庆大霉素的生产工艺

氨基糖苷类

庆大霉素吕美珍裴聪赵焕平王佳佳任永成2012.5.24庆大霉素一.氨基糖苷类的总述二.庆大霉素1.概述-结构与性质2.药代动力学3.制备原理4.工艺路线5.工艺过程6.代谢调控7.最新成果氨基糖苷类的总述氨基糖苷类抗生素（Aminoglycosides）是由氨基糖与氨基环醇通过氧桥连接而成的苷类抗生素。有来自链霉菌的链霉素等、来自小单孢菌的庆大霉素等天然氨基糖苷类，还有阿米卡星等半合成氨基糖苷类。虽然大多数抑制微生物蛋白质合成的抗生素为抑菌药，但氨基糖苷类抗生素却可起到杀菌作用，属静止期杀菌药。

氨基糖苷类抗生素可起到杀菌作用，属静止期杀菌药。其杀菌作用具有如下特点：1.杀菌作用呈浓度依赖性。2.仅对需氧菌有效，尤其对需氧革兰阴性杆菌的抗菌作用强。3.具有明显的抗生素后效应。4.具有首次接触效应。5.在碱性环境中抗菌活性增强。

庆大霉素的概述庆大霉素是中国独立自主研制成功的广谱抗生素，是产生于无产阶级文化大革命中的科技成果。它开始研制于1967年，成功鉴定在1969年底，取名“庆大霉素”，意指庆祝“九大”以及庆祝工人阶级的伟大。庆大霉素[Gentamicin，正泰霉素（gentamycin）]系从放线菌科单孢子属发酵培养液中提得，系碱性化合物，是目前常用的氨基糖苷类抗生素。

庆大霉素是一种氨基糖苷类抗生素,主要用于治疗细菌感染，尤其是革兰氏阴性菌引起的感染。庆大霉素能与细菌核糖体30s亚基结合，阻断细菌蛋白质合成。庆大霉素是为数不多的热稳定性的抗生素，因而广泛应用于培养基配置。庆大霉素是由绛红小单孢菌、棘孢小单孢菌等发酵产生的氨基糖苷类抗生素,是由22脱氧链霉胺、绛红糖胺、加拉糖胺组成的多组分混合物,并以C族复合物为主。22脱氧链霉胺分别在4、6位上通过苷键连接绛红糖胺和加拉糖胺,因绛红糖胺C6c上的甲基化程度不同,形成了C1、C2、C1a3个主要组分,其结构如图所示。这3个组分中,C1、C2、C1a的疗效和毒性互不相同:C1组分毒副作用最小且不易产生耐药性,但疗效稍差;C2和C1a组分疗效高,但毒性较大且容易产生耐药性。

性状：常用其硫酸盐，为白色或类白色结晶性粉末；无臭；有引湿性。在水中易溶，在乙醇、乙醚、丙酮或氯仿中不溶。药代动力学一.功能主治对大肠杆菌、产气杆菌、克雷白杆菌、奇异变形杆菌、某些吲哚变形杆菌、绿脓杆菌、某些奈瑟菌、某些无色素沙雷杆菌和志贺菌等革兰阴性菌有抗菌作用。革兰阳性菌中，金黄色葡萄球菌对该品敏感；链球菌对该品耐药。厌氧菌、结核杆菌、立克次体、病毒和真菌亦对该品耐药。近年来，由于该品的广泛应用，耐药菌株逐渐增多，绿脓杆菌、克雷白杆菌和沙雷杆菌、吲哚阳性变形杆菌对该品的耐药率甚高。对金葡菌及大肠杆菌，产气杆菌，奇异变形杆菌，绿脓杆菌等G－菌作用较强。适用于敏感细菌所致的新生儿脓毒症、败血症、中枢神经系统感染（包括脑膜炎）、尿路生殖系统感染、呼吸道感染、胃肠道感染（包括腹膜炎）、胆道感染、皮肤、骨骼、中耳炎、鼻窦炎、软组织感染（包括烧伤）、李斯特菌病。二.药物的相互作用1.与其他氨基糖苷类合用或先后连续应用，可增加耳毒性、肾毒性以及神经肌肉阻滞作用的可能性。与神经肌肉阻滞药合用，可加重神经肌肉阻滞作用。2.与卷曲霉素、顺铂、依他尼酸、呋塞米或万古霉素等合用或先后连续应用，可增加耳毒性与肾毒性的可能性。3.与头孢噻吩合用可能增加肾毒性。4.与多粘菌素类合用或先后连续应用，可增加肾毒性和神经肌肉阻滞作用。5.其他肾毒性及耳毒性药物均不宜与该品合用或先后连续应用，以免加重肾毒性或耳毒性。三.动力学肌注后吸收迅速而完全。局部冲洗或局部应用后亦可经身体表面吸收一定量。吸收后主要分布于细胞外液，其中5～15%再分布到组织中，在肾皮质细胞中积蓄，该品可穿过胎盘分布容积为0.2～0.25L/kg(0.06～0.63L/kg)。尿液中药物浓度高。支气管分泌物、脑脊液、蛛网膜下腔、眼组织以及房水中含药量少。蛋白结合率低或很低。肌内注射或静脉滴注后30～60分钟血药浓度达峰值，成人肌注后的血药峰浓度(μg/ml)一般为按体重肌注剂量(mg/kg)的4倍，静滴完毕后可达4～6μg/ml，婴儿单次给药2.5mg/kg后可达3～6μg/ml；发热或大面积烧伤患者，血药浓度可能有所降低。T1/2成人为2～3小时，肾功能衰退者40～50小时。发热、贫血、严重烧伤患者或合用羧苄青霉素的患者T1/2可能缩短；但在妇科、外科及烧伤的不同患者间有很大差异。小儿T1/2为5～l1.5小时，体重轻的T1/2较长。该品在体内不代谢，经肾小球滤过排出，尿中浓度可超过100μg/ml，24小时内排出50～93%。新生儿出生3天以内者，给药12小时内排出10%；新生儿出生5～40天者给药12小时内排出40%。血液透析与腹膜透析可从血液中清除相当药量，使T1/2显著缩短。

四.适合症状①该品适用于绿脓杆菌、变形杆菌(吲哚阳性和阴性)、大肠杆菌、克雷伯菌属、肠杆菌属、沙雷菌属、枸橼酸杆菌属以及葡萄球菌(包括耐青霉素(G)与耐甲氧西林菌株)所致的新生儿脓毒症、败血症、中枢神经系统感染(包括脑膜炎)、尿路生殖系统感染、呼吸道感染、胃肠道感染(包括腹膜炎)、胆道感染、皮肤、骨骼、中耳炎、鼻窦炎；软组织感染(包括烧伤)、李斯特菌病；②该品用于绿脓杆菌或葡萄球菌所严重中枢神经系统感染时(脑膜炎、脑室炎)，可同时用该品鞘内注射作为辅助治疗；③该品不适用于单纯性尿路感染初治，除非病原菌对其他毒性较低的抗菌药物不敏感，该品对链球菌中的多数菌种(尤其D组)、肺炎球菌和厌氧菌(如类杆菌属或梭状芽胞杆菌属)无效；④该品口服可用于肠道感染或结肠手术前准备，也可用该品肌注合并克林霉素或甲硝唑以减少结肠手术后感染率。五.使用剂量成人肌肉注射或稀释后静脉滴注，一次80mg(8万单位)，一日2—3次，间隔8小时。或按体重1一1.7mg/kg(以庆大霉素计，下同)。每8小时1次；或按体重0.75一1.25mg/kg，每6小时1次，共7一10日。小儿按体重每日3—5mg/kg，分2—3次给药。血液透析后，可根据感染严重程度，成人按体重补给一次剂量1—1.7mg/kg；小儿按体重补给2—2.5mg/kg。

注意事项(1)应监测血药浓度，尤其在新生儿、老年和肾功能不全的患者。庆大霉素的有效治疗浓度范围为4一10μg/ml。应避免高峰血药浓度持续在12μg/ml以上和谷浓度超过2μg/ml。但外科、妇科、产科或烧伤患者由于个体差异较大，按计算剂量可能低于最小常用量或超过最大常用量。接受庆大霉素鞘内注射者应同时监测脑脊液内药物浓度。(2)不能测定血药浓度时，应根据测得的肌酐清除率调整剂量。(3)患者应给予充足的水分，以减少肾小管损害。(4)长期应用可能导致耐药菌过度生长。(5)给予首次饱和剂量(1一2mg/kg)后，有肾功能不全，前庭功能或听力减退的患者所用维持量应酌减：剂量不变，延长给药间隔时间；或给药间期不变，每次剂量减少或停用庆大霉素，其维持量可按下式计算：①延长给药间期(小时)，每次剂量不变(1一2mg/kg)，给药间期=患者血肌酐值(mg/100ml)×8或②减少维持剂量，每8小时给药一次：每次剂量=患者体重（kg）×常规用量（mg/kg）/患者血肌酐值(mg/100ml)。由于庆大霉素在体内不代谢，主要经尿排出，因此肾功能减退的患者中可能引起药物积聚达中毒浓度。不良反应(1)曾有报道庆大霉素全身应用合并鞘内注射时引起腿部抽搐、皮疹、发热和全身痉挛等。庆大霉素引起肾功能减退的发生率较妥布霉素为高。大剂量用药容易导致水肿(2)发生率较多者有听力减退、耳鸣或耳部饱满感(耳毒性)、血尿、排尿次数显著减少或尿量减少、食欲减退、极度口渴(肾毒性)、步履不稳、眩晕(耳毒性，影响前庭；肾毒性)。发生率较低者有呼吸困难、嗜睡、极度软弱无力(神经肌肉阻滞或肾毒性)。(3)停药后如发生听力减退、耳鸣或耳部饱满感，需引起注意。不良反应与卡那霉素进近似，用量小时反应较轻.如用量大，疗程长，偶见肠道菌群紊乱，一旦出现即停药，可恢复正常.可有白细胞减少，听力及肾损害.个别病例口周、面部和四肢皮肤发麻，眩晕,耳鸣.偶有过敏性休克，主要症状为呼吸道阻塞及循环障碍、半数以上病例经抢救无效而死亡，故有人认为该品的最严重的不良反应为速发型过敏性休克.可引起罗姆伯格氏症(闭目难立，暗处和洗脸时站不稳)中毒症状。耐药机制1、产生钝化酶：如磷酸化酶、腺苷化酶、乙酰化酶。2、细胞膜通透性下降。3、修饰靶蛋白（p10蛋白）。缺乏主动转运功能：如厌氧菌对氨基糖苷类的耐药性。制备僵原理庆大邻霉素盯的生即产是馋采用姨五级碎发酵捡形式时，离剪子交谣换树劣脂的布方法放进行幼产品皇的分芬离精榨制。慎庆大流霉素塘产生终菌绛挣红小矮单孢捉菌或锹棘孢播小单探孢菌印经孢企子制牲备、省摇瓶僵菌丝始培养赵后接竟入种雨子罐怒，种膏子经副过一影级、捧二级棍、三昏级、谋四级惩扩级榴培养照后接赴入发销酵罐扯。发丸酵过貌程中敏控制坊温度绢、通释气量明、p欲H、滔补料贼等各决项工咽艺参布数，别4~货6天次发酵阅结束踢。发舍酵产延物经恳阳离擦子交弄换树戚脂吸亦附、料洗脱户、脱再色、惊浓缩乞和干右燥可邮得庆沉大霉题素成蚂品。硫酸宜庆大蹈霉素筑工艺架流程工艺厌过程(一今)菌前种生产灵中国犹内常牵用绛何红小题单孢休菌，念国外臂常用蜜棘孢毯小单都孢菌色、橄释揽星扎小单灰孢菌嚷。对菌煌种进汇行诱笼变选线育，朋采用括的方吼法有需紫外移线、姑离子陪辐射屯、N桂离子妨注入辈、微逐波处节理、酸DE晴S化割学法岛等。糠另外鲁，近浸年来栏，随负着分谱子生厅物学亚技术哑的发辽展以伏及在月微生政物基眉因组炕计划箭的推熟动下蔬，国第内外正对放宅线菌沙的抗黄生素虽合成叼、调该控和逝转运弄基因房诚已经枯进行喝了大妹量卓犯有成践效的缝研究床，因办此，劈燕通过抄对庆俗大霉却素生暑物合吴成基表因的亭克隆壁与转劣移来密提高周其增胳产是汁很有潮发展帅前景揉的。（二允）孢呀子制鸭备和看种子肥培养1.孢子煮制备孢子建萌发跨培养腿基(%内)同:伶1号培旅养基:寺K汪2H兽P4蔬0层.迈01消,Na除Cl0.锤0李5,冰M贤g佛SO农4缺0.衔0踢5,葡萄甚糖0.逼1瘦,小麦汁2.速0剑;赞2号培抛养基:票K2芒HP宾4庭0.凭0村1,Na汪Cl0.溜0条5,改M赵gS域O4扔0枝.轿05眠,小麦储汁2.拘0筝;获3号培扒养基:Na梳Cl0.演0绞5,Mg意SO伞4奔0.射0菜5,小麦冈汁2.矛0尺.孢子前萌发斑的影羊响条原件1、p杜H值：当小欢单孢谎菌发召酵培肌养基冬起始pH钉7显.思0时,菌丝剪生长键快,庆大辞霉素雄合成逐起步欺早,产抗摘期延爪长.同样秩是5天的督周期,而它皇的发鼓酵水会平最枯高.说明庆大什霉素歼代谢壶合成壮最适pH值比拍孢子谨萌发pH值略膜高.2、温读度的你影响共：温度镜是孢熟子萌芬发的耽重要暮条件,它影缸响萌吨发的趁速度彻和百脖分率.菌株右培养南温度摸由30千→3倚4℃时,萌发柿率相陆差几急倍.当温赔度由34寒→3慨6℃定,大部镰份菌圾株发竿芽率号达最孤大值,最适零温度痰为36逃℃.3、溶愤氧对赏孢子工萌发工的影叫响：溶氧颂对孢虽子萌艳发也送是不详可缺填少的肤因素.振荡汗培养12尤h的萌魄发率拾相当胡于静懂止培迷养17首h的状允况.以相赵同的膀培养沫时间,前者投比后亩者萌副发率话提高30横%～45印%.振荡洒培养17躺h,萌发轮率高寻达41合%～60扇%灵.4、孢托子的猜密度背与萌客发的骨关系播：当等新量培汇养液排中接涉入不榜同量丸的孢用子时,萌发晴率随核着密湿度的透增加伙而相欢应地嘱降低.这可候能与栏斜面邪孢子屈在贮起藏过间程中骄菌丝只自溶居释放狼出某摊些物直质浓庆度过虽大而瓜对孢抛子萌完发具咏有抑亡制作骑用有愤关.同时炒存在美高密塑度孢吴子萌捐发所经需营梳养显絮得不艇足.5、生惯长因西子对胶孢子愧萌发良的影咽响：出对陈孢子菜萌发返最有孙效的喇生化辩因子捆甘氨富酸、谁缬氨私酸、失丝氨经酸,经双码因子沙组合狮试验,孢子格萌发预率最垦高可合达74蔬.务2%秃,由此轻证明蔑绛红张色小小单孢殖菌孢染子萌拌发率寄低的翁主要贯因素百可能咽与缺灶乏某仅些氨冰基酸艘及一禽些生盒长因崖素这永些简膏单营磨养物负质有陶关.2.种子裕的制雨备实验面室阶箱段：不用抄种子电罐，革所用捡的设效备为牧培养督箱、围摇床哑等实辈验室盲常见升设备机，在愉工厂刷这些健培养专过程穷一般扶都在叶菌种匙室完蝴成，箱因此搜现象凭地将腰这些艰培养渗过程迅称为笛实验棕室阶雷段的软种子挨培养朽。生产福车间怒阶段劲：种子年培养绵在种础子罐枣里面烤进行较，一色般在即工程缴上归管为发葬酵车棉间管沸理，坡因此抖形象山地称坦这些做培养暂过程央为生贤产车同间阶罗段种子小培养券基一级种培养基配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖0.150.1淀粉1.21.0蛋白胨0.30.2黄豆饼粉1.01.0玉米粉1.51.5硝酸钾0.050.05碳酸钙0.50.4二级种配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖1.01.0淀粉2.01.5蛋白胨0.40.3玉米粉1.81.5黄豆饼粉3.23.0花生饼粉0.40.25硫酸铵0.050.05硫酸钙0.80.8泡敌0.0250.025发酵招培养喘基查阅障国内职外关链于庆辈大霉讽素生白产所蚊用的拥培养攀基，也归纳厕起来银有二嘱十多扎种，服选择株其中渠十二要种进谢行研疯究，拨按主倾次顺趁序排头列如牲下：功黄豆所饼粉>蛋白破胨>(穷NH悉4)消2S雾O+叶>淀粉>玉米桶粉>C杜aC赏O3考>鱼粉>K域NO泥3>豆油>C邻OO警L2冰>合成穿消沫乖剂>葡萄的糖。发酵袜培养琴基(主%)钞:葡萄冻糖0.枪5挤,玉米闪淀粉5.奸5月,玉米拐粉1,黄豆德饼粉4,蛋白清胨0.吉3仰,鱼粉0.钩5更,狗Ca钻CO倦3姜0.魄6且,游(泡NH抽4)深2垦SO渐4漫0.劈燕1手,竟C或0C传l耀2趴8r寇/质ml讨p蜻H净7.俯2演.工艺心提取采用73啊2阳离便子交话换树抗脂，骡利用佣离子容交换滩法从讯发酵割液中谷提取制庆大着霉素锄。最优扣的提匆取条帆件为:发酵很液pH凭2～3，吸焦附时弦间2就h，解置吸剂握浓度5%，解馒吸剂尼流速0．4mL/m匠in。经HP津LC测定陕，发究酵液码通过升离子伐交换惧法分做离提茎取后旬，庆主大霉雁素纯针度为92．5%。离滤子交勾换法拼适用乡丰于庆勒大霉炼素发要酵液汁的分蠢离提窜取，宫提取果液纯半度达幸到药烧物分永析的陆要求盏。提取排流程73炸2型阳锁离子获交换圾树脂蚊是一跃种强扶酸型纺的树叙脂，pH对其酱活性锐基团齐影响弃不大;庆大泽霉素柳是一亩种弱流碱性酱的抗帖生素踩，pH对其住影响披较大杆。在记中性屿环境宫中，赤它主安要以薄三价费阳离骑子的杀形式任存在来，能蔽与阳筝离子抱树脂缠进行谜离子舅交换洗，而劣在碱申性环稠境中汉，庆执大霉寨素以皇阴离弱子的叶形式出存在蛙，与受阳离软子交变换树盏脂的在交换絮能力明非常蜡弱，秒导致尤在碱军性条预件下江吸附智率急奶剧下业降。哥而在狡酸性肠环境葵中主摆要以兴五价府阳离寺子的男形式态存在万，更不加稳鸭定，犁亲和亭力较腾强，挎所以稼具有棵更高稍的离谦子交轮换能授力，星因而院在酸道性条府件下叙吸附樱率比炕较大戚。转速朵、解括吸剂努流速立、解朴吸剂刃浓度古对其凡阳离甩子交汤换树喷脂的牵最终费提取谜结果保也有嫁影响代谢母调控Th劝e平pr疲om滨ote狸rs(量amin敬oac汉id疫s)伤o去fbi门os拘ynth朝es第isge酸nt跨amic停inw拘er喊e瓶sc膛re着en旋ed括o抽ut计b勇yth阵eo宝rt壤ho马go减na喉lde剧si版gn忆i君n门th胃e赵co决ur但se耳o钞fpr伏od坦uc剪ti救ngge炎nt法amicin蒸b哀y姐Mic肤ro腥mon功os览po兆rapur敞pur唐ea侵.So投me醒am示ou膜nto微fgl砌ycin赢e,掏ly多si晓ne散,伸ty拖ro伐si安ne伐,敌me敏thio屠ni去ne猪was倒a岗dd才ed竖t和o躁th子eor镜igin轧alm虎ediu疤min漏f洲la谦sk倾a哀ndin刮cu敲欣ba丹te窜dat分3国6灵on南t嫌he虹r骑ot减ar氏y五sh省ak序er然2且20趣r疫/m分i田n委fo朗r览96层h渠.It穷was峰p浪ro烧pit壶io沿usto肥bio笼sy闷nth乞es炎iz址ege嘴nt余amicin岸a崇nd戴i视nc矛re飞as御ed序t客he掌yie袋ldofge盈nt岂amic档inov希er述3废0%沫t读ha某nco搁nt足rol话gr胞ou甲p;渠t问he穴p有ro名du滤ct投io惯n友ra存te日o浓fge熊nt记amicin质w撕a但s枕in寻cr棋ea宽se即d辣by刮4艰0%。在绛插红色贼小单慕孢菌(Mic飘romon启os拼por吹apur茄pu辆re衣a)产生严庆大牵霉素衬的过赖程中,运用皂正交新设计辅筛选聋庆大娘霉素(ge蚀nt猛amicin殖)生物梢合成茫促进友剂-氨基岁酸.经摇雪瓶实喉验证贿明,在原趁培养抽基中杯添加档一定没量的度甘氨氧酸、柔赖氨净酸、彻酪氨禾酸、京蛋氨俱酸,在旋宣转摇滩床上22扇0r/拌min剑3弊6培养96刊h促,有利烫于生蒜物合猜成庆裳大霉锄素,较对靠照产批量可属增加30贵%左右,产素如率提好高40短%左右.添加硬氨基避酸后砖其在定微生告物细旅胞内猪的作淘用机站理往诸往可赏归纳壮为几杠种类输型:（1）氨熊基酸孙脱去伟氨基胁后形愤成的祖碳骨协架通婶过特喝定的瓜代谢念途径洪进入TC国A循环,增加尾了TC遍A循环悠的代艘谢通粗量,从而救提高竹了细比胞的谋能量宵水平,促进极了细妥胞生睬长和码代谢栋产物潮合成,因此脖小单椒孢菌毁菌丝弯粗壮,细胞芝染色休深,发酵吴液粘第稠,缩短光了生沫长期,提前捧进入承产素工期.（2）原由于妈氨基遮酸是阶一种鲜两性贡离子,具有袄调节蜡胞内察生理pH值的株功能阻，并魂能促坝使pH最大润限度久地满秃足细男胞生寸理功斤能的母需要.本研红究证冒明新才方法pH值明处显高盘于原挣工艺,茧pH偏碱反性更炮有利仆于绛荣红色刮小单依孢菌校细胞塞的代军谢和似产素.（3）受抑制响或激嫁活相跳关代楚谢途誉径中鞭关键婶酶的节活性,从而隔促进士目的屋代谢庄产物