La penicilina fue descubierta por el bacteriólogo Alexander Fleming, en el St. Mary's Hospital de Londres, el cual se dio cuenta de su hallazgo en una comunicación publicada en 1929 en el British Journal of Exprimental Pathology. No fue hasta 1938 en que Ernest Chain bioquímico que trabajaba con el profesor Howard Florey en la universidad de Oxford, saco del letargo en que había permanecido tan gran potencial científico y completo los trabajos antes citados con investigaciones posteriores. El primer ensayo clínico, que se hizo el 12 de enero de 1941, saco a la luz esta gran promesa y en 1943 comenzó la producción comercial en Estados Unidos.
Penicilina, Fabricación Industrial.
La fabricación de penicilina es un ejemplo del proceso típico de obtención de antibióticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece al grupo del Penicillum chrysogenum y es particularmente activo sobre el estafilococo, estreptococo y neumococo, así como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa acción sobre los gram negativos.
A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos más. Estos compuestos son ácidos fuertes muy inestables, razón por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procaina. A continuación se da la fórmula de la penicilina. Otras formas de penicilina contienen grupos diversos situados en la zona entre corchetes.
El sistema de producción en 1943 era el conocido por el método de superficie; el hongo crecía en la superficie de una capa delgada de medio de cultivo puesto en bandejas o botellas. En 1944, con el desarrollo del método comercial de la fermentación sumergida, la disminución de las necesidades de espacio y de trabajo determinaron una enorme reducción del precio de coste.
Obtención de penicilina por fermentación sumergida.
El inoculum o "simiente" para las grandes cubas de fermentación de 20.000 a 115.000 litros de capacidad se prepara por el desarrollo de un cultivo madre del hongo a partir de esporas liofilizadas que se encuentran en un sustrato de agar nutritivo. Varios litros del medio de cultivo, generalmente constituyendo del 5 al 10 % del contenido total, se preparan en una serie de depósitos de siembra y servirán para sembrar una gran cuba de fermentación.
Las cuatro fases principales de la fabricación de la penicilina son:
- Fermentación
- Separación del micelio del caldo fermentado y extracción de la penicilina por medio de disolventes.
- Purificación con disolventes y formación de la sal sodica de la penicilina.
- Ensayos de control, almacenamiento y venta.
El caldo de cultivo para la fermentación se obtiene por infusión acuosa de maíz, añadiendo de un 2 a un 3 % de lactosa, y también se adicionan compuestos inorgánicos conteniendo hidrogeno, oxigeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, nitrógeno y trazas de hierro, cobre y zinc. La adición de ciertos compuestos que favorecen el crecimiento del hongo debe evitarse, ya que podrían ser tolerados al administrar el producto, ni su eliminación seria económica. Después de ajustar el pH a 4,5-5,0, el medio de cultivo se pasa al fermentador, que esta equipado con un agitador vertical, con un sistema de introducción de aire esterilizado por filtración y con serpentines para mantener la temperatura deseada. El hongo se introduce por medio de conducciones estériles y con ayuda de aire a presión. Durante el crecimiento el medio se esteriliza con vapor a presión, y la temperatura se mantiene entre 23 y 25 ºC. El aire estéril permite el crecimiento del hongo aerobio, y la agitación facilita su uniforme distribución en el seno del liquido. Se requiere un volumen de aire por minuto y por volumen de medio de cultivo. El proceso se controla intervalos que oscilan entre 3 y 6 horas; al cabo de unas 50 a 90 horas el crecimiento se va haciendo mas lento, lo que indica que el hongo se ha desarrollado por completo. La masa se enfría a 5 ºC. a causa de la inestabilidad de la penicilina a la temperatura ambiente, y se separa el micelio en un filtro de tambor rotatorio.
En el procedimiento antiguo, la penicilina se extraía del filtrado por adsorción sobre carbón vegetal. Se eluía con acetato de amilo, una vez concentrado el eluido se enfriaba a 0 ºC y se acidificaba hasta pH 2,0 con un ácido orgánico. En el proceso de extracción por disolvente, se omite el paso de adsorción con carbón activo y el liquido filtrado (llamado "beer") se ajusta a pH 2,5 con ácido fosfórico en la misma conducción. Se efectúa una extracción continua a contracorriente con acetato de amilo y luego con cloroformo, concentrándose en sucesivos extractores centrífugos tipo Podbielniak, y el liquido final se trata con tampón de fosfato y bicarbonato sódico para formar la sal sódica. Este producto se esteriliza por filtración y se elimina asépticamente98 del agua y demás disolventes por cristalización, con lo cual se obtiene penicilina cristalina, que una vez seca puede envasarse en bolsas de politeno, o en recipientes de vidrio o de acero inoxidable.
Productos biológicos inmunizantes
Otro campo se ocupa de las vacunas bacterianas, antitoxinas y vacunas vivas. La inmunidad a una enfermedad se consigue estimulando la formación de anticuerpos específicos o por administración de los anticuerpos previamente formados.
En este grupo se incluyen las vacunas para la fiebre tifoidea, peste, difteria, tétanos, virus de influenza, paperas, poliomielitis, rabia, viruela y tifus exantematico. La vacuna del virus de la influenza es característica, se trata de una mezcla de dos o mas razas, cada una de las cuales se produce y ensaya por separado, y que proceden de cultivos suministradas por los institutos nacionales de sanidad. El virus se presenta en una ampolla preparada convenientemente que se diluye 100.000 veces antes de inocularlo en huevos.
El ciclo real de la fabricación se inicia a parir de huevos fértiles que primero se examinan al trasluz, luego se desinfectan aplicándoles una disolución de iodo y finalmente se perforan con una pequeña fresa. El virus se introduce por este pequeño orificio que se cierra herméticamente con colodión y se incuban a 37.2ºC durante 48hs. Se quita una sección circular del exterior del huevo y se extrae el fluido alantoideo el virus vivo se separa del fluido del huevo por centrifugación, de modo que las partículas viricas mas pesadas se sedimentan en el fondo del tubo de la centrifuga. Se recoge el virus y se resuspende en disolución salina. El virus vivo se inactiva tratándolo con formol a 40ºC durante 24hs.