ГР.»-»
БАКТЕРИЙ,
ИНГИБИРУЮЩЕЕ
ДЕЙСТВИЕ НА ПРОДУКТЫ
ПИНИЦИЛЛИНАЗ
4 ПОКОЛЕНИЕ
УСТОЙЧИВ К ВЛАКТОНАЗАМ.ВЫСОКАЯ
АКТИВНОСТЬ НА ВСЕ
АНАЭРОБЫ.В ОТНОШЕНИИ
ГР.»+» М/О МЕНЕЕ
АКТИВНЫ.
1)ЦЕФАЛОСПАРИН СФЕРМЕНТАТИВНЫМ ПУТЕМ;
ЕГО АКТИВНОСТЬ НЕ ВЕЛИКА И
ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ОН НЕ НАШЕЛ.
2)ЦЕФАЛОТИН,ЦЕФАЛЕКСИНПОЛУСИНТЕТИЧЕСКИЕ
ЦЕФАЛОСПАРИНЫ
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ
ЦЕФАЛОТИНА
О
Н
1)
(СН3)2-С-N
S
O-C-CH3 NaOCL,HC
OOH
СН
N
O
Н2N
O
COOH
COOH
N
HOOC
S
O
O-C-CH3
O
N
O
COOH

H2O
H2N
S
O
O-C-CH3
O
O
N
O
COOH
HOOC
иминолоктон
Иминолактон легко гидролизуется до 7-аминоцефалоспариновой кислоты
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОДЛИННОСТИ



Цефалексин
реакция с нингидрином или по реакции
комплексообразования с ионами меди(2)
при действии смеси 80% серной к-ты и 1%
азотной можно наблюдать желтое
окрашивание
цефалотина(натриевой соли)
при действии смеси 80% серной к-ты и 1%
азотной можно наблюдать оливкозеленое;переходящее в красно-коричневое.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
 Метод
Йодометрии после
щелочного гидролиза.
ЧИСТОТА
 Присутствие примесей и остаточных
количеств растворителей
ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРЕПАРАТОВ
ЦЕФАЛОСПОРИН С
ЦЕФАЛЕКСИН
БЕЛЫЙ ИЛИ СЛЕГКА С
 Для лечебных целей не 
ЖЕЛТОВАТЫМ ОТТЕНКОМ
используется в связи с
КРИСТАЛИЧЕСКИЙ
низкой активности.
ПОРОШОК С ХАРАКТЕРНЫМ
ЦЕФАЛОТИН(В ВИДЕ
ЗАПАХОМ .МАЛО
НАТРИЕВОЙ СОЛИ)
РАСТВОРИМ В
ВОДЕ,ПРАКТИЧЕСКИ НЕ
 ФЛАКОНЫ ПО 1,0
РАСТВОРИМ В
НАЗНАЧАЮТ В\М;В\В
ЭТАНОЛЕ,ХЛОРОФОРМЕ И
БЕЛЫЙ КРИСТАЛИЧ.
ЭФИРЕ.
КАПСУЛЫ ПО 0,25;ТАБ. ПО 0.5
ПОРОШОК, ПОЧТИ НЕ
РАСТВОРИМ В ВОДЕ.
ХРАНЕНИЕ
СП.Б,В СУХОМ,ЗАЩИЩЕННОМ
ОТ МЕСТА МЕСТЕ.ПРИ
КОМНАНТНОЙ
ТЕМПЕРАТУРЕ.
Антибиотикимакролиды
Введение
В последние годы появились более
эффективные полусинтетические
антибиотики-макролиды : эритромицин ,
рокситримицин ,азитромицин.
Они характеризуются широким спектром
антибактериальной активности и
улучшенными фармококинетическими
характеристиками, хорошо всасываются в
кровь, где их концентрация сохраняется
постоянной длительное время. Это
позволяет уменьшить длительность
лечения и частоту побочных явлений.
Основной химический структуры всех
макролидов является лактонное кольцо
разное по величине у различных
антибиотиков.
История
Первый антибиотик-макролид, вошедший в
медицинскую практику – эритромицин
содержит 14-членное лактонное кольцо(13
углеродных атомов и один атом
кислорода): останавливает рост и
развитие(бактериостатический эффект)
большинства грам-положительных,
некоторых грам-отрицательных бактерий
и некоторых микроорганизмов.
Устойчивость к эритромицину
развивается быстро. Наблюдается
перекрестная устойчивость к другим
антибиотикам-макролидам.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДЛИНОСТИ
 Для
определения подлинности
снимают ИК-спектор
раствора,содержащего 50г.
Эритромицина в 1 мл
хлороформа (USP). Спектор
сравнивают со спектором
стандартного образца
сравнения.Перед
приготовлением раствора ЛС
высушивают под вакуумом (5мм
рт.ст) при 60 С в течение 3ч.
ИСПЫТАНИЕ НА ЧИСТОТУ
 Содержание
тиацианатов SCN
не должно превышать
0.3%.Эритромицин должен
содержать не более 3%
енольного эфира
эритромицина,не более 12%
эритромицина В, не более 5%
эритромицина С.Сумма
эритромицина А, В и С в расчете
на безводное вещество должна
составлять не менее85,0%100.5%
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
 Содержание
эритромицина и
всех родственных веществ в
препарате осуществляют
методом жидкостной
хроматографии относительно
стандартных образцов
сравнения.
антибиотики



1 поколение: Стрептомицин,
Неомицин, Канамицин
2 поколение: Гентамицин
3 поколение: Тобрамицин,
Амикацин.


Эта группа антибиотиков
объединяет биологически
активные соединения,
содержащие в молекулах
гликозидные связи.
Стрептомицин был открыт
Ваксмоном (США) в 1944 году




Образует комплексы с солями
некоторых металлов(2 вал)
Являсь основанием, образует
соли как с минеральными, так и
органическими кислотами.
Высоко гидрофильны
Обладают большой стойкостью.


Подавляет рост некоторых
болезнетворных
м/о(туберкулез, брюшной тиф,
бруцеллез, туляремия)
Описание: порошок или
пористая масса белого цвета
и слегка горького вкуса, легко
растворим в воде, практически
нерастворим в органических
растворителях. Легко
разрушается под действием
кислот и щелочей при
нагревании.
подлинность


Реакция на сульфат ион
Мальтольная пробафиолетовое окрашивание
Чистота



Растворы должны быть
бесцветны и прозрачны
Проводятся испытания на
токсичность,стерильност
ь и пирогенность
Не должно быть веществ
гистамингоподобного
действия.
Форма выпуска



Флаконы с концентрацией 90110%ЕД
Дозы и хранение
ВРД в/м 1,0, ВСД 2,0
Хранится по списку Б в сухом
помещении,при температуре
не выше 25 С.
Структурная формула
Н
О
Н3С
H
Н
O
СН
OH
O
HOCH2OH
H
H H3C N
H
OH H
Н
ОН
ОН
Н
ОН
Н
Н
HO
Н NH
Н
H2C C NH
N
H
C
NH2
NH
Левомицетин(хлорамфеникол)
Laevomycetinum(Chloramphenicolu
m)
 D-(-)-трео-l-n-нитрофенил-2-дихлор
ацетиламинопропандиол-1,3
C11H12Cl2N2O5
 Представляет собой белый или белый со слабым
желтовато-зеленоватым оттенком
кристаллический порошок без запаха ,горького
вкуса.
 Мало растворим в воде ,легко – в этиловом
спирте ,нерастворим в хлороформе.
Определение подлиности
 С раствором гидроксида натрия при нагревании
появляется сначала желтое окрашивание ,переходящее
при дальнейшем нагревании в красно-оранжевое .При
кипячении раствора окраска усиливается, выпадает
осадок кирпично-красного цвета, ощущается запах
аммиака.
 Реакция образования азокрасителя
Образуется
азокраситель
красного цвета
Подлинность левомицетина может быть
определена физико-химическими методами:
методом инфракрасной спектрометрии или
хроматографически.
 Определение примесей
Хлорамфеникол, используемый для
приготовления инъекционных форм, должен
быть протестирован на содержание
бактериальных эндотоксинов.
Количественное определение
 ГФ рекомендует проверять содержание
левомицетина в препарате методом
нитритометрии после восстановления(при
нагревании)нитрогруппы цинковой пылью в
присутствии хлороводородной кислоты.
 Предложены и другие методы определения,
основанные на химических свойствах
препарата: броматометрии( бромируется
ароматическое ядро) , фотоколориметрии
(основана на образовании азокрасителей после
восстановления нитрогруппы), аргентометрии
(определение хлорид-иона после щелочного
гидролиза)
 Из физико-химических методов могут быть
использованы спектрофотометрия и
поляриметрия.
Применение
 Левомицетин применяется при лечении
брюшного тифа и паратифов,
дизентерии, бруцеллёза, коклюша,
туляремии, гонореи, сыпного тифа и
других заболеваний, вызываемых
вирусами.
 При длительном применении
левомицетина могут возникнуть
грибковые поражения кожи и слизистых
оболочек рта, зева(кандидамикоз) ,кожные
сыпи, дерматиты.
 Назначают Левомицетин внутрь.
Выпускается в порошке, таблетках,
покрытых оболочкой , капсулах, в виде
свечей и 1%мази
 ВЫСШАЯ РАЗОВАЯ ДОЗА ВНУТРЬ-1Г.
Хранение
 Хранится препарат по списку Б в
хорошо укупоренных банках
оранжевого стекла.
 Недостатком левомицетина
является его горький вкус, что
ограничивает его применение,
например в детской практике.
Это отрицательное свойство
левомицетина можно устранить
преобразованием антибиотика в
различные эфиры. Получены
эфиры левомицетина с угольной,
серной, пальмитиновой,
стеариновой, янтарной и другими
кислотами.
 Из них применяется в медицине и
Левомицетина стеарат
(Laevomycetini stearas)
C29H46Cl2N2O6
 Представляет собой белый с
желтоватым оттенком порошок.
 Нерастворим в воде, трудно
растворим в этиловом спирте,
легко- в хлороформе и ацетоне,
при этом растворы
левомицетина стеарата во всех
Определение подлинности
 Левомицетину стеарату
присущи все реакции,
характерные для левомицетина.
 Отличной реакцией является
образование маслянистых
капель стеариновой кислоты,
выделяющиеся при гидролизе
после нагревания препарата с
концентрированной
хлороводородной кислотой. При
охлаждении реакционной смеси
масляные капли стеариновой
кислоты на поверхности
жидкости затвердевают.
Количественное определение
 Содержание левомицетина
стеарата определяют
спектрофотометрически
(фармакопейный метод)
 Применение: показания к
применению препарата те же, что и
для левомицетина.
Антибиотический эффект
препарата обусловлен активным
левомицетином, который
освобождается из эфира
вследствие ферментативного
гидролиза в пищеварительном
тракте после приёма его внутрь.
 Препарат дает побочные
эффекты, аналогичные
АНТИБИОТИКИ
ТЕТРАЦИКЛИНЫ
22.05.2014
39
КЛАССИФИКАЦИЯ
• 1. пок. Окситетрациклин,
метациклин, доксициклин,
тетрациклин.
• 2. пок. Метациклин, доксициклин.
22.05.2014
40
Немного истории
22.05.2014
Первый представитель данной
группы антибиотиков –
хлортетрациклин выделен в
1945 г. из культуральной
жидкости. В 1949 г. Выделен
второй тетрациклиновый
антибиотик – окситетрациклин.
В медицинской практике его
начали использовать уже в 1950
г. Тетрациклин получен в 1952 г.
41
Антимикробное действие
Тетрациклины являются антибиотиками широкого
спектра действия. Высокоактивны in vitro в
отношении большого числа грамположительных и
грамотрицательных микробов, спирохет, риккетсий,
хламидий. В высоких концентрациях действуют на
некоторые простейшии. Мало или совсем не активны
в отношении Proteus,а также большинства грибов и
вирусов. Недостаточно активны в отношении
кислотоустойчивых бактерий. По активности в
отношении грамположительных микробов уступают
пенициллину и примерно равны левомицетину.
22.05.2014
42
Механизм действия
В основе антибактериального действия
тетрациклинов лежит подавление белкового
синтеза. Подобно пинициллину и
стрептомицину, тетрациклины адсорбируются
микробной клеткой, нарушая ее проницаемость.
В концентрациях, в 10 раз превышающих
бактериостатические, они обладают
способностью тормозить синтез мукопептида
клеточной стенки.
22.05.2014
43
Тетрациклин-Tetraciklinum
ОН CH3 N
СН3
Н
22.05.2014
О
ОН
ОН О
CH3
ОН
С
О
NH2
44
Описание
Кристаллический порошок желтого
цвета, без запаха, горького вкуса
Растворимость
Растворим в воде (10,9 мг/мл при 28),
почти нерастворим в ацетоне и
хлороформе.
Показание к применению
При лечении заболеваний,
вызываемых чувствительными к
нему возбудителями: ангины,
бронхита, гнойного плеврита,
пневмонии.
Подлинность
 При действии концентрированной
серной кислоты на тетрациклины
образуются продукты пурпурнокрасного цвета.
 Для идентификации тетрациклинов
возможно использование их
флуоресцирующей способности в
УФ области спектра.
Чистота
Содержание тяжелых металлов не
должно превышать
0,005%.Содержание некоторых
родственных примесей определяют
хроматографическим методом, не
более 2%.
Количественное определение
Практически все методы, для
описания тетрациклинов могут
применяться для их
количественного определения.
Дозировка
 Взрослым внутрь 1,2г/сут. В 4
приема, т.е. по 3-5 таблеток по 0,1
4 раза в день за 1-1,5 часа до еды.
 Детям старше 8 лет внутрь 20-40
мг/кг/сутки разделить на 4 приема.
Способы
получения.Стандартизация.
Методы
анализа.
Пенициллины.
Темы для обсуждения
1. Способы получения антибиотиков.
2. Стандартизация.
3. Методы анализа антибиотиков.
4. Антибиотики с азетидиновым ядром (βлактамиды).
Пенициллины.
Высокая эффективность антибиотиков
как лекарственных средств, огромные
масштабы их применения в медицине и
ветеринарии, в различных отраслях
сельского хозяйства, в пищевой и консервной
промышленности способствовали созданию
особой отрасли производства –
промышленности антибиотиков.
Более половины известных
антибиотиков продуцируют лучистые
грибы рода Streptomyces –
актиномицеты (стрептомицеты). К этой
группе относятся стрептомицин и другие
антибиотики - гликозиды (неомицины,
канамицины), тетрациклины,
левомицетин, антибиотики - макролиды
(эритромицин, олеандомицин) и
анзамицины (рифамицин), полиеновые
антибиотики (нистатин) и другие.
Другим важным продуцентом
являются лучистые (плесневые) грибы –
различные виды рода Penicillium.
Они осуществляют биосинтез
пенициллинов, а также некоторых
противоопухолевых и
противовирусных антибиотиков.
Бактерии, главным образом
рода Bacillus, продуцируют
большинство антибиотиков –
полипептидов. Они, как правило,
высокотоксичны, но некоторые из
них применяют в медицине
(грамицин, полимиксин и другие).
Известна небольшая группа
антибиотиков, образуемая
лишайниками, водорослями и
другими низшими растениями.
Способы получения
антибиотиков можно
разделить на три основные
группы.
I.
Микробиологический синтез на основе
плесневых или лучистых грибов. Этим
способом получают антибиотики
тетрациклинового ряда, природные
пенициллины, антибиотики – гликозиды,
макролиды и другие.
Химический синтез из простых
органических веществ. Его
используют для получения
антибиотиков, имеющих несложную
химическую структуру (левомицетин
и его производные).
III. Сочетание микробиологического и
химического синтеза. На основе
трансформации молекул природных
антибиотиков получают
полусинтетические антибиотики
(полусинтетические пенициллины,
цефалоспорины, тетрациклины и
другие).
II.
Биосинтез выполняют в
специальных аппаратах – ферментерах
вместимостью в несколько десятков
тысяч литров. Ферментацию проводят
«глубинным способом», который
заключается в том. Что рост плесени и
образование антибиотика происходит по
всей толще ферментационной массы.
Каждый из микроорганизмов требует
специальных условий ферментации:
температуры, подачи воздуха (аэрации),
определенной продолжительности
процесса.
Получение антибиотиков с помощью
микробиологического синтеза включает
такие основные этапы, как изыскание
высокопроизводительных штаммов
продуцентов, подбор питательных сред,
процесс ферментации, выделение и
очистку антибиотика.
Для производства антибиотиков очень
важно изыскание
высокопроизводительных штаммов
микроорганизмов – «антагонистов»,
которые образуют вещества,
бактериостатически действующие на
болезнетворные микробы.
Отобранные наиболее активные
образцы подвергают селекции. Чаще
всего используют искусственную
мутацию, действуя на природный
продуцент различными физическими
факторами (ультрафиолетовым,
рентгеновским излучением, быстрыми
нейтронами) или химическими
веществами. В результате воздействия
этими мутагенами можно получить
штамм, который продуцирует в десятки
раз больше антибиотика, чем исходный
(природный).
Для обеспечения
жизнедеятельности микроорганизма и
максимального накопления антибиотика
необходимы специальные питательные
среды. Регулируя качественный и
количественный состав ингредиентов
питательных сред, можно существенно
влиять на выход антибиотика.
Питательные среды вначале подают в
посевные аппараты (через установки
непрерывной стерилизации). Здесь
происходит выращивание культур.
Затем смесь культуры и питательной
среды перемещают в ферментер, где
происходит процесс биосинтеза.
В ферментер добавляют также
пеногасители во избежание
образования пены при аэрации.
Антибиотики выделяют из
культуральной жидкости осаждением, с
помощью адсорбционной или
ионообменной хроматографии,
экстракцией различными органическими
растворителями или при различных
значениях pH среды. Очистку
антибиотика-сырца осуществляют
хроматографическим методом или
противоточной экстракцией с
последующей перекристаллизацией.
После выделения антибиотика
проводят испытания его чистоты. Для
этого определяют его элементарный
состав, физико-химические константы
(температуру плавления, молекулярную
массу, адсорбцию в видимой, УФ – и ИК
– областях спектра, удельное
вращение). Выделенный
кристаллический антибиотик подвергают
тщательному химическому и
биологическому контролю. Исследуют
также антибактериальную активность,
стерильность и токсичность
антибиотика.
Одновременно исследуют характер
биологического действия антибиотика –
бактериостатический или
бактерицидный, что позволяет
прогнозировать механизмы его
антибактериальных свойств.
Следующий этап изучения
антибиотика – оценка его
терапевтических свойств.
Экспериментальных животных заражают
определенным видом патогенного
микроба. Минимальное количество
антибиотика, предохраняющее
животного от смертельной дозы
инфекции, является минимальной
терапевтической дозой.
Чем больше отношение токсической
дозы антибиотика к терапевтической,
тем выше терапевтический индекс если
терапевтическая доза равна токсической
или приближается к ней (низкий
терапевтический индекс), то
вероятность применения антибиотика в
лечебной практике ограничена или
совсем невозможна.
В том случае, когда антибиотик
входит в широкую медицинскую
практику, вырабатывают промышленные
методы его получения и детально
изучают его химическую структуру.
Весь процесс производства
антибиотиков осуществляют в
строго соблюдаемых асептических
условиях.
Тема вторая
Единица действия (ЕД) – представляет
собой меру, в которой выражается
биологическая активность антибиотиков. За
ЕД принимают минимальное количество
антибиотика, подавляющего развитие тест –
микроорганизма в определенном объеме
питательной среды.
Количественное
выражение 1 ЕД отличается у различных
антибиотиков.
Величину биологической активности
антибиотиков выражают обычно в
условных единицах дозы (ЕД),
содержащихся в 1 мл раствора (ЕД/мл)
или в 1 мг препарата (ЕД/мг). Например
за единицу антибиотической активности
пенициллина принято считать
минимальное количество препарата,
способное задерживать рост
золотистого стафилококка стандартного
штамма 209 в 50 мл питательного
бульона. Для стрептомицина за единицу
активности принято считать
минимальное количество антибиотика,
задерживающее рост Е. coli в 1 мл
питательного бульона.
После того как многие антибиотики
были получены в чистом виде, для
некоторых из них стали выражать
биологическую активность в массовых
единицах. Например, установлено, что в
1 мг чистого основания стрептомицина
эквивалентен 1000 ЕД. Следовательно,
1 ЕД активности стрептомицина
эквивалентна 1 мкг чистого основания
этого антибиотика. Поэтому в настоящее
время в большинстве случаев
количество стрептомицина выражают в
мкг/мг или мкг/мл. чем ближе число
мкг/мг в препаратах стрептомицина к
1000, тем, следовательно, чище
препарат.
Понятно, что единица
биологической активности
антибиотика не всегда совпадает с
1 мкг. Например, для
бензилпенициллина 1 ЕД
эквивалентна примерно 0,6 мкг, так
как 1 мг антибиотика содержит 1667
ЕД.
Среднее значение активности,
найденное биологическим
методом, несколько ниже, чем
теоретическая активность.
Среднее значение активности,
найденное биологическим
методом, несколько ниже, чем
теоретическая активность.
Тема третья
В отличие от некоторых других природных
соединений (алкалоиды, гликозиды) для
антибиотиков не существует общих
групповых реакций. Такие реакции могут быть
использованы только для антибиотиков
одного химического класса, например, для
тетрациклинов или нитрофенилалкиламинов
(левомицетинов).
Для идентификации антибиотиков
могут быть использованы
различные цветные реакции на
соответствующие функциональные
группы; спектральные
характеристики в видимой, УФ- и
ИК- областях спектра;
хроматографические методы.
Для количественного
определения антибиотиков
используют биологические,
химические, физико-химические
методы.
Количественное определение
большинства антибиотиков
осуществляют биологическим методом,
основанным на сравнительной оценке
угнетения роста тест микроорганизмов. Активность
устанавливают диффузионным или
турбидиметрическим методами. ГФX
рекомендует для количественного
определения метод диффузии в агар,
заключающийся в сравнении действия
определенных концентраций
испытуемого и стандартного образца
антибиотика на тест – микроорганизм.
Рабочие стандарты, отвечающие
международным стандартам,
приготавливают в государственном
контрольном институте
медицинских биологических
препаратов им. Л.А. Тарасевича.
Их выпускают в запаянных ампулах
нейтрального стекла и хранят при
температуре не выше 0 С.
Поскольку состав агаровой
среды и условия выполнения
биологического испытания
одинаковы, величина зоны
диффузии ( в которой развитие
тест – микроорганизма
подавляется антибиотиком)
зависит только от химической
природы антибиотика и его
концентрации. Процесс инкубации
осуществляют в течение 16-18 ч
при 36-38 С.
При определенной биологической
активности методом диффузии в агар
необходимо, чтобы зона задержки роста
была достаточного диаметра и имела
четкие границы. После завершения
инкубации измеряют диаметры зон
задержки роста тест – микроорганизма
стандартным и испытуемым
растворами. Ля повышения точности
измерения находят среднее значение
площадей зон диффузии из трех
опытов. При изучении зон задержки
роста и четкости краев перспективно
применение микрофотометра.
Это позволяет получать более
объективные оценки результатов
микробиологического анализа.
Расчет биологической активности
производят по стандартной кривой,
предварительно построенной на
основании результатов определения
пяти концентраций стандартного
препарата.
Умножением полученной
концентрации на степень разведения
вычисляют активность антибиотика в 1
мг препарата. В последние годы
разработаны ускоренные биологические
методы определения антибиотиков в
биологических жидкостях.
Для установления концентрации
антибиотиков аминогликозидов в
крови больных применяют
модифицированный метод
диффузии в агар.
Ускоренное определение
достигается за счет создания
максимально благоприятных
условий для роста тест –
микроорганизмов. Метод прост, но
неспецифичен, если в сыворотке
крови присутствует несколько
антибиотиков.
К ускоренным биологическим методам
относят методы, основанные на
подавлении изменений pH питательной
среды в процессе роста тест –
микроорганизмов.
Концентрацию определяют
сравнением изменений pH в средах
испытуемых и стандартных образцов
через 1,5 ч после начала инкубации. На
этом принципе основан так называемый
уреазный метод, заключающийся в
наблюдении за изменением pH жидкой
питательной среды, содержащей
2% мочевины. Выделяющийся в
процессе роста микроорганизма
аммиак вызывает изменение pH
среды.
Ферментативный метод основан
на инактивации аминогликозидов в
крови специфическими
ферментами, продуцируемыми
грамотрицательными
микроорганизмами, устойчивыми к
препаратам этой группы.
Радиоиммунный метод основан на
сравнительной оценке конкуренции
антибиотика, меченного тритием, и
испытуемого антибиотика по отношению
к специфическим антителам иммунной
сыворотки. Метод отличается очень
высокой чувствительностью (0,003-0,01
мкг/мл), результаты получают в течение
1-2 ч , точность высокая (коэффициент
вариации 4-5%).
Ферментативный и радиоиммунный
метод – наиболее специфичные и
точные. Они не требуют
предварительной обработки сыворотки
крови, когда в ней присутствуют другие
антибиотики.
Однако применение этих методов
требует соответствующих условий и
оборудования для работы с
радиоактивными веществами,
труднодоступных реактивов и
специфической иммунной сыворотки.
Наиболее прост и доступен уреазный
метод, но его точность значительно
ниже (коэффициент вариации 46%). Не
требует специального оборудования и
метод диффузии в агар, его точность
колеблется от 5 до 25%.
В основе другой разновидности
биологического тестирования лежит
турбидиметрия – метод количественного
анализа по интенсивности света,
поглощенного взвешенными частицами
– клетками микроорганизмов. При
добавлении определенных количеств
антибиотиков наблюдается задержка
роста клеток микроорганизмов
(бактериостатический эффект), а затем
их гибель (бактерицидный эффект). При
этом изменяется (уменьшается)
интенсивность поглощенного света.
В качестве альтернативного
турбидиметрии метода может быть
использован нефелометрический
метод количественного анализа по
интенсивности света, рассеянного
микроорганизмами.
Для количественного определения
антибиотиков применяют различные
спектральные методы – в первую
очередь, фотоколометрический и
спектрофо- тометрический методы.
Например, для определения
концентрации раствора эритромицина
можно применить фотоколометрический метод, основанный на
изменении адсорбции раствора
антибио- тика после взаимодействия его
с серной кислотой. Антибиотики
тетрациклиново- горяда могут быть
определены спектро- фотометрическим
методом по полосе поглощения,
исчезающей после щелочного гидролиза
Для количественного определения
антибиотиков применяют различные
спектральные методы – в первую
очередь, фотоколометрический и
спектрофо- тометрический методы.
Например, для определения
концентрации раствора эритромицина
можно применить фотоколометрический метод, основанный на
изменении адсорбции раствора
антибио- тика после взаимодействия его
с серной кислотой. Антибиотики
тетрациклиново- горяда могут быть
определены спектро- фотометрическим
методом по полосе поглощения,
исчезающей после щелочного гидролиза
Разработан способ, сочетающий
физико-химический и биологический
подходы к оценке активности ЛС. Метод
основан на лазерной дифракции в
среде, содержащей клетки
микроорганизмов при действии на них
химических веществ, в частности
антибиотиков.
На точность биологических методов
оказывают влияние целый ряд факторов
(характер питательной среды, условия
инкубации, точность измерения зон
угнетения роста и так далее). Поэтому
понятно стремление исследователей к
замене биологических методов контроля
химическими и физико-химическими.
При этом обязательно должна
соблюдаться адекватность
предполагаемых методик по
отношению к результатам
биологического контроля.
При этом обязательно должна
соблюдаться адекватность
предполагаемых методик по
отношению к результатам
биологического контроля.
Открытие пенициллинов положило
начало широкому поиску антибиотиков
и их успешному применению в
медицинской практике. Несмотря на
получение значительного числа таких
препаратов, пенициллины по
совокупности свойств (высокая
активность, хорошая переносимость,
низкая токсичность) по праву считаются
одними из лучших антибиотиков.
Структурной основой
лекарственных препаратов
природных и полусинтетических
пенициллинов является 6аминопенициллановая кислота,
которая включает
конденсированные
тиазолидовый (A) и лактамные
(B) циклы:
Структурной основой
лекарственных препаратов
природных и полусинтетических
пенициллинов является 6аминопенициллановая кислота,
которая включает
конденсированные
тиазолидовый (A) и лактамные
(B) циклы:
S
H
H2N-CH-CH
B
C
N
O
CH3
C
A
CH3
C C
OH
H
O
Лактамный цикл впервые обнаружен в
природных пенициллинах и отличается
большой лабильностью к воздействию
различных факторов.
Специфичность биологической
активности пенициллинов, прежде всего,
обусловлена наличием в молекуле
тиазолидового и β - лактамного циклов.
Расцепление одного из них приводит к
полной потере активности. Важная роль
в сохранении антибактериальной
активности принадлежит также
пространственной конфигурации
молекул пенициллинов.
Характер группировок,
присоединенных к гетероциклической
системе в положениях 2 и 3, не
оказывает заметного влияния на
биологическую активность. Различную
химическую структуру может иметь
радикал, замещающий атом водорода в
аминогруппе, которая присоединена к
лактамному циклу в положении 6. Это
позволило получить ряд
высокоактивных полусинтетических
аналогов более устойчивых, чем
пенициллин.
Получение:
Пенициллины могут быть выделены из
природных материалов биосинтетически или
комбинацией методов биологического и
химического синтеза.
Отобранные для микробиологического
синтеза в результате селекции
промышленные штаммы плесени позволяют
получать более 3мг/мл бензилпенициллина
за 90-120 ч ферментации, что в сотни раз
больше, чем удавалось получать
пенициллина из природных штаммов. В
состав питательной среды обычно входит 14% кукурузного экстракта,3-5% лактозы,1-2%
глюкозы, 0,2-0,5% животного или
растительного жира, небольшие количества
минеральных солей.
Обязательным компонентом является
предшественник, химическая структура
которого сходна с соответствующим
данному антибиотику радикалу в
положении 6.
В частности, при производстве
бензилпенициллина предшественником
служит фенилуксусная кислота или ее
производные; для биосинтеза
феноксиметилпенициллина –
феноксиуксусная кислота и так далее.
Исследование биосинтеза пенициллина
с помощью меченых соединений
позволило установить, что
формирование молекулы
осуществляется за счет содержащихся
в питательной среде аминокислот
(цистеина, валина) и соответствующих
предшественников. Схема биосинтеза
молекулы бензилпенициллина
заключается в следующем:
COOH
HS-CH2-CH-NH2 + HOOC-CH2-C6H5 - H2O
l-цистеин
фенилуксусная кислота
H2N
CH3
CH - CH
COOH O
HOOC
HS-CH2-CH-NH-C-CH2-C6H5
CH3
валин
SH
C6H5
C6H5
CH2 CH2 CH2
CH3
CH3
S
O =C-HN – CH
O
C
C - NH - C
CH
C
O
OH
Бензилпенициллин
OH
O = C-NH-CH-CH C
CH3 O CH3
C
C
O
N
Процесс биосинтеза пенициллинов
происходит в асептических
условиях при непрерывной аэрации
воздухом, температуре около 24
С, pH 6,0-6,5 и должен
сопровождаться постоянным
перемешиванием. Наличие жира в
питательной среде оказывает
пеногасящее действие и
одновременно стимулирует
процесс биосинтеза пенициллинов.
Выделение пенициллина из
культуральной жидкости осуществляют
фильтрованием или
центрифугированием. Вначале мицелий
и нерастворимые минеральные соли
отделяют от культуральной жидкости.
Очистку культуральной жидкости и
выделение из нее пенициллина
последовательно проводят способом
замены растворителя.Отделяют
пенициллины друг от друга различными
способами: адсорбционной
хроматографией (на активированном
угле или оксиде алюминия);
распределительной хроматографией (на
силикагеле) или противоточным
Выделение пенициллина из
культуральной жидкости осуществляют
фильтрованием или
центрифугированием. Вначале мицелий
и нерастворимые минеральные соли
отделяют от культуральной жидкости.
Очистку культуральной жидкости и
выделение из нее пенициллина
последовательно проводят способом
замены растворителя.Отделяют
пенициллины друг от друга различными
способами: адсорбционной
хроматографией (на активированном
угле или оксиде алюминия);
распределительной хроматографией (на
силикагеле) или противоточным

Бензилпенициллин и созданные на его
основе лекарственные формы
отличаются наиболее высокой
химиотерапевтической активностью и
наименьшей токсичностью. Однако βлактамный цикл бензилпенициллина
легко разрушается под действием
фермента пенициллиназы (βлактамазы), продуцируемой многими
микроорганизмами. Эти обстоятельства
послужили предпосылкой создания
полусинтетических пенициллинов.
Решение сложной проблемы стало
возможным после выделения в 1957
году 6-аминопенициллановой кислоты
(6-АПК), являющейся «ядром»


Получают 6-АПК из бензилпенициллина,
воздействуя ферментом
пенициллинацилазой, продуцируемым
бактериями. Реже используют
химические методы расщепления
пенициллинов до 6-АПК.
На основе 6-АПК синтезировано
большое количество полусинтетических
пенициллинов, представляющих собой
ацильные производные. В качестве
ацилирующих агентов используют
хлорангидриды карбоновых кислот


Некоторые из синтезированных
полусинтетических пенициллинов,
сохраняя высокую эффективность и
низкую токсичность бензилпенициллина,
приобрели новые качества, например,
повышение устойчивости и расширение
спектра действия.
В результате разработаны и внедрены в
производство такие полусинтетические
пенициллины, как метициллин,
оксациллин, ампициллин,
карбенициллин, диклоксациллин,
карфециллин и другие.

Итак, в настоящее время группа
пенициллинов представлена большим
количеством препаратов. Часть из них
получают из культуральной среды, на
которой произрастают определенные
штаммы плесневых грибов (Penicillium),
являющихся продуцентами
пенициллина. Это так называемые
биосинтетические пенициллины. Кроме
того, путем химической модификации 6аминопени -циллановой кислоты,
являющейся струк-турной основой
пенициллинов, создан ряд
полусинтетических пенициллинов. На
различиях в путях получения, а также на
ряде других признаков и основывается
приводимая классификация:
Пенициллины:

I. Препараты пенициллинов,
получаемые путем биологического
синтеза (биосинтетические
пенициллины)
Для парентерального введения
(разрушаются в кислой среде
желудка)
 а) Непродолжительного действия

бензилпенициллина натриевая
соль
бензилпенициллина калиевая
соль
б) Продолжительного действия
бензилпенициллина
новокаиновая соль
- бициллин – 1, бициллин – 3,
бициллин –5
Для энтерального введения
(кислотоустойчивы).
Феноксиметилпенициллин
-
Полусинтетические
пенициллины
Для парентерального введения
(разрушаются в кислой среде желудка)
а) Устойчивые к действию
пенициллиназы
метициллина натриевая соль
б) Широкого спектра действия
карбенициллина динатриевая соль
Для парентерального и энтерального
введения (кислотоустойчивы)
а) Устойчивые к действию
пенициллиназы
оксациллина натриевая соль
I.
б) Широкого спектра действия
- ампициллин
В настоящее время из многочисленных
природных пенициллинов медицинское
применение имеет натриевая, калиевая,
новокаиновая соли бензилпенициллина
и феноксиметилпенициллин.
Полусинтетические пенициллины
характеризуются наличием в молекуле
ароматического или гетероциклического
радикала. Из них наиболее широко
применяют метициллин, ампициллин и
оксациллин.
Механизм действия:
Пенициллины оказывают
бактерицидное действие. Они влияют
только на делящиеся клетки. Механизм
антибактериального эффекта связан с
нарушением синтеза компонентов
клеточной стенки. Считают, что
пенициллины нарушают поздние этапы
синтеза клеточной стенки, препятствуя
образованию пептидных связей за счет
ингибирования фермента
транспептидазы.
Свойства:
По физическим свойствам препараты
природных пенициллинов и их
синтетические аналоги представляют
собой белые кристаллические порошки
без запаха, горького или кисловатогорького (феноксиметилпенициллин)
вкуса. Натриевая и калиевые соли
бензилпенициллина слегка
гигроскопичны,
феноксиметилпенициллин
негигроскопичен.
Важная физическая константа препаратов
пенициллинов – удельное вращение
водных или спиртовых растворов. Все
они вращают плоскость
Устойчивость в водных растворах у
препаратов различна. Калиевая и
натриевая соли бензилпенициллина и
метициллина разрушаются в водных
растворах при нагревании. Эти
препараты быстро инактивируются под
действием кислот и щелочей.
Феноксиметилпенициллин, ампициллин,
оксациллина натриевая соль устойчивы
в слабокислой среде. Препараты
природных пенициллинов разрушаются
при действии фермента пенициллиназы,
синтетические аналоги отличаются
устойчивостью к нему.
В сухой кристаллической форме
пенициллиновые соединения
достаточно стабильны в течение
длительного времени.
Подлинность:
1.
Цветная реакция,
основанная на разрыве βлактамного цикла и образовании
медной соли гидроксамовой
кислоты (осадок зеленого цвета).
С солями железа (III) гидроксамовая
кислота образует внутрикомплексные
соли красного цвета.
1.
В препаратах пенициллинов
можно обнаружить органически
связанную серу после превращения ее
в сульфид – ион сплавлением с едкими
щелочами.
2.
В солях бензилпенициллина,
метициллина и оксациллина открывают
ион натрия, а калиевой соли
бензилпенициллина (после
минерализации) – ион калия.
Новокаиновая соль бензилпенициллина
должна давать положительную реакцию
на первичную ароматическую
1.
Препараты природного
пенициллина отличают друг от
друга по различной окраске
продуктов реакции с
хромотроповой кислотой в
присутствии концентрированной
серной кислоты. Ампициллин при
взаимодействии с реактивом
Фелинга приобретает фиолетовое
окрашивание.
В соответствии с требованиями ГФ X
препараты пенициллинов и их
полусинтетических аналогов подвергают
испытаниям на токсичность,
пирогенность, стерильность, а
натриевую и калиевую соли
бензилпенициллина – также на
термостабильность.
Все препараты являются оптически
активными, поэтому для определения их
подлинности можно использовать
поляриметрию. Таким образом,
пенициллины могут быть
идентифицированы по удельному
вращению поляризованного света.
Количественное определение(состоит из
двух этапов):
1. определение суммы пенициллинов;
2. установление содержания
соответствующего препарата.
Применение:
Препараты природных пенициллинов
применяют для лечения пневмонии,
гонорее, сифилиса, раневых и гнойных
инфекций, перитонита, дифтерии,
скарлатины, ангин различной этиологии
и инфекционных заболеваний,
вызванных чувствительными к
пенициллину микроорганизмами.
Полусинтетические аналоги имеют более
широкий спектр антибактериального
действия.
Побочное и токсическое действие
пенициллинов:
Токсичность пенициллинов низкая, широта
терапевтического действия большая.
Основные побочные эффекты относятся
к аллергическим реакциям и
наблюдаются у значительного числа
больных (1-10%). Они связаны с
образованием в организме антител.
Обычно аллергические реакции возникают
через несколько дней после начала
применения пенициллина. В ряде
случаев аллергические реакции
ограничиваются кожными высыпаниями,
дерматитом, лихорадкой. Более
тяжелые формы сопровождаются
отеком слизистых оболочек, артритами,
артралгией, поражениями почек,
эритродермией и другими нарушениями.
Тяжелой и быстро развивающейся
аллергической реакцией, иногда со
смертельным исходом, является
анафилактический шок.
Хранение:
Препараты пенициллинов хранят по
списку Б, в сухом месте, при комнатной
температуре. Упаковывают соли
бензилпенициллина и метициллина во
флаконы, герметически закрытые
резиновыми пробками, обжатыми
алюминиевыми колпачками. Калиевая и
натриевая соли бензилпенициллина
содержат в каждом флаконе по 125000,
250000, 500000 и 1000000 ЕД;
новокаиновая соль бензилпенициллина
– по 300000, 600000, 1200000 ЕД;
метициллина натриевая соль -
по 0,5 или 1,0 г активного вещества в
пересчете на метициллин-кислоту.
Ампициллин хранят в банках из
оранжевого стекла вместимостью
по 0,5 кг, а
феноксиметилпенициллин и
оксациллина натриевую соль – в
стеклянных банках или
полиэтиленовых пакетах.