Upload
vandang
View
222
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
AntibióticosAntibiótico – droga com capacidade de interagir com microorganismos mono ou pluricelulares que causam infecções no organismo
Bactericida - quando elimina a bactéria Bacteriostático - quando interrompe a reprodução da
bactéria, deixando ao sistema imunitário a tarefade eliminar a infecção
Quimioterápico – substância química produzida por síntese capaz de inibir o crescimento de microrganismos (ex.: sulfas)
Mais de 20.000 antibióticos descritos Aproximadamente 100 - uso clínicoCombinação de síntese microbiana e modificação química:penicilinas, cefalosporinas, dihidroestreptomicina, clindamicina,
tetraciclinas, rifamicina
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Características • ser ativo frente ao patógeno in vivo;• não deve produzir reações indesejáveis, ou seja, deve ser relativamente atóxico para
fagócitos, células, tecidos e órgãos do corpo;• não deve hemolisar o sangue;• não deve precipitar as proteínas do soro;• deve ser solúvel em água ou soro fisiólogico;• ser relativamente estável.
Atividade – capacidade de um antibiótico de inibir o crescimento dos microrganismos
Potência – atividade relacionada com a massa
Nível Sérico – A via de absorção pelo organismo varia com o antibiótico: muscular, venosa e oral. Estas substâncias concentram-se no sangue e sua dose deve ser suficiente para atingir uma concentração mínima inibidora
O antibiótico deve ser ingerido periodicamente de modo a manter a concentração mínima letal ao patógeno
_____________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Classes Químicas
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Antibióticos β-lactâmicos
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Penicilinas
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Penicilinas
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Mecanismos de Ação
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Mecanismos de Ação
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Mecanismos de Ação
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Efeitos de Antibióticos β-lactâmicos
Enterobacter aerogenes: [A] morfologia normal (cultivo 8h)[B] morfologia em cultivo contendo 2 µg/mL de amdinocilina (penicilinas)
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Efeitos de Antibióticos β-lactâmicos
Escherichia coli: [C] morfologia normal [D] morfologia após 30 min contato com ceftazidima (celafosporinas)
_____________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Pesquisa de Antibióticos
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Características de microrganismos produtorescrescimento rápido em substrato econômicoprodução das substâncias desejadas em quantidades e condições econômicas aprimoramento da capacidade produtoraconservação das características biossintéticas, sem grandes riscos de variaçãobaixa produção de substâncias que interfiram com a extração do antibióticoausência de patogenicidade, etc
Bacillus brevis Tirotricina; Gramicidina Bacillus licheniformis Bacitracina
BACTÉRIAS
Bacillus polimixa Polimixina Streptomyces griseus Estreptomicina Streptomyces erytheus Eritromicina Streptomyces kanamyceticus Kanamicina Streptomyces fradiae Neomicina Streptomyces nodosus Anfotericina
ACTINOMICETOS
Streptomyces aureofaciens Tetraciclina Penicillium chrysogenum Penicillium notatum
Penicilina
Penicillium chrysogenum Ampicilina Penicillium patulum Griseofulvina Aspergillus fumigatus Fumagilina Cephalosporium acremonium Celafosporina
BOLORES
Paecitomyces varioti Variotina
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
QuantificaçãoTeste da Diluição em Tubos
Concentração Inibitória Mínima (MIC):menor concentração que é capaz de prevenir o crescimento do microrganismo ≥ 99%
menores valores de MIC maior atividade anticrobiana
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Quantificação
_____________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Quantificação
Técnica do Halo de Inibição
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Características da Produção• Processos aeróbios• Esterilização de meio e de equipamentos - etapa importante:
menos de 2 % das bateladas devem ser perdidas como resultado de infecções por microrganismos
resistentes ao antibiótico ou com fagos• Inóculos de 10% do volume a fermentar• Controle de Temperatura e pH• Contínua adição de nutrientes e precursores• Quantidades relativamente elevadas de carbono
síntese de componentes celulares
respiração celular
produção de substâncias aparentemente não são necessárias à atividade metabólica normal a célula
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Meios de Produção
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Produção de PenicilinaOperação em Batelada Alimentada:
adição controlada de um açúcar facilmente metabolizável - mantém na fase de produção uma atividade catabólica adequada à fermentação da penicilinapermite manter ao mesmo tempo as condições de fermentação em estado quase-estacionário e a cultura em estado transiente (i.e., viável), indispensável a uma boa produção de antibiótico:
1. operar o fermentador entre os limites superior e inferior de atividade catabólica (e.g., evitando a repressão catabólica)
2. operar abaixo dos níveis de inibição/toxicidade por substâncias essenciais àbiossíntese (e.g., fonte-N e precursor)
3. reduzir a duração da fase de crescimento (acelerando o crescimento)4. prolongar a duração da fermentação (manter a biomassa viável mais tempo)5. operar em concentrações de biomassa elevadas e constantes (i.e., utilizar
eficientemente a biomassa produzida)6. repôr a água evaporada com a aeração do cultivo (contrariando o aumento de
viscosidade do meio e a co-limitação pelo O2)
Curto período de operação descontínua (ca. 12 h)Adições ao longo da fermentação (ca. 180 a 220 h)T = 25-27ºC ; pH ótimo de crescimento = 4.5 a 4.7 ; pH ótimo de produção = 6.8 a 7.4Velocidade de aeração = 0,5 e 1,0 m3 de ar / m3 de meio / min (vvm)Agitação = 120-150 rpmMorfologia de pellets pequenos e pouco compactos
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Produção de PenicilinaPenicillium chrysogenum
microrganismo estritamente aeróbiofonte orgânica de carbonofonte orgânica ou inorgânica de nitrogêniomesofílico (24oC)pH entre 4.5 e 4.7 (suportam até 3.5)
Os fungos produtores são caracterizados por variações constantes: Em geral, quanto maior a produtividade da cepa,
maior a sua instabilidade
Conservação:1. repiques sucessivos: só se for para meios diferentes, de modo a diminuir a
possibilidade de adaptação ou selecionamento fisiológico; corir a superfície do meio contendo os repiques com óleo mineral (retarda a dessecação bem como diminui as trocas gasosas com o meio ambiente, diminuindo a atividade metabólica do microrganismo)
2. em solo ou areia estéril (mantidos a 2-4oC)3. liofilização (esporos)4. congelamento
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Produção de Penicilina
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Produção de Penicilina
precursor
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Cinética de Produção
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Produção de Penicilina
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Resistência aos Antibióticos
• Intrínseca ou adquirida• Emprego generalizado e indiscriminado de antibióticos• Originada por mutação ou transferência genética• MUTAÇÕES: mutações pontuais, transposição de segmentos de genes,
inserções, deleções, inversões• TRANSFERÊNCIA GENÉTICA: plasmídeos, bacteriófagos, transposição de
genes (do plasmídeo para o cromossomo)
Controle:prevenção de mutantes (doses altas ou terapia combinada)prevenção da disseminação de mutantes ( emprego)eliminação de cepas resistentes durante o tratamento(ex: penicilinas resistentes à beta-lactamase)
_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
Mecanismos de Resistência aos Antibióticos
Modificação no sítio alvo do fármacoPerda da permeabilidade celular a um fármacoProdução enzima inibida / metabólitoantagonista do fármacoAbertura de rota alternativa que contorna a via inibidaMenor necessidade do produto gerado pelo sistema inibido