Azı Karar Çoğu Zarar; Antibiyotik Nedir, Nasıl Yapılır, Tarihçesi.

Antibiyotikler, zararlı mikroorganizmaların büyümesini engelleyebilen ve hatta yok edebilen kimyasal maddelerdir. Özel mikroorganizmalardan veya diğer canlı sistemlerden elde edilirler ve bir fermantasyon işlemi kullanılarak endüstriyel ölçekte üretilirler. Antibiyotik etki ilkeleri yirminci yüzyıla kadar keşfedilmemiş olsa da, bilinen ilk antibiyotik kullanımı 2.500 yıl önce Çinliler tarafından yapılmıştır. Bugün 10.000'den fazla antibiyotik madde rapor edilmiştir. Şu anda antibiyotikler, her yıl büyümeye devam eden milyarlarca dolarlık bir endüstriyi temsil ediyor.

Antibiyotikler, her biri biraz farklı üretim gereksinimleri gerektiren birçok biçimde kullanılır. Cilt yüzeyindeki, gözdeki veya kulaktaki bakteriyel enfeksiyonlar için merhem veya krem olarak bir antibiyotik uygulanabilir. Enfeksiyon dahili ise, antibiyotik yutulabilir veya doğrudan vücuda enjekte edilebilir. Bu durumlarda, antibiyotik kan dolaşımına emilerek tüm vücuda verilir.

Antibiyotikler kimyasal olarak farklılık gösterir, bu nedenle tedavi ettikleri enfeksiyon türleri ve onları tedavi etme yöntemleri bakımından da farklılık göstermeleri anlaşılabilir. Bazı antibiyotikler, hücrelerinin yapısını etkileyerek bakterileri yok eder. Bu iki yoldan biriyle gerçekleşebilir. İlk olarak, antibiyotik bulaşıcı bakterilerin hücre duvarlarını zayıflatabilir ve bu da onların patlamasına neden olur. İkincisi, antibiyotikler, hücre zarlarına zarar vererek bakteri hücrelerinin içeriğinin dışarı sızmasına neden olabilir. Antibiyotiklerin işlev görmesinin bir başka yolu da bakteri metabolizmasına müdahale etmektir. Tetrasiklin ve eritromisin gibi bazı antibiyotikler protein sentezine müdahale eder. Rifampin gibi antibiyotikler nükleik asit biyosentezini inhibe eder. Sulfonamid veya trimetoprim gibi diğer antibiyotiklerin hücre metabolizması üzerinde genel bir bloke edici etkisi vardır.

Bir antibiyotiğin ticari gelişimi uzun ve maliyetli bir öneridir. Antibiyotik bileşikleri üreten organizmaları tanımlamak için tasarlanmış temel araştırmalarla başlar. Bu aşamada binlerce tür, herhangi bir antibakteriyel etki belirtisi için taranır. Bir tür bulunduğunda, tür bilinen çeşitli bulaşıcı bakterilere karşı test edilir. Sonuçlar umut vericiyse, organizma büyük ölçekte büyütülür, böylece antibiyotik etkisinden sorumlu bileşik izole edilebilir. Bu karmaşık bir prosedür çünkü binlerce antibiyotik materyali zaten keşfedildi. Çoğu zaman, bilim adamları yeni antibiyotiklerinin benzersiz olmadığını bulurlar. Malzeme bu aşamayı geçerse, daha fazla test yapılabilir. Bu tipik olarak, antibiyotiğin hayvanlarda ve insanlarda çalıştığını ve zararlı olmadığını kanıtlamak için klinik testleri içerir. Bu testler geçilirse, Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), antibiyotiği yeni bir ilaç olarak onaylamalıdır. Bütün bu süreç uzun yıllar alabilir.

Bir antibiyotiğin büyük ölçekli üretimi, bir fermantasyon sürecine bağlıdır. Fermantasyon sırasında, antibiyotik üreten organizmanın büyük bir kısmı büyütülür. Fermantasyon sırasında organizmalar, daha sonra bir ilaç olarak kullanılmak üzere izole edilebilen antibiyotik materyali üretir. Yeni bir antibiyotiğin ekonomik olarak uygulanabilir olması için, üreticilerin fermantasyon sürecinden yüksek miktarda ilaç alabilmesi ve onu kolayca izole edebilmesi gerekir. Yeni bir antibiyotiğin ticari olarak büyütülebilmesi için genellikle kapsamlı araştırmalar gerekir.

Tarihçesi

Antibiyotiklerle ilgili bilimsel bilgimiz yakın zamanda geliştirilmiş olsa da, antibiyotiklerin pratik uygulaması yüzyıllardır varlığını sürdürmektedir. Bilinen ilk kullanım yaklaşık 2500 yıl önce Çinliler tarafından yapılmıştır. Bu süre zarfında, soya fasulyesinin küflü pıhtısını enfeksiyonlara uygulamanın belirli terapötik faydaları olduğunu keşfettiler. O kadar etkiliydi ki standart bir tedavi haline geldi. Kanıtlar, diğer kültürlerin terapötik ajanlar olarak antibiyotik tipi maddeler kullandığını göstermektedir. Sudan-Nubian uygarlığı, MS 350 kadar erken bir tarihte bir tür tetrasiklin antibiyotik kullandı. Bu kültürlerde antibiyotik kullanılmasına rağmen, antibiyotik etkisinin genel prensipleri yirminci yüzyıla kadar anlaşılamamıştır.

Modern antibiyotiklerin gelişimi, dünyaya mikroorganizmalardan elde edilen materyallerin bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için kullanılabileceğini gösteren birkaç kilit kişiye bağlıydı. Bu alandaki ilk öncülerden biri Louis Pasteur'du. 1877'de kendisi ve bir arkadaşı, hastalığa neden olan şarbon bakterilerinin büyümesinin bir saprofit bakteri tarafından engellenebileceğini keşfetti. Saprofitik basiller de verildiği sürece, hayvanlara büyük miktarlarda şarbon basilinin hiçbir olumsuz etkisi olmadan verilebileceğini gösterdiler. Sonraki birkaç yıl içinde, diğer gözlemler, bazı bakteri kaynaklı materyallerin hastalığa neden olan bakterilerin büyümesini önleyebileceği gerçeğini destekledi.

1928'de Alexander Fleming, antibiyotik alanına en önemli katkılardan birini yaptı. Bir deneyde, yeşil Penicillium küfünün bir suşunun bir agar plakasında bakteri üremesini engellediğini buldu. Bu, modern çağın ilk antibiyotiği olan penisilinin geliştirilmesine yol açtı. Birkaç yıl sonra 1932'de, bir penisilin preparatı kullanarak enfekte yaraları tedavi etmek için bir yöntem öneren bir makale yayınlandı. Bu erken penisilin örnekleri işlevsel olmasına rağmen, güvenilir değillerdi ve daha fazla iyileştirmeye ihtiyaç vardı. Bu gelişmeler 1940'ların başında Howard Florey ve ortaklarının yüksek penisilin verimi sağlayan yeni bir Penicillium türü keşfettiği zaman geldi. Bu, modern antibiyotik endüstrisinin başlatılmasına yardımcı olan büyük ölçekli penisilin üretimine izin verdi.

Penisilin keşfinden sonra başka antibiyotikler arandı. 1939'da, toprak bakteri streptomyces'ten potansiyel antibiyotik ürünlerinin izolasyonu üzerine çalışmalar başladı. Antibiyotik terimi bu dönemde kullanılmaya başlandı. Selman Waxman ve ortakları, 1944'te streptomisini keşfetti. Daha sonraki çalışmalar, tümü Streptomyces tarafından üretilen aktinomisin, streptotrisin ve neomisin dahil olmak üzere bir dizi yeni, farklı antibiyotiğin keşfiyle sonuçlandı. O zamandan beri keşfedilen diğer antibiyotikler arasında basitrasin, polimiksin, viomycin, kloramfenikol ve tetrasiklinler bulunur. 1970'lerden beri, çoğu yeni antibiyotik, doğal olarak oluşan antibiyotiklerin sentetik modifikasyonları olmuştur.

İşlenmemiş İçerikler

Fermantasyon suyunu oluşturan bileşikler, antibiyotik üretimi için gerekli olan birincil hammaddelerdir. Bu çorba, mikroorganizmaların çoğalması için gerekli tüm bileşenlerden oluşan sulu bir çözeltidir. Tipik olarak, her ikisi de laktoz ve glikoz şekerlerinden oluşan melas veya soya unu gibi bir karbon kaynağı içerir. Bu maddeler organizmalar için bir besin kaynağı olarak gereklidir. Azot, organizmaların metabolik döngülerinde gerekli bir başka bileşiktir. Bu nedenle tipik olarak bir amonyak tuzu kullanılır. Ek olarak, antibiyotik üreten organizmaların uygun şekilde büyümesi için gerekli eser elementler dahildir. Bunlar, suda çözünür tuzlar yoluyla verilen fosfor, kükürt, magnezyum, çinko, demir ve bakır gibi bileşenlerdir. Fermantasyon sırasında köpürmeyi önlemek için domuz yağı, oktadekanol ve silikonlar gibi köpük önleyici maddeler kullanılır.

Üretim Süreci

Çoğu antibiyotik doğada bulunsa da, normalde büyük ölçekli üretim için gerekli miktarlarda mevcut değildir.

Bu nedenle bir fermantasyon işlemi geliştirilmiştir. İstenen bir mikroorganizmanın izole edilmesini, kültürün büyümesini hızlandırmayı ve nihai antibiyotik ürününün rafine edilmesini ve izole edilmesini içerir. Üretim süreci boyunca steril koşulların korunması önemlidir, çünkü yabancı mikroplarla kontaminasyon fermantasyonu bozacaktır.

Kültürü Başlatmak

1-

Fermentasyon başlamadan önce istenilen antibiyotik üreten organizma izole edilmeli ve sayıları kat kat artırılmalıdır. Bunu yapmak için, laboratuvarda daha önce izole edilmiş, soğuk depolanmış organizmaların bir örneğinden bir başlangıç kültürü oluşturulur. Başlangıç kültürünü büyütmek için organizmanın bir örneği agar içeren bir plakaya aktarılır. İlk kültür daha sonra gıda ve büyüme için gerekli diğer besinlerle birlikte çalkalama şişelerine konur. Bu, daha fazla büyüme için tohum tanklarına aktarılabilen bir süspansiyon oluşturur.

2-Tohum tankları, mikroorganizmaların büyümesi için ideal bir ortam sağlamak üzere tasarlanmış çelik tanklardır. Sıcak su ve laktoz veya glikoz şekerleri gibi karbonhidratlı yiyecekler de dahil olmak üzere, belirli bir mikroorganizmanın hayatta kalması ve gelişmesi için ihtiyaç duyacağı her şeyle doludurlar. Ek olarak, asetik asit, alkoller veya hidrokarbonlar gibi diğer gerekli karbon kaynaklarını ve amonyak tuzları gibi nitrojen kaynaklarını içerirler. Vitaminler, amino asitler ve küçük besinler gibi büyüme faktörleri, tohum tankı içeriğinin bileşimini tamamlar. Tohum tankları, büyüme ortamının hareket etmesini sağlayan karıştırıcılar ve sterilize edilmiş, filtrelenmiş hava sağlayan bir pompa ile donatılmıştır. Yaklaşık 24-28 saat sonra tohum tanklarındaki malzeme birincil fermantasyon tanklarına aktarılır.

Fermantasyon

3-

Fermantasyon tankı, esasen, yaklaşık 30.000 galon tutabilen çelik tohum tankının daha büyük bir versiyonudur. Tohum tankında bulunan aynı yetiştirme ortamı ile doldurulur ve ayrıca büyümeye teşvik edici bir ortam sağlar. Burada mikroorganizmaların büyümesine ve çoğalmasına izin verilir. Bu işlem sırasında, istenen antibiyotiği büyük miktarlarda salgılarlar. Tanklar, sıcaklığı 73-81 ° F (23-27.2 ° C) arasında tutmak için soğutulur. Sürekli çalkalanır ve içine sürekli bir steril hava akımı pompalanır. Bu nedenle köpük önleyici maddeler periyodik olarak eklenir. Optimal büyüme için pH kontrolü hayati önem taşıdığından, gerektiğinde tanka asitler veya bazlar eklenir.

İzolasyon ve Arıtma

4-Üç ila beş gün sonra maksimum miktarda antibiyotik üretilmiş olacak ve izolasyon süreci başlayabilir. Üretilen spesifik antibiyotiğe bağlı olarak, fermantasyon suyu çeşitli saflaştırma yöntemleriyle işlenir. Örneğin, suda çözünür olan antibiyotik bileşikleri için saflaştırma için bir iyon değiştirme yöntemi kullanılabilir. Bu yöntemde, bileşik önce et suyunda bulunan atık organik maddelerden ayrıştırılır ve daha sonra diğer suda çözünür bileşikleri istenen bileşikten ayıran ekipman aracılığıyla gönderilir. Penisilin gibi yağda çözünen bir antibiyotiği izole etmek için bir çözücü ekstraksiyon yöntemi kullanılır. Bu yöntemde et suyu, antibiyotiği spesifik olarak çözebilen butil asetat veya metil izobutil keton gibi organik çözücülerle işlenir. Çözünmüş antibiyotik daha sonra çeşitli organik kimyasal araçlar kullanılarak geri kazanılır. Bu adımın sonunda, üreticiye tipik olarak, farklı ürün tiplerine daha da rafine edilebilen saflaştırılmış toz haline getirilmiş bir antibiyotik formu bırakılır.

Rafinasyon 

5-Antibiyotik ürünleri birçok farklı formda olabilir. Damar içi torbalar veya şırıngalar için çözeltiler halinde, hap veya jel kapsül formunda satılabilirler veya topikal merhemlere dahil edilen tozlar olarak satılabilirler. Antibiyotiğin son formuna bağlı olarak, ilk izolasyondan sonra çeşitli arıtma adımları uygulanabilir. Damar içi torbalar için, kristalli antibiyotik bir çözelti içinde çözülebilir, torbaya konulabilir ve daha sonra hava geçirmez şekilde kapatılabilir. Jel kapsüller için, toz halindeki antibiyotik bir kapsülün alt yarısına fiziksel olarak doldurulur, ardından üst yarısı mekanik olarak yerine konur. Topikal merhemlerde kullanıldığında, antibiyotik merheme karıştırılır.

6-Bu noktadan itibaren antibiyotik ürün son paketleme istasyonlarına taşınır. Burada ürünler istiflenir ve kutulara konur. Kamyonlara yüklenir ve çeşitli distribütörlere, hastanelere ve eczanelere taşınırlar. Tüm fermantasyon, geri kazanım ve işleme süreci beş ila sekiz gün arasında sürebilir.

Kalite Kontrol

Antibiyotik üretiminde kalite kontrol çok önemlidir. Bir fermantasyon sürecini içerdiğinden, üretim sırasında hiçbir noktada kesinlikle kontaminasyon oluşmamasını sağlamak için adımlar atılmalıdır. Bu amaçla, ortam ve tüm işleme ekipmanı tamamen buharla sterilize edilir. Üretim sırasında tüm bileşiklerin kalitesi düzenli olarak kontrol edilir. Fermantasyon sırasında mikroorganizma kültürünün durumunun sık sık kontrol edilmesi özellikle önemlidir. Bunlar, çeşitli kromatografi teknikleri kullanılarak gerçekleştirilir. Ayrıca bitmiş ürünün pH, erime noktası ve nem içeriği gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal özellikleri kontrol edilir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde antibiyotik üretimi, Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından yüksek oranda düzenlenmektedir. Uygulamaya ve antibiyotiğin türüne bağlı olarak az ya da çok test yapılmalıdır. Örneğin, FDA belirli antibiyotikler için her partinin kendileri tarafından etkinlik ve saflık açısından kontrol edilmesini şart koşar. Parti ancak onaylandıktan sonra genel tüketim için satılabilir.

Gelecekte

Yeni bir ilacın geliştirilmesi maliyetli bir teklif olduğundan, ilaç şirketleri son on yılda çok az araştırma yaptı. Bununla birlikte, endişe verici bir gelişme, yeni antibiyotiklerin geliştirilmesine olan ilgiyi canlandırdı. Hastalığa neden olan bazı bakterilerin mutasyona uğradığı ve standart antibiyotiklerin çoğuna karşı direnç geliştirdiği ortaya çıktı. Yeni antibiyotikler keşfedilmediği veya mevcut olanlar üzerinde iyileştirmeler yapılmadığı sürece, bu, dünyanın halk sağlığı üzerinde ciddi sonuçlar doğurabilir. Bu zorlu problem, uzun yıllar boyunca araştırmaların odak noktası olacaktır.