Biotecnologia Farmacêutica: Insumos e Processos

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Autores: Prof. Juliano Rodrigo Guerreiro
 Profa. Enny Fernandes Silva
Colaborador: Prof. Luiz Henrique Cruz de Mello
Biotecnologia Farmacêutica
Professores conteudistas: Juliano Rodrigo Guerreiro / Enny Fernandes Silva
Juliano Rodrigo Guerreiro
Graduado em Farmácia-Bioquímica pela Universidade de São Paulo (FCF/USP – 2004) e Doutor em Bioquímica 
pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ/USP – 2009). Realizou pós-doutorado com ênfase em 
Bioquímica de Plantas pela Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” da Universidade de São Paulo (ESALQ/USP) 
entre 2009 e 2012. Tem formação de especialista em Mariologia pela Universidade Dehoniana (2017). É coordenador 
do curso de Farmácia desde 2008 e professor titular da UNIP desde 2009. 
Enny Fernandes Silva
Graduada em Ciências Biológicas – modalidade médica (bacharel em Biomedicina) – pela Universidade Santo 
Amaro (Unisa – 1981), possui especialização em Clonagem em Bacillus subtilis pelo Public Health Department of 
the City of New York (1982), mestrado em Bioquímica, na área de Biologia Celular e Molecular (1989) e doutorado 
em Bioquímica, na área de Biologia Celular e Molecular (2003), ambos pela Universidade de São Paulo (USP). Tem 
pós-doutorado na Faculdade de Medicina da USP com Dr. Roger Chammas, na área de Adesão Celular. Atualmente, é 
docente titular da Universidade Paulista (UNIP). 
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permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
G934b Guerreiro, Juliano Rodrigo.
Biotecnologia Farmacêutica / Juliano Rodrigo Guerreiro, Enny 
Fernandes Silva. – São Paulo: Editora Sol, 2022.
140 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ISSN 1517-9230.
1. Fermentação. 2. Cultura. 3. Nanotecnologia. I. Guerreiro, 
Juliano Rodrigo. II. Silva, Enny Fernandes. III. Título.
CDU 663.1
U514.76 – 22
Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
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Reitora em Exercício
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Vice-Reitora de Pós-Graduação e Pesquisa
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Vice-Reitora de Administração
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Prof. Fábio Romeu de Carvalho
Vice-Reitor de Planejamento e Finanças
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Vice-Reitora de Unidades do Interior
Unip Interativa
Profa. Elisabete Brihy
Prof. Marcelo Vannini
Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar
Prof. Ivan Daliberto Frugoli
 Material Didático
 Comissão editorial: 
 Profa. Dra. Christiane Mazur Doi
 Profa. Dra. Angélica L. Carlini
 Profa. Dra. Ronilda Ribeiro
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista
 Profa. Deise Alcantara Carreiro
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Larissa Wostog
 Kleber Souza
Sumário
Biotecnologia Farmacêutica
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................9
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................9
Unidade I
1 INSUMOS E PRODUTOS OBTIDOS POR PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS ................................. 13
1.1 Ingrediente farmacêutico ativo (IFA) ........................................................................................... 13
1.2 Insumos para antibióticos β-lactâmicos: penicilina e cefalosporina ............................. 14
1.3 Insumos para proteínas terapêuticas recombinantes ........................................................... 19
1.4 Insumos para fatores de coagulação sanguínea recombinantes 
e anticoagulantes (heparinas) ................................................................................................................ 22
1.5 Insumos para anticorpos ................................................................................................................... 24
1.6 Insumos para eritropoetina (EPO) – fator de crescimento hematopoiético ................ 27
1.7 Insumos para vacinas ......................................................................................................................... 29
1.7.1 IFAs para vacinas contra covid-19 ................................................................................................... 31
2 TIPOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS ................................................................................................. 32
2.1 Início do processo ................................................................................................................................ 34
2.1.1 Meios de culturas e seus suplementos (mosto), temperatura e pH ................................... 34
2.1.2 Microrganismo selecionado – microrganismos de importância 
para a indústria farmacêutica ...................................................................................................................... 35
2.1.3 Presença ou ausência de oxigênio estéril (ar comprimido) ................................................... 35
2.1.4 Método de esterilização da dorna ................................................................................................... 35
2.1.5 Agitadores .................................................................................................................................................. 36
2.2 Durante o processo .............................................................................................................................. 38
2.3 Final do processo .................................................................................................................................. 38
3 EXEMPLOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS ...................................................................................... 39
3.1 Fermentação alcoólica – cana-de-açúcar .................................................................................. 39
3.2 Fermentação alcoólica – cerveja .................................................................................................... 40
3.3 Fermentação alcoólica – vinho ....................................................................................................... 41
3.4 Fermentação lática – iogurte .......................................................................................................... 43
3.5 Fermentação do pão ........................................................................................................................... 44
3.6 Fermentação para a produção de vitaminas ............................................................................. 44
3.7 Fermentação para a produção de soros e vacinas .................................................................. 45
3.8 Fermentação para a produção de antibióticos ........................................................................ 46
3.9 Fermentação para a produção de esteroides ............................................................................ 46
4 MÉTODOS DE EXTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE DNA E RNA: TÉCNICAS E APLICAÇÕES ........ 47
4.1 Métodos de extração e purificação de DNA e RNA ................................................................ 47
4.2 Técnicas de DNA recombinante, clonagem molecular, construção 
de vetores e enzimas de restrição ........................................................................................................ 48
4.3 Sequenciamento de DNA .................................................................................................................. 53
4.4 Aplicações ................................................................................................................................................57
Unidade II
5 DESENVOLVIMENTO FARMACÊUTICO DE MEDICAMENTOS BIOLÓGICOS (BIOFÁRMACOS) .......65
5.1 Técnica de produção de proteínas recombinantes ................................................................. 66
5.2 Medicamentos fabricados por DNA recombinante ................................................................ 68
5.3 Biossimilares ........................................................................................................................................... 71
5.4 Comercialização .................................................................................................................................... 71
5.5 Produção de biofármacos em cultura de células animais (hibridomas) ........................ 72
5.5.1 Cultura celular ......................................................................................................................................... 72
5.5.2 Cultura de células primárias ............................................................................................................... 73
5.5.3 Células tumorais ...................................................................................................................................... 76
5.5.4 Linhagens celulares ................................................................................................................................ 78
5.6 Produção de fármacos ....................................................................................................................... 80
6 NANOTECNOLOGIA: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES ........................................................................ 81
6.1 Aplicação da nanotecnologia no desenvolvimento de vacinas ........................................ 85
6.1.1 O que é vacina? ....................................................................................................................................... 86
6.1.2 Tipos de imunização .............................................................................................................................. 88
6.1.3 Tipos de vacina......................................................................................................................................... 89
6.1.4 Desenvolvimento de vacinas .............................................................................................................. 92
6.1.5 Aplicação da nanotecnologia no desenvolvimento de novas vacinas .............................. 95
7 TECNOLOGIAS DE PREPARAÇÃO DE SISTEMAS ORAIS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA ......... 96
7.1 Projeto racional de sistemas de liberação modificada .......................................................... 97
7.2 Formas de dosagem oral de dispersão rápida .......................................................................... 99
7.3 Liberação entérica modificada ........................................................................................................ 99
7.4 Liberação pulsátil ................................................................................................................................100
7.5 Técnicas de formação de floss ......................................................................................................100
7.6 Tecnologia de impressão tridimensional (3D) na preparação de sistemas 
de liberação oral .........................................................................................................................................100
7.7 Tecnologia de deposição eletrostática para revestimento 
farmacêutico em pó .................................................................................................................................101
7.8 Vantagens e desvantagens da liberação modificada ...........................................................101
7.9 Nanotecnologia aplicada aos cosméticos inteligentes .......................................................102
7.9.1 Lipossomas ..............................................................................................................................................104
7.9.2 Niossomas ................................................................................................................................................107
7.9.3 Nanocristais ............................................................................................................................................108
7.9.4 Nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) ..........................................................................................108
7.9.5 Nanopartículas superparamagnéticas e magnéticas .............................................................109
7.9.6 Nanopartículas metálicas .................................................................................................................. 110
7.9.7 Nanoesferas............................................................................................................................................. 110
7.9.8 Dendrímeros .............................................................................................................................................111
7.9.9 Nanotubos de carbono ........................................................................................................................111
7.9.10 Cubossomos ..........................................................................................................................................112
8 NANOTECNOLOGIA NA ÁREA FARMACÊUTICA: APLICAÇÕES .....................................................113
8.1 Medicamentos biológicos no tratamento do diabetes .......................................................113
8.1.1 Vias de administração da insulina ................................................................................................. 116
8.2 O microambiente tumoral como estratégia de direcionamento 
de nanopartículas ......................................................................................................................................122
8.3 Medicamentos biológicos para o tratamento de doenças raras .....................................125
9
APRESENTAÇÃO
Este livro-texto possui linguagem didática dirigida primordialmente para a fundamentação básica 
do aluno, com o objetivo de proporcionar o uso racional de horas de estudo e a consolidação dos 
conhecimentos teóricos que servirão de subsídio a outras disciplinas durante o curso. 
A organização do presente material segue uma estrutura de apresentação de conceitos de forma 
a facilitar o aprendizado, obedecendo também aquela utilizada nas aulas presenciais. Os tópicos 
contemplam os aspectos que envolvem conceitos fundamentais em bioengenharia. 
Dessa forma, primeiramente, falaremos sobre o histórico e a definição de bioengenharia. Depois, 
abordaremos aspectos básicos sobre engenharia genética, cultivo de células e transgenia. Adiante, 
o estudo estará mais voltado para as células-tronco e os aspectos de biossegurança relacionados à 
utilização de ferramentas de bioengenharia. Além disso, exibiremos os conceitos e os métodos de 
fabricação de soros e vacinas. Por fim, trataremos de temas como sequenciamento genético, aplicações 
dessa técnica na saúde, técnicas de nanotecnologia e produção de biomateriais. 
Assim, ao final da leitura deste livro-texto, você, aluno, deverá ser capaz de compreender os 
principais conceitos que envolvem DNA recombinante, cultura celular, técnicas de transgenia, vacinas e 
sequenciamento. Além disso, você deverá estar a par dos principais aspectos referentes à biossegurança 
e à produção de biomateriais, assim como desenvolver habilidades dentro do campo da bioinformática, 
uma vez que esta vem sendo utilizada como ferramenta valiosa dentro da biotecnologia. 
Boa leitura!
INTRODUÇÃO
Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), ““biotecnologia” significa qualquer aplicação 
tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou 
modificar produtos ou processospara utilização específica” (ONU, 1992, p. 9).
Podemos sugerir que a biotecnologia se iniciou há muito tempo, talvez milhares de anos atrás, com 
processos de fermentação, que utilizava seres vivos como bactérias e leveduras para produzir bebidas ou 
alimentos como pão ou queijo, e que, após muitos anos, foram aprimorados para obtenção de proteínas de 
diferentes funções, antibióticos ou outros medicamentos, aminoácidos, vitaminas, solventes industriais, 
pigmentos, pesticidas, entre outros produtos.
Há alguns anos, estamos acompanhando um aprimoramento na área da biotecnologia, principalmente 
nas ciências ômicas (epigenômica, genômica, proteômica, transcriptômica e metabolômica) e no estudo 
de dados epidemiológicos, levando-nos ao melhor entendimento do funcionamento das células isoladas, 
dos tecidos e dos órgãos, chegando a relacionar vários mecanismos que levam a doenças, bem como 
identificar potenciais alvos terapêuticos.
10
Caso, em uma via metabólica, ocorra deficiência de determinada enzima ou proteína, elas poderão 
ser produzidas em diferentes sistemas de expressão, por exemplo, bactérias, leveduras, células de plantas, 
insetos e mamíferos, sendo posteriormente purificadas e comercializadas. Quando administradas, essas 
proteínas aumentam a expectativa de vida do paciente.
Após a primeira aprovação do biofármaco insulina humana recombinante (Humulin®) para o uso em 
seres humanos, em 1982, produzida pela indústria farmacêutica Eli Lilly, novos biofármacos entraram no 
mercado farmacêutico e impulsionaram a tecnologia. 
No que se refere a medicamentos produzidos por biologia molecular, podemos citar aqueles que 
usam bactérias (por exemplo, Escherichia coli) ou leveduras (por exemplo, Saccharomyces cerevisiae 
e Pichia pastoris) como hospedeiros de vetores construídos para a produção de produtos biológicos 
que não necessitam de modificações pós-traducionais mais complexas. Caso haja necessidade dessas 
modificações para se ter estabilidade proteica e atividade biológica completa, são necessárias outras 
células eucarióticas como hospedeiros que tenham condições de inserir, por exemplo, cadeias de 
carboidratos em regiões específicas da cadeia de aminoácidos de determinada proteína, no processo 
chamado glicosilação. Como exemplo podemos citar diversas linhagens celulares que são empregadas 
na expressão de proteínas recombinantes, como as células de mamíferos HEK 293 (células de rim 
humano embrionário), CHO (Chinese hamster ovary ou células de ovário de hamster chinês) e BHK 
(baby hamster kidney ou células de rim de filhotes de hamster). Atualmente, já existem estudos com 
uso de coelhos e cabras transgênicas como biorreatores industriais cujo produto de interesse, a proteína 
recombinante, é produzida pelo tecido das glândulas mamárias geneticamente modificadas desses 
animais e liberada solúvel no leite. Como exemplo de medicamento produzido dessa maneira destaca-se 
o Atryn (antitrombina alfa recombinante). 
A biotecnologia, como é muito abrangente, pode ser relacionada e classificada em cores, mediante 
o setor de atuação:
• Biotecnologia verde: aplicada na agricultura, especialmente na criação de sementes e plantas 
geneticamente modificadas, para obter plantações mais resistentes às pragas e substâncias 
químicas (pesticidas e agrotóxicos, por exemplo), além de poder melhorar o teor vitamínico e 
levar a produção mais sustentável de baixa agressão ao meio ambiente.
• Biotecnologia vermelha: associada à cor do sangue, está relacionada com o desenvolvimento de 
novos tratamentos, diagnósticos ou medicamentos. 
• Biotecnologia azul: visa procurar moléculas em plantas ou animais marinhos, como algas, para 
o tratamento de doenças. 
• Biotecnologia marrom: analisa plantas, solo, animais e clima de ambientes desérticos.
• Biotecnologia branca: ligada a processos industriais com substâncias menos poluentes, 
matérias-primas reaproveitáveis, processos enzimáticos e fermentativos, biorreatores para 
microrganismos, plantas, animais e células modificadas geneticamente ou não. São exemplos 
11
a produção de imunobiológicos, alimentos, biocombustíveis, compostos bioquímicos, vacinas, 
fármacos, cosméticos, tratamento de efluentes e águas.
• Biotecnologia laranja: voltada aos campos de informação, divulgação científica e ensino, para 
disseminar os conhecimentos da área que envolvam materiais e estratégias educacionais para que, 
ao ser ensinada nas escolas, possa angariar novos discípulos para seu desenvolvimento.
• Biotecnologia roxa: relacionada com questões legais e de regulamentação abordadas em 
biodireito, bioética, proteção intelectual e industrial, regulamentações e bioempreendedorismo. 
• Biotecnologia dourada: relacionada com as chamadas “ciências ômicas” e bioinformática. 
Envolve a compreensão do funcionamento molecular dos seres vivos, com o estudo de genômica, 
proteômica, transcriptômica, metabolômica, sequenciamentos e mapeamento de relações entre 
moléculas e funções biológicas.
• Biotecnologia cinza: ligada à preservação do meio ambiente e da biodiversidade, 
principalmente da biodiversidade genética. Como exemplos podemos citar a construção de 
banco de materiais genéticos, banco de células e organismos, monitoramento da biodiversidade 
e do meio ambiente, caracterização genética e biomolecular(ômicas), manejo e conservação da 
biodiversidade e de ecossistemas, hábitats e biomas brasileiros, evolução, cuidados com solos e 
águas, biorremediação etc.
• Biotecnologia preta: ligada ao malefício do saber, usa o conhecimento para o mal, como no 
bioterrorismo, que tem como lema desenvolver armas biológicas com toxinas e microrganismos 
desenvolvidos em laboratórios que podem causar doenças em seres humanos, animais e 
vegetações, na intenção de “escravizar” uma parte da população.
Se adicionarmos à área da biologia a área de exatas, como engenharia (mecânica, biofísica, 
eletroeletrônica e de materiais), chegamos à produção de próteses, biomateriais para enxertos, 
biossensores e equipamentos inovadores de diagnóstico médico. 
Gregor Mendel, em um trabalho publicado em 1866, discutiu mecanismos da hereditariedade ou 
herança biológica com estudos de cor e forma das ervilhas e, desde então, o conhecimento nessa área 
não parou mais. 
 Observação
A área da genética como alvo da biotecnologia também será contemplada 
neste livro-texto.
O melhoramento genético de plantas e animais pode trazer vários benefícios, como o aumento na 
produção de proteína animal, entre outras qualidades. Em relação às plantas, podemos citar mudanças 
no tempo de amadurecimento, o que ampliaria o tempo de prateleira, e, em relação aos seres humanos, 
12
podemos citar experiências enfocando a terapia gênica, que permitiria identificar a predisposição a 
algumas doenças genéticas e intervir nos genes responsáveis ainda na fase de gestação, como em 
síndrome de Hunter, atrofia muscular espinhal (AME) e outras. 
Contudo, é importante ter em mente que a edição de genes em plantas e animais racionais ou 
irracionais deve seguir conceitos éticos que nunca devem beirar a discriminação ou o benefício de uns 
em detrimento de outros.
 Saiba mais
Para saber mais a respeito do uso da genética no tratamento de doenças 
raras, leia o artigo a seguir.
GIUGLIANI, R. Terapia gênica: uma esperança para as pessoas com 
doenças raras. Veja Saúde, 20 maio 2021. Disponível em: https://cutt.ly/SUndHtS. 
Acesso em: 28 dez. 2021.
Como a genética se complementa com a bioquímica, podem ser observados neste livro-texto a 
biologia molecular e o uso da bioinformática para a análise de dados. O avanço do conhecimento 
modificou completamente o mundo atual, tornando possível, por exemplo, criar clones, alimentos 
transgênicos resistentes às pragas, realizar testes de paternidade e solucionar crimes, mapear doenças e 
realizar aconselhamento genético.
Em nosso livro-texto, enfocaremos mais as biotecnologias vermelha, dourada e branca, que 
estão relacionadas aos processos médicos e de saúde-doença,tanto humana quanto veterinária, 
principalmente na área de reprodução artificial, que nos leva ao cultivo celular in vitro de órgãos e 
tecidos animais, inseminação artificial, fertilização in vitro, novas terapias e métodos de diagnóstico. 
Técnicas usadas em genética, imunologia, fisiologia, biofísica, biologia molecular, células-tronco, 
oncobiologia, neurobiologia, entre outras, são estudadas e adaptadas para terapia celular, terapia gênica 
e manipulação cromossômica, fabricação de anticorpos, análise citogenética e diagnóstico molecular – 
conforme veremos a seguir. 
13
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Unidade I
1 INSUMOS E PRODUTOS OBTIDOS POR PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS
Matérias-primas, também conhecidas como insumos, são as substâncias que serão transformadas 
nos produtos ou no próprio produto final, caso elas sejam o elemento importante do medicamento, 
o princípio ativo, como antibióticos, proteínas terapêuticas recombinantes, anticorpos, eritropoetina e 
vacinas. Os insumos biológicos (ou bioinsumos) podem ser provenientes de microrganismos, materiais 
vegetais, orgânicos ou naturais, essenciais para a produção de determinado produto farmacêutico ativo 
ou ingrediente farmacêutico ativo (IFA). 
1.1 Ingrediente farmacêutico ativo (IFA)
Ingrediente ou insumo farmacêutico ativo (IFA), também chamado de princípio ativo, é a substância 
que possui efeito terapêutico ou ação farmacológica, por exemplo, o vírus inativado, no caso de vacina. 
Em alguns casos, o IFA é o nome da molécula usada nos medicamentos genéricos (por exemplo, ácido 
acetilsalicílico ou AAS, associado com a concentração correspondente no medicamento: 10 mg, 40 mg), 
que pode ser comercializada com o nome comercial ou “fantasia” Aspirina®.
O Brasil não fabrica mais IFAs para diversos medicamentos, pois as indústrias farmacêuticas 
transferiram a produção para outras filiais. Cerca de três décadas atrás, o Brasil fabricava metade de todo 
o IFA usado no país, mas atualmente somente 5% é feito no território brasileiro; o restante é importado. 
No início dos anos 1990, houve a transferência da fabricação de penicilina e de outros medicamentos 
como heparina para outros países, fato que nos leva ao aumento de dependência em relação à China e 
à Índia (países que concentram a produção de insumos e IFAs mundiais). 
 Lembrete
A empresa farmacêutica deve comprovar que o nível de risco dos IFAs é 
baixo ou está controlado, sendo necessário o gerenciamento de riscos e de 
boas práticas de fabricação dos medicamentos (ANVISA, 2019), inclusive a 
validação da limpeza, levando-se em consideração que a exposição diária 
permitida (PDE, do inglês, permitted daily exposure) dos funcionários 
é uma importante ferramenta de análise toxicológica e do sistema de 
qualidade farmacêutica.
Com esse tipo de dependência, qualquer problema nos países fabricantes irá impactar em nossa 
produção interna, como foi possível perceber no caso da produção das vacinas CoronaVac e Covishield 
(AstraZeneca/Oxford), que são purificadas e envasadas nos laboratórios do Instituto Butantan, em São 
14
Unidade I
Paulo, e da Fiocruz, no Rio de Janeiro, a partir dos IFAs provenientes da China e da Índia. Pensando em se 
precaver, o Brasil realizou acordos de transferência de tecnologia, respectivamente, com os laboratórios 
Sinovac e AstraZeneca.
Sofrendo com a submissão aos países mais desenvolvidos em termos farmacológicos, em 1996, foi 
aprovada a Lei de Patentes (Lei n. 9.279/1996), a qual estabelece que um fármaco só pode ser produzido 
no país pela empresa detentora da patente, ou seja, a que detém a propriedade intelectual. Geralmente, o 
prazo de uma patente farmacêutica é de 20 anos para que seu titular possa explorar economicamente 
o ativo. Quando chega a data de expiração da patente de um medicamento, sua fórmula entra em 
domínio público, ou seja, todos terão acesso aos detalhes técnicos daquela invenção e qualquer 
laboratório poderá produzir aquele medicamento sem ter que pagar algo para o titular da patente.
É nessa fase que surgem os medicamentos genéricos, cujas fórmulas já são de domínio público. 
O fato de qualquer laboratório poder produzir os medicamentos de domínio público justifica o fato de 
os medicamentos genéricos serem mais baratos.
Entretanto, nem sempre o percurso da patente até sua expiração segue esse caminho. A legislação 
que trata de patente – Lei n. 9.279/1996 – permite algumas flexibilizações, e uma delas se chama licença 
compulsória. A licença compulsória é uma antecipação da expiração da patente, ou seja, a patente entra 
em domínio público antes do prazo comum. Da mesma forma que ocorre em qualquer processo de 
expiração de patente, o titular não deixa de ter lucros com o ativo, e sim uma queda deles, caso outros 
laboratórios queiram produzir o medicamento. 
A primeira quebra de patente na América Latina ocorreu no Brasil em 2007 com o medicamento 
Efavirenz, utilizado no tratamento de síndrome da imunodeficiência adquirida (Aids), tornando o acesso 
ao fármaco mais facilitado, pois seu custo diminuiu e, consequentemente, sua oferta aumentou. Em 
alguns casos, a indústria farmacêutica reduz o preço do medicamento no período próximo à expiração 
da patente, na tentativa de deixá-lo mais popular.
1.2 Insumos para antibióticos β-lactâmicos: penicilina e cefalosporina
Podemos conceituar antibiótico como uma substância capaz de matar bactérias (bactericidas) ou 
inibir o crescimento de bactérias (bacteriostáticos), não afetando nossas células da mesma forma que 
afeta os microrganismos.
 Observação
Caso ocorra alguma manifestação de bactérias, ou seja, se formos 
afetados de alguma maneira, esses sinais são chamados efeitos adversos. 
Os antibióticos naturais são produzidos por microrganismos, cada um com necessidades diferentes, 
o que leva ao uso de matérias-primas ou meios de cultura diferentes. Esse medicamento natural 
produzido por um ser vivo (bactéria, fungo ou planta) pode ser modificado na indústria, recebendo, 
15
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
então, a denominação semissintético. Os medicamentos sintéticos diferem dos semissintéticos por serem 
sintetizados totalmente em laboratório/indústria com o auxílio de técnicas de química farmacêutica.
Para fabricar, por exemplo, penicilina G ou V, tipos de antibiótico natural, necessitamos de inóculo 
(microrganismo), meio de cultura, agitação, bem como condições de pH e temperaturas controlados, 
dorna ou tanque de fermentação e métodos físico-químicos de purificação. 
O microrganismo inicial para produção de penicilina é um fungo filamentoso (chamado inóculo), que 
pode ser Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum ou Aspergillus nidulans. Estes serão inoculados 
em dornas, biorreatores ou tanques de fermentação de aço inoxidável com meio de cultura microbiológico 
(“sopa” de nutrientes) devidamente esterilizados, ou seja, sem contaminação com outros microrganismos. 
O meio de cultura pode ter, por exemplo, água de milho, arroz ou trigo como fonte de nitrogênio, 
glicose ou melaço como fontes de carbono e substâncias especiais, como aminoácidos essenciais ácido 
α-aminoadípico, valina e cisteína, que são fundamentais para o crescimento desses fungos.
Para o processo de esterilização, a dorna e o meio de cultura são expostos ao calor úmido (vapor) 
por determinado tempo. Nessa dorna ocorrerá o processo chamado fermentação, que modifica o meio 
de cultura, chamado mosto, por conta das reações provenientes do metabolismo do microrganismo, 
mudando o nome de mosto para vinho. O tema fermentações será abordado mais adiante.
A penicilina foi o primeiro antibiótico descrito em literatura. Apesar de ter sido descoberta por 
Alexander Fleming em 1928, foi usada em seres humanos para tratar tuberculose apenas em 1940, 
sendo o primeiro de muitos outros antibióticos descobertos provenientes de diversos microrganismos 
e de diferentes ecossistemas aquáticos ou terrestres, como a estreptromicina (a partir de colônias 
de Streptomyces griseus), descobertaem 1944; a cefalosporina (proveniente de Cephalosporium 
acremonium), em 1945; o cloranfenicol (proveniente de Streptomyces venezuelae), em 1947; o 
antibiótico vancomicina, em 1956; e a gentamicina (proveniente de Streptomyces orientalis), em 1963, 
entre outros. 
 Observação
Em bioquímica, caracterizamos como fermentação um processo que 
ocorre nas células quando não há ou há pouco oxigênio. Na indústria, o 
termo é usado por ser um processo que utiliza microrganismos.
Apesar de o processo para obtenção de antibióticos ser chamado fermentação, necessita de ar 
estéril, pois não é possível contaminar o crescimento de determinada cepa, bem como de seu produto, 
com ar que contenha milhões de bactérias, esporos, sólidos e líquidos indesejáveis, além de necessitar 
de agitação e temperatura controlada, quase sempre entre 25 °C e 27 °C, e pH em torno de 6,5. 
No caso específico da produção de penicilina, o vinho (ou meio de cultura modificado) será filtrado 
para retirar o micélio (hifas do fungo) e serão iniciadas várias extrações com diferentes solventes 
orgânicos, como acetato de butila ou amila em pH baixo e temperatura baixa, adsorção em resinas, 
16
Unidade I
filtração e precipitação da penicilina com acetona. Em seguida, a partir da fração líquida, faz-se a 
cristalização por meio de isopropanol, centrifugação e secagem. 
Pelo processo de fermentação do fungo Penicillium chrysogenum, é possível produzir formas 
diferentes de penicilinas, como F, G, K, O, X e V. Na prática clínica, são usadas somente as penicilinas 
G e V, produzidas mediante os percursores adicionados ao meio de cultura (que ficarão ligados na 
cadeia lateral), os quais determinam características antibacterianas e farmacológicas distintas. 
Se adicionar à dorna sais de ácido fenilacético (AFA), será produzida a penicilina G (ou benzilpenicilina); se 
forem adicionados sais de ácido fenoxiacético (AFNA), obtém-se penicilina V (ou fenoximetilpenicilina) 
e, a partir destes, obtém-se o 6-APA (constituído de um anel com quatro carbonos chamado de 
β-lactâmico e um anel de cinco carbonos chamado tiazolídinico) ligado a AFA ou a AFNA. O ácido 
6-aminopenicilânico (6-APA) é precursor para a família de penicilinas, conforme mostrado na figura 
a seguir. Caso sejam adicionados outros radicais ao 6-APA, teremos outras penicilinas chamadas 
semissintéticas (uma parte natural e outra fabricada em laboratório), de acordo com o quadro a seguir.
Cadeia lateral Anel tiazolidina
Anel betalactâmico
CH3
CH3
COOH
S
NC
O
N
H H
C
O
R
Figura 1 – Estrutura geral das penicilinas no R (radical) do 6-APA, onde serão adicionados os radicais
Quadro 1 – Penicilinas e seus radicais mais comuns
Radical R Penicilina correspondente (nome usual)
CH2 Benzilpenicilina (penicilina G)
CH3CH2CH = CHCH2 2 pentenilpenicilina (penicilina F)
CH3CH2= CHCH2CH2 3 pentenilpenicilina
CH3(CH2)4 N amilpenicilina (di hidropenicilina F)
CH3(CH2)6 N heptilpenicilina (penicilina K)
CH2HO P hidroximetilpenicilina (penicilina X)
OCH2 Fenoximetilpenicilina (penicilina V)
Fonte: Campbell et al. (2001, p. 78).
17
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
As penicilinas naturais são penicilina G cristalina, penicilina G procaína, penicilina G benzatina ou 
benzilpenicilina e penicilina V. As penicilinas semissintéticas atualmente disponíveis para uso clínico no 
Brasil são as aminopenicilinas: ampicilina e amoxacilina. Como algumas bactérias patogênicas possuem 
a enzima β-lactamase, que pode clivar o anel penicilânico (anel 6-APA), a indústria farmacêutica pode 
associar as penicilinas com inibidores de betalactamases como o ácido clavulânico, que também possui 
ação bactericida.
O uso descontrolado dos antibióticos pela população sem prescrição médica e em posologia errada, 
chamado automedicação, juntamente com a facilidade de compra nas farmácias, levou à resistência 
bacteriana, ou seja, a adaptação a esses medicamentos sem que haja morte dos microrganismos, 
refletindo no aumento do tempo de internação e da piora do estado do paciente, que só se recuperará 
com o auxílio de outros antibióticos. 
Essa foi uma das causas que levou à necessidade de produção de outras penicilinas, com cadeias 
laterais diferentes e os grupos funcionais adicionados à sua estrutura, mudando a ação biológica.
 Observação
Desde 24 de outubro de 2010, foi determinado pela Agência 
Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), por meio da Resolução da 
Diretoria Colegiada n. 44, que os antibióticos vendidos nas farmácias 
e drogarias do país só poderão ser entregues ao consumidor mediante 
receita de controle especial em duas vias. A primeira deve ficar retida 
no estabelecimento farmacêutico, e a segunda deve ser devolvida ao 
paciente com carimbo para comprovar o atendimento (ANVISA, 2009).
No caso da produção da cefalosporina, outro antibiótico betalactâmico, é usado o fungo 
Acremonium, anteriormente conhecido como Cephalosporium. O antibiótico é obtido como produto 
da fermentação do ácido 7-aminocefalosporânico (7-ACA) (figura a seguir) e, da mesma forma que 
acontece na produção das penicilinas, pode ter radicais incorporados em R1, R2 e R3, o que gera as 
cefalosporinas de 1ª, 2ª, 3ª, 4ª e 5ª gerações, cada uma com o espectro de ação e resistência à degradação 
enzimática diferenciadas. 
COH
R2
R3
R1 NH
H
O
S
N
AB
7
3
O
Figura 2 – Estrutura de 7-ACA. Observe a presença de R1, R2 e R3, 
que podem ser substituídos por vários ligantes
18
Unidade I
A descoberta da cefalosporina se deu com o pesquisador italiano Giuseppe Brotzu. Ele não 
compreendia por que a febre tifoide era menos virulenta em sua cidade e por que muitos jovens que 
nadavam no mar, perto de onde era liberado esgoto, não eram acometidos pela doença. Esse fato 
intrigante o levou, em 1945, a analisar uma amostra de água dos esgotos que eram liberados no mar. 
Ele isolou um fungo produtor de uma substância que atacava bactérias Gram-negativas (como a 
Enterobacteriaceae, a Salmonella spp. e a Salmonella typhi), que recebeu o nome de Cephalosporium 
acremonium (atualmente, Acremonium chrysogenum). Para estudos complementares, Brotzu enviou 
uma amostra para Oxford, e tão logo relatado à comunidade científica, em 1960, a indústria farmacêutica 
norte-americana Eli Lilly, fundada em 1876, lançou as primeiras cefalosporinas no mercado. 
Para a produção de cefalosporina, as matérias-primas (insumos), em termos de fonte de carboidratos, 
são glicose, usada na primeira parte da fabricação para o crescimento celular, chamado metabolismo 
primário, e sacarose, para o chamado metabolismo secundário, que tem a função de produzir a 
cefalosporina C, encontradas em água de maceração de milho ou adicionadas separadamente. O meio de 
fermentação deve conter metionina, ácido α-aminoadípico, valina e cisteína, que podem estar contidos 
em extrato de carne ou serem adicionados separadamente, além de ácido oleico, fosforo e acetato de 
amônio como maior fonte de nitrogênio, em pH 7,0, com temperatura de 25 °C a 28 °C e oxigênio.
Na estrutura do 7-ACA, podemos observar R1, R2 e R3 no 7-ACA (cefalosporina C), ao qual pode 
se ligar vários radicais que permitem o aparecimento de muitas combinações, levando a diferentes 
propriedades farmacocinéticas e espectros de atividade. Em geral, o radical R1 leva a mudanças no 
espectro de atividade antibacteriana, e no R2, altera propriedades farmacocinéticas, até mesmo 
possibilitando o uso por via oral ou via parentérica. 
As cefalosprinas podem ser sintetizadas das seguintes maneiras:
• Primeiras cefalosprinas (cefalotina, cefaloridina, cefradina, cefadroxil, cefazolina, cefalexina 
e cefatrizina): a partir da união do 7-ACA com acilo do cloreto de ácido.
• Cefalosporinas de segunda geração (cefamandol, cefaclor, cefuroxima, cefonicida, cefoxitina 
e cefotetan): pela união 7-ACA com o grupo metoximino na posição 7.
• Cefalosporinas de terceira geração (cefotaxima, cefsulodina, ceftazidima, cefoperazona, 
ceftriaxona e cefixima): com o radical acetil.
• Cefalosporinasde quarta geração (cefepime e cefpiroma): com a adição de grupos acídicos 
na posição 7.
• Cefalosporinas de quinta geração: muito usadas contra estafilococos meticilinorresistentes, 
como MRSA, VISA e VRSA, e como opção para alérgicos a oxacilina ou glicopeptídeos (ceftaroline 
e ceftobiprole) com o anel 1,3-tiazol ligado ao núcleo na posição 3 e ao grupo oximino em C7.
19
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Da mesma maneira que ocorre na purificação da penicilina, ocorrerão centrifugação e filtrações, 
extrações com solventes orgânicos e adsorção, e, por fim, cromatografia de troca iônica para 
posterior cristalização.
 Saiba mais
Além de agir em microrganismos, existem antibióticos que agem em 
células tumorais. Seu mecanismo de ação não é exatamente o mesmo dos 
antimicrobianos, pois, em sua maioria, são agentes intercalantes do DNA, 
como as antraciclinas doxorrubicina e daunorrubicina. No tratamento do 
câncer, podem ser feitas associações entre medicamentos quimioterápicos 
para tentar interromper o desenvolvimento das células cancerígenas, 
levando-as à citotoxicidade. 
Para saber mais, leia o seguinte artigo:
ALMEIDA, V. L. et al. Câncer e agentes antineoplásicos ciclo-celular 
específicos e ciclo-celular não específicos que interagem com o DNA: uma 
introdução. Química Nova, v. 28, n. 1, p. 118-129, 2005. Disponível em: 
https://cutt.ly/dUnMfdX. Acesso em: 28 dez. 2021.
1.3 Insumos para proteínas terapêuticas recombinantes
De forma geral, sabemos que a expressão gênica ocorre quando o DNA gera um RNA mensageiro 
que será traduzido pelos ribossomos em proteínas. Ao utilizar DNA recombinante inserido em células de 
bactérias, fungos ou mamíferos, podemos utilizar a maquinaria de tradução de tais células e obter essas 
proteínas de estudo, cuja origem é o DNA manipulado. Em 1978, a empresa Genentech desenvolveu o 
primeiro biofármaco a partir de bactérias, a insulina recombinante humana. Em 1982, a empresa fez 
parceria com a Eli Lilly and Company e iniciou sua produção após obter aprovação para uso humano pela 
Food and Drug Administration (FDA). Atualmente, utiliza-se Saccharomyces cerevisiae para a produção 
em larga escala. 
Podemos classificar as várias proteínas terapêuticas conforme sua função em: anticorpos monoclonais 
usados como biofármacos, peptídeos, anticorpos e vacinas. A produção de medicamentos biológicos 
(biofármacos) e biossimilares (produtos biológicos semelhantes aos biofármacos de referência) 
geralmente são destinados ao tratamento de enfermidades complexas como câncer, artrite reumatoide 
e outras doenças autoimunes.
Desde 1980, com os primeiros biofármacos obtidos a partir da utilização de células geneticamente 
modificadas que produzem proteínas terapêuticas, o uso da tecnologia do DNA recombinante, bem 
como os avanços biotecnológicos, foram determinantes para produzir os medicamentos biológicos 
de alta complexidade, impossíveis de serem produzidos por via sintética pelo fato de as reações de 
20
Unidade I
síntese serem extremamente complicadas em larga escala e via fermentação, cujos princípios ativos são 
extraídos e purificados para serem usados pelos pacientes. 
O exemplo mais comum é o dos anticorpos monoclonais recombinantes, muito importantes no 
tratamento de doenças como câncer, pois têm como alvo específico uma via metabólica ou uma célula 
transformada, e não as células sadias, porque tais células possuem receptores de membrana expressos de 
maneira diferente, levando ao menor comprometimento da estrutura e funcionalidade das células sadias.
Esses biofármacos podem ser classificados como de primeira ou de segunda geração, mediante 
a sequência de aminoácidos: se for semelhante à das proteínas naturais, são chamados de 
primeira geração; caso as proteínas tenham sequência alterada para aumentar o tempo de vida ou 
imunogenicidade, são chamados de segunda geração. 
Um dos exemplos de proteínas recombinantes mais famoso é o hormônio insulina, cuja estrutura 
pode ser visualizada na figura a seguir. Anteriormente, esse hormônio era extraído de bovinos e suínos, 
mas havia problemas quanto à sua imunogenicidade. Dessa forma, a primeira proteína produzida 
por meio da técnica de DNA recombinante foi esse hormônio hipoglicemiante, recebendo, inclusive, 
alterações na molécula para se obter ação prolongada ou ação rápida. 
Figura 3 – Estrutura da insulina glargina (nome dado à insulina produzida pela metodologia do DNA 
recombinante, que difere da insulina humana pela substituição da asparagina da posição 21 pela 
glicina, e pela adição de duas argininas no final, que prolongam a duração da ação)
Fonte: Campbell et al. (2001, p. 224).
Após esse feito, em três anos a indústria farmacêutica colocou à disposição o primeiro hormônio 
de crescimento humano recombinante, cuja estrutura é apresentada na figura a seguir, por meio da 
mesma técnica, mas produzido em culturas de E. coli. Foi um grande benefício, pois o hormônio do 
crescimento era extraído de cadáveres, que, além de encarecer o produto, poderia ser contaminado com 
21
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
príon, transmissor da doença degenerativa cerebral conhecida como doença de Creutzfeldt-Jakob – 
descoberta em 1982 como a versão humana da “doença da vaca louca”.
Figura 4 – Estrutura do hormônio do crescimento humano
Fonte: Guyton e Hall (1997, p. 177).
O terceiro fármaco a ser produzido com a técnica do DNA recombinante foi o grupo de medicamentos 
que congrega os interferons α utilizados no tratamento de hepatites B e C, linfoma não Hodgkin, 
algumas formas de leucemia e carcinoma renal. As citocinas, como os interferons e as interleucinas, são 
produzidas em células da bactéria E. coli ou em células CHO. Já os interferons β, usados em tratamento 
de esclerose múltipla, podem ser produzidos em E. coli, pois não precisam ser glicosilados, levando à ação 
rápida no corpo humano. Caso a proteína seja produzida a partir de células CHO, recebe modificações 
pós-traducionais como a glicosilação, que, no caso do interferon, reflete em ação farmacêutica lenta. 
Para cultivo dessas células, o insumo sintético ou matéria-prima que é o meio mínimo essencial de 
cultivo (MEM) é constituído de muitos sais minerais, como cloreto de cálcio, cloreto de potássio, cloreto 
de sódio e sulfato de magnésio, bem como vitaminas, podendo ser acrescidos soro bovino fetal ou 
outros aminoácidos. 
22
Unidade I
 Observação
Originadas em 1956, as células CHO são hospedeiras seguras, utilizadas 
há muito tempo e aceitas pelas agências reguladoras na obtenção de 
biofármacos, sendo uma linhagem de células responsável por 70% 
da produção de proteínas ou glicoproteínas recombinantes com fins 
terapêuticos ou diagnósticos. Pelo fato de serem provenientes de mamíferos, 
podem fazer modificações pós-traducionais em proteínas, que somente 
os mamíferos conseguem realizar, como a glicosilação (ou glicação), 
assemelhando-se às moléculas que produzimos em nosso organismo 
– fato que não ocorre com as proteínas expressas por bactérias como 
E. coli, que são procariotos e não possuem as enzimas necessárias para essa 
modificação pós-traducional, apesar de serem muito mais fáceis de cultivar. 
Outros pesquisadores obtiveram linhagens derivadas da primeira, ao 
implantar deleções de genes para melhor controle do crescimento e da 
produção de proteínas. Entre as várias proteínas produzidas nessa linhagem 
celular, podemos citar os ativadores de plasminogênio (tPA) – potente 
antiagregante plaquetário, proteína que ativa o plasminogênio à plasmina e 
degrada a fibrina, diminuindo os efeitos da trombose, da embolia pulmonar 
e do infarto agudo do miocárdio –, bem como a molécula da eritropoetina 
humana recombinante (EPOhr), proteína que estimula a medula óssea a 
produzir mais glóbulos vermelhos.
Os interferons γ e α, usados no tratamento da doença granulomatosa crônica, são obtidos em 
E. coli K12, que são bactérias derivadas da E. coli, modificadas por mutação para não serem capazes 
de crescer em qualquer meiode cultura. Geralmente, usa-se meio Luria Bertani (LB), que fornece as 
necessidades nutricionais de cepas recombinantes de E. coli, como triptona ou peptona (que fornece 
nitrogênio e carbono), vitaminas e alguns oligoelementos provenientes do extrato de levedura crescido 
de cloreto de sódio, com pH final = 7,0 ± 0,2.
Entre as interleucinas recombinantes, podemos citar a IL2, proteína que regula as atividades dos 
leucócitos, frequentemente linfócitos, em resposta a infecções microbianas e a fatores externos, 
induzindo a maturação de linfócitos B e de células T. Também são utilizadas na quimioterapia do 
controle do câncer, principalmente o renal, com o intuito de fortalecer o sistema imunológico das 
células e induzir a produção de mais citocinas, além de serem responsáveis pela imunidade produzida 
por biologia molecular usada no tratamento do carcinoma renal e do melanoma metastático.
1.4 Insumos para fatores de coagulação sanguínea recombinantes e 
anticoagulantes (heparinas)
Neste momento, estudaremos a importância da obtenção de proteínas recombinantes que levam 
à falta de coagulação (por exemplo, na doença hemofilia) ou ao excesso de coagulação (trombose). 
A hemostasia mantém o sangue fluindo em nossos vasos sanguíneos corretamente e impede a 
23
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
hemorragia, que é contida pela coagulação, bem como a destruição desses trombos ou coágulos. O 
esquema da cascata de coagulação pode ser observado na figura a seguir.
Via intrínseca
Via extrínseca
Ativação
por contato
CAPM
PKXII
IX
IX
XI
II
Fibrinogênio
Fator tecidual
XIIa
IXa
VIIIa
Xa
Va
X
XIa
IIa
Fibrina
Figura 5 – Esquema da cascata de coagulação
Fonte: Macfarlane (1964, p. 325).
A hemofilia é um distúrbio hemorrágico hereditário causado pela deficiência de fator VIII ou de 
fator IX e é classificada em dos tipos: A e B. A hemofilia do tipo A é caracterizada pela deficiência 
de fator VIII e, na hemofilia do tipo B, os pacientes são deficientes de fator IX. As pessoas com essas 
deficiências têm sangramentos relacionados à quantidade menor do fator presente no plasma.
Anteriormente, isolavam-se os fatores de coagulação obtidos a partir do sangue de doadores 
(chamados pdFVIII e pdFIX, que são derivados de plasma) para o tratamento da hemofilia, fato que 
provocou vários casos de contaminação por Aids e hepatite C, o que foi sanado quando houve a produção 
de fatores VIII e IX pela técnica de DNA recombinante (chamados rFVIII e rFIX, que são recombinantes), 
com risco mínimo de transmissão por agentes infecciosos. Clonado desde 1984, o gene do FVIII, proteína 
altamente glicosilada, pode ser expresso em cultivo de células CHO e em linhagem de fibroblastos 
BHK-21 isolada de cinco hamsters de um dia de idade. 
Os insumos ou as matérias-primas para o cultivo dessas células se baseiam na necessidade de serem 
semelhantes ao fluido biológico que as permeia, que contém açúcares, sais, vitaminas, lipídios, proteínas, 
ácidos orgânicos, aminoácidos, com ou não suplementação de soro bovino fetal, sempre com controle 
das condições de temperatura, pH, osmolaridade, concentração de oxigênio e concentração de dióxido 
24
Unidade I
de carbono. Os meios comerciais, ou seja, vendidos comercialmente são GMEM-S, BD Animal Component 
Free, BD Cell Quantum Yield, DMEM e F12.
Na trombose, há o impedimento do fluxo sanguíneo normal nas veias e artérias por trombos que 
podem se soltar do local em que foram criados e ir para o cérebro, os pulmões, o coração ou outros 
órgãos, semelhante ao que ocorre na trombose venosa profunda (TVP). Extraída anteriormente da mucosa 
intestinal do porco, a heparina, agora purificada via DNA recombinante, previne o tromboembolismo 
venoso ou arterial e a embolia pulmonar, pois esse carboidrato da família dos glicosaminoglicanos tem 
forte função anticoagulante.
Outros trombolíticos ou fibrinolíticos (“destruidores” de trombos ou coágulos) produzidos pela 
técnica de DNA recombinante, como o r-tPA (fator ativador do plasminogênio tecidual recombinante), 
são usados principalmente na fase aguda do infarto de miocárdio (IAM) e do acidente vascular encefálico 
(AVE, antigamente chamado de AVC – acidente vascular cerebral), podendo, inclusive, ser inseridas 
algumas mutações no DNA original para prolongar seus efeitos farmacológicos.
1.5 Insumos para anticorpos
Os anticorpos ou imunoglobulinas são glicoproteínas produzidas pelos linfócitos B capazes de 
reconhecer e inativar moléculas estranhas ao organismo, chamadas antígenos, como bactérias e vírus. 
Com formato de Y, apresentam quatro cadeias polipeptídicas: duas cadeias pesadas, chamadas H (com 
5 tipos: α, µ, γ, δ e ε), e duas cadeias leves, chamadas L (com 2 tipos: κκe λ), idênticas entre si e ligadas 
por ligações não covalentes e pontes dissulfeto. Tais combinações entre as cadeias resultam em vários 
tipos de imunoglobulinas, classificadas em: IgA, IgM, IgG, IgD e IgE.
Cadeia leve (L)
COOHCOO
H
COOH COOH
NH
2
NH 2
NH
2
NH 2
SSSS
SS
SS
SSSS
SS
SS
Cadeia pesada (P)
Figura 6 – Esquema da estrutura da imunoglobulina humana
Fonte: Abbas e Lichtman (2013, p. 88).
As regiões amino das cadeias L e H se ligam ao antígeno pelas chamadas regiões determinantes 
da complementaridade (CDR), uma zona variável, pois modifica seus aminoácidos para melhor ligação 
ao antígeno.
25
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Existem dois tipos de anticorpos: os policlonais e os monoclonais. Os anticorpos policlonais são 
produzidos em mamíferos como coelhos, camundongos, equinos, bovinos, ovinos ou aves, normalmente 
galinhas, como resposta a diferentes porções do antígeno, enquanto o animal imunizado fabrica 
anticorpos diferentes, a chamada resposta policlonal, a partir do linfócito B. Caso esses anticorpos sejam 
produzidos em laboratório, o processo é simples e de baixo custo.
Os anticorpos policlonais recebem esse nome, pois há formação de muitos clones (células-filhas) ou 
cópias de células linfócito B, cada uma reconhecendo uma porção diferente de determinado antígeno 
presente em um vírus ou bactéria, obtendo-se, assim, centenas de linfócitos B, que reconhecem centenas 
de diferentes “pedaços” de diversos antígenos de um mesmo patógeno. 
Ao utilizar o princípio de que o antígeno é aplicado e gera um anticorpo neutralizante, um anticorpo 
pode ser produzido em laboratório por biotecnologia e neutralizar ou “atacar” qualquer tipo de alvo 
molecular, como uma enzima ou receptor de alguma via metabólica, que faria papel de determinante 
antigênico ou epítopo. O anticorpo produzido, por sua vez, agiria nesses alvos, atacando e interrompendo 
doenças cardiovasculares, autoimunes, câncer e a rejeição a transplantes. Por serem muito específicos, 
vão direto para a célula que possui essa enzima ou receptor, não atacando células não transformadas ou 
sadias, diminuindo os efeitos adversos. Esses anticorpos podem sinalizar a quantidade de determinado 
receptor ou proteína, o que possibilita sua utilização em kits diagnóstico de laboratório clínico. 
 Observação
O fator de crescimento epidermal (EGF) se liga ao receptor do fator de 
crescimento epidérmico (EGFR; em inglês, epitelial growth factor receptor), 
que se dimeriza e se fosforila, ativando as proteínas citoplasmáticas GRB2 
e SOS, que, por sua vez, ativam as proteínas RAS, RAF, MEK, ERK e MAPK, 
as quais se dirigem ao núcleo e estimulam o DNA e a proliferação celular. 
Essa via é normal, mas caso alguma dessas proteínas esteja mutada 
ocorre proliferação descontrolada, culminando no câncer. O princípio ativo 
cetuximabe (Erbitux®), fabricado pela Merck, é um anticorpo monoclonal 
quimérico que inativa o receptor do fator EGFR porque se conecta em seu 
domínio extracelular de ligação do EGF, sendo um antagonista competitivo 
que bloqueia a regulação do crescimento e da proliferação celular. 
Produzidos a partir de células de camundongos (por isso são chamados murinos), os primeiros 
anticorpos monoclonais (mAb; em inglês, monoclonal antibodies) foram obtidos porvolta de 1986 e 
tinham por objetivo diminuir a rejeição a transplantes, mas, por serem murinos e não humanos, foram 
observadas reações adversas. 
A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabeleceu regras para a nomenclatura dos anticorpos 
monoclonais, elencadas a seguir:
26
Unidade I
• Anticorpos monoclonais: terminação com o sufixo -mabe (de monoclonal antibodies).
• Restante dos anticorpos: 
— Provenientes de murinos: o-. Exemplo: omabe.
— Quiméricos: xi- (ximabe: fragmentos murinos unidos a humanos).
— Humanizados: zu- (maior parte humana e com o componente murino minimizado). Exemplo: 
zumabe = anticorpo monoclonal humanizado.
— Humanos: u- (umabe anticorpo monoclonal humano, gerado em ratos).
— Oncológicos: tu-. Exemplo: tumabe.
— Imunológicos: li- ou lim-. Exemplo: limabe.
Caso a proteína esteja ligada por biotecnologia a uma parte do receptor, são chamadas proteínas de 
fusão e receberão o sufixo -cepte, por exemplo, etanercepte (segmento de um anticorpo + receptor do 
fator de necrose tumoral). Entre outros exemplos podemos citar: 
• Infliximabe: Inf + li (imunológico) + xi (quimérico) + mabe (mAb imunológico) – usado para 
artrite reumatoide e doença de Crohn.
• Adalimumabe: ada + lim (imunológico) + u(humano) + mabe – usado para artrite reumatoide.
• Imunoconjugados para uso oncológico: 
— Ibritumomabe: ibri + tum (oncológico) + o (murino) + mabe.
— Rituximabe: ri + tu (oncológico) + xi (quimérico) + mabe.
— Trastuzumabe: tras + tu (oncológico) + zu (humanizado) + mabe.
 Observação
Em 2019, o primeiro biossimilar Vivaxxia® foi produzido pela 
farmacêutica Libbs (empresa farmacêutica 100% brasileira), na fábrica 
de biossimilares Biotec, primeira fábrica de anticorpos monoclonais em 
escala industrial do país, localizada em Embu das Artes (SP). O fármaco 
original, anticorpo monoclonal rituximabe, foi desenvolvido pela empresa 
norte-americana Genentech e comercializado no Brasil com o nome de 
MabThera®, indicado para o tratamento de linfoma não Hodgkin, artrite 
reumatoide e outras doenças autoimunes. 
27
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Para a produção do insumo farmacêutico ativo (IFA) final que será o anticorpo monoclonal (mais 
usado que o policlonal), deverá ser estudado qual é o melhor animal a receber o antígeno (em geral, 
camundongo, pela facilidade). Uma vez escolhido o animal produtor de anticorpos, inocula-se o 
antígeno e verifica-se a produção dos anticorpos. Se tudo estiver correto, isolam-se células B do baço 
desse animal e é feita uma cocultura (cultura conjunta) com células de mieloma (tipo de câncer), que se 
fundem e se tornam uma colônia ou hibridoma. Essas colônias são isoladas e estudadas para a escolha 
do melhor anticorpo, visto que serão vários hibridomas a produzir diversos tipos de anticorpos, cada 
um específico para uma região do antígeno. Os hibridomas que produzem o anticorpo desejado são 
colocados em cultura, isolados e purificados.
 Observação
A produção industrial in vitro é um método caro, pois é realizado em 
biorreator de uso único equipado com saco de plástico especial descartável. 
Nesse método, ocorre pouco crescimento celular e há grande chance 
de ocorrer contaminação, mas, por outro lado, o saco plástico usado é 
incinerado, respeitando o meio ambiente.
O processo industrial in vivo é mais econômico e rápido, pois utiliza 
líquido retirado de ascite de ratos, sendo necessário maior treino de 
funcionários e muito controle em relação aos animais (idade, espécie e 
gênero). Contudo, há restrições em alguns países quanto ao uso de animais 
para produção em larga escala de anticorpos.
Para obter o insumo purificado, ou seja, o anticorpo monoclonal produzido a partir de células crescidas 
em meio de cultura, foram desenvolvidas estratégias de purificação com alta taxa de recuperação e 
com elevado grau de pureza do produto, mas como a complexidade do processo de purificação é alta, 
eleva-se o custo final. Vários processos físico-químicos serão usados, como centrifugação, cromatografia 
de filtração molecular (separação por tamanho), precipitação por sulfato de amônio (separação por 
solubilidade), cromatografia de troca iônica (separação por carga) e cromatografia de afinidade (coluna 
de cromatografia com a proteína escolhida como antígeno imobilizada na coluna, levando o anticorpo 
a se ligar a ele). 
1.6 Insumos para eritropoetina (EPO) – fator de crescimento hematopoiético
Os rins (mais especificamente, o córtex renal) produzem um hormônio da classe das glicoproteínas 
chamado eritropoetina (EPO), com peso molecular de 34 kDa, que é liberado devido à hipóxia ou a 
grandes altitudes, estimulando a eritropoiese, ou seja, estimulando a medula óssea a produzir mais 
glóbulos vermelhos, o que promove a diferenciação de células-tronco precursoras de glóbulos vermelhos 
nesse local que expressam os receptores de EPO (EpoR), pois quando os eritrócitos estão maduros não 
apresentam mais os EpoR.
28
Unidade I
Cadeias glicídicas
Figura 7 – Estrutura da EPO humana. Observe as pontes dissulfeto e as glicosilações
Fonte: Lai et al. (1986, p. 35).
 Observação 
Fígado, cérebro e útero também produzem uma fração pequena de EPO 
e podem estar relacionados com outras funções, como redução do estresse 
oxidativo, modulação da inflamação e diminuição da apoptose das células 
epiteliais tubulares. No sistema nervoso central, a EPO está envolvida na 
neuroproteção e na angiogênese, ligadas à neurovascularização de uma 
zona isquêmica e ao aumento da chegada do oxigênio.
Situações como anemias graves causadas por quimioterapia e problemas renais graves levam ao 
uso de EPO, pois esta é responsável por manter a concentração de hemoglobina (Hb) constante e 
evitar a transfusão de sangue no tratamento de anemia (por esse motivo é chamado de medicamento 
antianêmico) e em situações em que pode ocorrer diminuição na fabricação da eritropoetina pelos rins, 
como, por exemplo, na insuficiência renal crônica ou na necessidade de diálise. 
A expressão da eritropoetina humana recombinante (rhEPO) foi testada em plantas, insetos, 
bactérias, leveduras, e em células COS-1, CHO e BHK, mas o melhor resultado foi obtido a partir das 
células CHO e BHK.
Existem cinco isoformas de rHuEPOs (EPO recombinante humano) que diferem entre si pela 
glicosilação: alfa, beta, gama, episilon e ômega. As terapêuticas são alfa e beta epoetina α, epoetina β, 
epoetina Ω2. A glicosilação pode ter até 14 ácidos siálicos (carboidrato de 9 carbonos) na EPO, que 
terá como resultados direcionamento do hormônio aos sítios-alvo, influência na semivida plasmática, 
29
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
diminuindo a metabolização rápida pelo fígado, fato que afeta a eficácia clínica, e mudanças nas 
propriedades biológicas e farmacocinéticas. 
Para se obter o insumo farmacêutico ativo EPO, deve-se ter controle das condições de cultivo de 
células, pois é a partir desse ambiente (nutrientes, oxigênio, temperatura, pH) que se obtém crescimento 
satisfatório e biofármaco uniforme e com qualidade técnica. Recentemente, o Centro de Engenharia 
Genética e Biotecnologia (CIGB) entrou em processo de transferência parcial ou total da produção do 
IFA – a eritropoetina humana recombinante (EPOhr) – para o Instituto de Tecnologia em Imunológicos 
Bio-Manguinhos/Fiocruz, culminando na fabricação nacional. 
Após crescimento das células, a purificação ou processamento downstream do sobrenadante do 
cultivo pode ser realizada por métodos físico-químicos, como precipitação diferencial, cromatografia de 
interação hidrofóbica, iônica de exclusão molecular ou líquida de alta pressão e concentração e filtração. 
1.7 Insumos para vacinas
Pode-se dizer que a história das vacinas se inicia com Edward Jenner (1749-1823), que se atentou 
quando as ordenhadoras de vacas acometidas por cowpox (doença parecida com a varíola humana) 
tinham imunidade contra a varíola humana ou uma versão mais suave da doença. Fazendo uma analogia 
com o acontecido, Jenner inoculou o pus extraído de feridasde vacas contaminadas em um menino de 
8 anos com arranhões no braço e, após certo tempo, a criança teve o líquido da ferida de um paciente 
com varíola inoculado. Como resultado, não desenvolveu a doença, demonstrando a imunização por uma 
vacina antivariólica (“vacina” provém do latim vaccinae; vacca significa vaca). Esse fato, juntamente 
com o processo de vacinação anual, levou ao sucesso na erradicação da varíola em 1980. No Brasil, a 
vacinação foi responsável pela erradicação não só dessa doença infecciosa, mas também da poliomielite 
(paralisia infantil).
Quanto ao IFA das vacinas, em primeiro lugar, devemos analisar contra qual patógeno ele será 
usado: bactéria ou vírus. Deve-se fazer crescer esses microrganismos, no caso de bactérias ou célula de 
eucarioto, em meio de cultura; e os vírus, em outro organismo, como embriões de galinha, e purificá-los. 
Em algumas situações, um IFA eficaz não precisa ser o microrganismo, pode ser uma proteína ou toxina; 
se for vírus ou bactéria inteira, pode estar morta ou atenuada. 
As vacinas para bactérias e vírus podem ser produzidas com: 
• bactérias inteiras mortas (ou inativadas), usando formalina, óxido de etileno ou radiação (raios X 
ou gama) para neutralização. Exemplos: vacina inativada meningocócicas B, C e ACWY, hepatite A, 
hepatite B, HPV e dTpa – difteria, tétano e coqueluche;
• bactérias vivas atenuadas ou enfraquecidas com calor, produtos químicos ou radiação. Exemplos: 
BCG, rotavírus, febre amarela, tríplice viral, tetraviral, varicela, herpes-zóster e dengue;
• com polissacarídeos, proteínas nativas que estimulam a resposta imune;
30
Unidade I
• com toxoides diftérico e tetânico e componentes da cápsula da bactéria da coqueluche 
(Bordetella pertussis);
• ácido nucleico, que usa DNA ou RNAm do patógeno como hepatite A. São encontradas em 
algumas vacinas de RNAm contra covid-19, expressas em diferentes vetores. São as chamadas 
vacinas inovadoras.
Para as vacinas contra vírus, usa-se como célula hospedeira o embrião da galinha contido no ovo 
para proliferação dos vírus (são necessários cerca de 120-140 mil ovos para a produção de 1L de vacina, 
de forma que cada mL equivale a, aproximadamente, 400 doses, e todo o processo de produção leva 
entre 20 e 28 semanas). Retirados dos embriões, os vírus passam por algumas etapas de purificação, 
como câmara trituradora, centrifugação e liofilização. Entre os exemplos de doenças que são alvo de 
vacinas e que são causadas por vírus podemos citar: gripe (influenza), catapora (varicela), sarampo, 
rubéola, caxumba, poliomielite, hepatite B, hepatite A, Aids, herpes-zóster, raiva, febre amarela e dengue.
Muitas vacinas, bem como o antígeno, utilizam o sal de alumínio como adjuvante, uma vez que 
este potencializa a resposta imunológica; o fenoxietanol como conservante, pois impede que a vacina 
seja contaminada depois de aberto o frasco; açúcares, aminoácidos (glicina), gelatina ou proteínas 
como estabilizadores, visto que impedem reações químicas entre componentes e a adesão de moléculas 
no frasco; cloreto de sódio para se assemelhar ao conteúdo de sal do sangue; e água esterilizada 
como diluente.
 Observação 
O Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz) comunicou a comunidade 
científica a respeito da realização de testes clínicos em seres humanos 
com a vacina antiparasitária Sm14, nome da proteína do verme 
Schistosoma mansoni, causador da esquistossomose (doença também 
conhecida como barriga d’água). Muitos estudos realizados para uma 
vacina contra malária foram comunicados e, recentemente, a fabricante 
indiana de medicamentos Serum Institute, juntamente com a empresa 
norte-americana de desenvolvimento de vacinas Novavax, comunicaram 
estudos sobre a vacina R21/Matrix-M contra a malária, que é uma das 
principais causas de mortalidade infantil na África. 
Depois de isolado o IFA, podem ser agregados água estéril, soro fisiológico, conservantes e 
estabilizantes (por exemplo, albumina, fenóis e glicina), além dos chamados adjuvantes, que 
potencializam a resposta imune, ou seja, melhoram a eficácia da proteção da vacina. Algumas vezes, 
o IFA pode conter quantidades pequenas de proteína do ovo de galinha, empregada para crescimento 
do vírus patogênico, algum antibiótico usado no processo de produção com o meio de cultura ou no 
armazenamento do produto para evitar contaminação ou timerosal (conservante com mercúrio), com a 
finalidade de evitar a contaminação e o crescimento de bactérias potencialmente prejudiciais.
31
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
A pesquisa clínica demonstra que, para uma vacina ser comercializada, deve-se respeitar as fases: 
• Fase laboratorial: na qual se estuda o tipo de resposta imunológica in vitro e in vivo, e são 
escolhidos o melhor antígeno e a melhor composição ou desenvolvimento da formulação (mortos 
ou atenuados, por exemplo).
• Fase clínica: na qual se estuda a resposta imunológica em seres humanos, que culmina na 
fase seguinte.
• Fase de vigilância farmacêutica: na qual haverá avaliação dos pacientes após vários anos de uso.
Geralmente, um lote de vacina demora entre 6 e 22 meses para o produto final estar pronto para uso. 
Podem ser utilizados os seguintes sistemas celulares de expressão: procariotos (Escherichia coli e Bacillus 
subtilis), leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Pichia pastoris), fungos (Aspergillus e Trichoderma), 
células de mamíferos CHO e células de insetos (Autographa californica).
No Brasil, a primeira vacinação ocorreu no ano de 1804, contra a varíola. Em torno de 1830, muitas 
pessoas pararam de se vacinar quando descobriram que o IFA era obtido de vacas doentes, fato que 
culminou na Revolta da Vacina de 1904, no Rio de Janeiro. Esse levante da população teve como fato 
preponderante o decreto imperial que determinava a vacinação obrigatória, na tentativa de diminuir o 
número de internações, mas muitas pessoas se negavam a se vacinar, então o governo as perseguiu e as 
prendeu, sendo algumas até mortas. Após análise dos fatos, houve a revogação desse decreto. 
1.7.1 IFAs para vacinas contra covid-19
Para produzir o IFA das vacinas contra covid-19, é necessário selecionar o tipo de vacina a ser usada: 
algumas utilizam o vírus inteiro, partes do vírus ou o RNA mensageiro (RNAm). Apesar da etapa inicial 
ter sido a proliferação do vírus em células vivas, geralmente embriões de galinha, seja para obter o vírus 
inteiro ou para obter partes ou material genético, o vírus deverá ser isolado e, nos casos de vacinas 
que tenham somente a proteína spike ou o RNAm dessa proteína, deverá ser isolado o adenovírus 
de chimpanzé, que receberá, via técnica de biologia molecular, essas informações e se proliferará 
em biorreatores. 
Uma vez realizado o cultivo, o IFA (vírus da covid-19 ou o manipulado geneticamente em hospedeiro 
como adenovírus) deve ser purificado a fim de remover restos celulares ou outras proteínas que não são 
de interesse e podem ocasionar reações na população. Os IFAs importados são embarcados em aviões 
em câmaras frigoríficas controladas para armazenamento dentro dos parâmetros de qualidade e, após 
receber a licença de exportação, chegam ao Brasil para serem envasados. 
Para se chegar à imunidade de rebanho ou imunidade coletiva, que ocorre quando aproximadamente 
70% da população está vacinada e a cadeia de transmissão é interrompida, deve ser realizada a vacinação 
(ou recuperação da doença). As vacinas mais usadas contra a covid-19 são: 
32
Unidade I
• CoronaVac (Butantan/Sinovac): vacina de vírus vivo inativado com duas injeções com intervalo 
de 2 a 4 semanas, desenvolvida pela empresa farmacêutica chinesa Sinovac, parceira do Instituto 
Butantan, que envasa as doses no Brasil.
• Pfizer e BioNTech: proveniente da empresa farmacêutica alemã BioNTech, é administrada em 
duas doses com intervalo maior ou igual a 21 dias. Utiliza RNAm com o trecho do código genético 
da espícula ou proteína spike do Sars-CoV-2. 
• Covishield (AstraZeneca/Oxford): fabricada pela empresa inglesaparceira da Fundação Oswaldo 
Cruz (Fiocruz) unidade Bio-Manguinhos, que envasa as doses no Brasil. Produzida por meio de um 
vetor viral não replicante com a proteína spike do coronavírus, deve ser usada em duas doses, com 
intervalo entre 4 e 12 semanas.
• Moderna: também utiliza a tecnologia de RNAm da proteína spike específica do vírus Sars-CoV-2, 
que tem a função de auxiliar na invasão das células humanas. 
• Janssen: fabricada pela companhia Johnson & Johnson, é administrada em dose única. Possui 
adenovírus não replicante com parte da proteína spike, semelhante à Covishield. 
• Sputnik V: usada em duas doses diferentes. É fabricada pela empresa russa Instituto Gamaleya e 
foi construída com adenovírus que carrega a proteína spike. 
 Saiba mais
Para mais explicações sobre as vacinas contra covid-19, sugerimos a 
consulta ao seguinte artigo:
ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE (OMS). Os diferentes tipos de 
vacinas COVID-19. Genebra, 2021. Disponível em: https://cutt.ly/UUWWFPo. 
Acesso em: 29 dez. 2021.
2 TIPOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS
Desde 6.000 a.C., bebidas alcoólicas são fabricadas por fermentação. Em 2.000 a.C., já se tem 
conhecimento da fabricação de pães e, em 1875 d.C., Louis Pasteur demonstrou que o vinho azedava 
por causa de microrganismos que o contaminaram e fermentavam o açúcar existente, transformando-o 
em vinagre; assim, foi desenvolvido o processo de pasteurização para eliminar os contaminantes. Por 
volta de 1950, os processos fermentativos para obtenção de antibióticos já estavam sendo aprimorados 
e, em 1982, ocorreu a produção de insulina humana por biologia molecular.
Em bioquímica, quando falamos a palavra “fermentação”, rapidamente pensamos em um processo 
metabólico em que há pouco ou nenhum oxigênio, cujo início se dá a partir da glicose (figura a seguir), 
resultando em produtos como ácido lático (fermentação lática), etanol (fermentação alcoólica) e ácido 
33
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
acético (fermentação acética). Em termos industriais, podemos citar como exemplos dessas fermentações 
citadas os produtos: iogurte, pão, cerveja ou outras bebidas alcoólicas e vinagre.
Ácido pirúvicoGlicose
Glicólise
CO2
Etanol
Ácido acético
Ácido lático
Figura 8 – Esquema das fermentações alcoólica, lática e acética
Contudo, na prática industrial, não é esse o significado da palavra “fermentação”. Usa-se esse 
nome para indicar que são utilizados microrganismos como protagonistas do processo industrial. 
A fermentação passa por várias escalas, iniciando na bancada, aumentando para piloto e terminando 
na escala industrial. 
Neste momento, estudaremos várias etapas que levarão à obtenção de vacinas ou medicamentos 
como antibióticos em larga escala. Após o estudo em laboratório ou planta piloto, é utilizado um 
sistema de fermentação dessas culturas, e o produto será purificado de alguma forma, como por meio 
da cromatografia.
Na figura a seguir, podemos observar um resumo de um processo fermentativo genérico.
Microrganismo 
selecionado
Preparo do inóculo: 
etapa de laboratório
Preparo do inóculo: 
etapa industrial 
(germinadores)
Biorreator 
industrial
Matérias-primas Meio de cultura selecionado
Esterilização
Células
Separação das 
células
Caldo fermentado
Recuperação do 
produto
Tratamento de 
efluentes
Produto
Esterilização do arCompressor
Ar
Figura 9 – Esquema geral de uma fermentação
Fonte: Schimidell at al. (2001, p. 81).
34
Unidade I
Analisando-se o esquema genérico de fermentação, podemos dividi-lo em partes, que serão estudadas 
posteriormente: 
• Início do processo: quando analisamos os meios de cultura (matéria-prima ou insumos) e seus 
suplementos (mosto), o microrganismo selecionado, a presença ou a ausência de oxigênio estéril, 
o material da dorna ou do tanque fermentador, a temperatura e o pH ideais.
• Durante o processo: quando o mosto se transforma em vinho (mosto modificado) a partir de reações 
metabólicas que se realizam nas células dos microrganismos para que sobrevivam.
• Depois do processo: também chamado downstreaming. Ocorre quando serão retiradas substâncias, 
restos celulares e ocorrerá a separação e a purificação do produto.
 Lembrete
A fermentação é um processo de obtenção de energia que ocorre sem 
a presença de gás oxigênio, portanto, trata-se de uma via de produção 
de energia anaeróbia. Nesse processo, o aceptor final de elétrons é uma 
molécula orgânica. Essa via é muito utilizada por fungos, bactérias e células 
musculares esqueléticas de nosso corpo que estão em contração vigorosa.
2.1 Início do processo
2.1.1 Meios de culturas e seus suplementos (mosto), temperatura e pH
O meio de cultura escolhido deve levar em consideração o preço dessas matérias-primas, além de 
como e por quanto tempo será realizada a armazenagem. Também se deve pensar na facilidade da 
separação e no tratamento de efluentes. 
Os meios de cultura podem ser naturais e artificiais ou sintéticos. Entre os naturais podemos 
citar: melaço, farinhas, caldo de cana e água de maceração de milho, mas tenhamos em mente que 
a composição química dessas substâncias será desconhecida e, possivelmente, variável, pois depende 
de solo, safra, clima etc. Os meios de cultura sintéticos são aqueles vendidos comercialmente e que 
apresentam composição fixa e definida, como extrato de levedura, extrato de carne e peptona. Deve-se 
lembrar que a composição do meio reflete no pH e na formação de espuma, características que podem 
complicar a condução da fermentação. 
A temperatura varia conforme o organismo utilizado: leveduras mesófilas geralmente se mantêm 
entre 25 °C e 35 °C, a maioria das linhagens celulares humanas, de mamíferos e de bactérias são 
mantidas entre 36 °C e 37 °C, enquanto as células de insetos são cultivadas a 27 °C.
O pH do meio varia com o organismo e deve ser tamponado. Se forem usadas células de mamíferos, 
estas geralmente são tamponadas para ficarem semelhantes ao sangue, com o sistema bicarbonato-CO2.
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
2.1.2 Microrganismo selecionado – microrganismos de importância para a indústria 
farmacêutica
A fermentação é empregada para a obtenção de alimentos, bebidas e medicamentos, vitaminas 
etc. Lactobacillus, Saccharomyces cerevisiae, por exemplo, são responsáveis, por si só, pela produção 
de iogurte, bebidas, pães, entre outros produtos. Com o uso de técnicas de biologia molecular, várias 
proteínas podem ser clonadas em diversos veículos de clonagem e expressas pelos hospedeiros, também 
chamados sistema celular de expressão, que podem ser: procariotos (Escherichia coli e Bacillus subtilis), 
leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Pichia pastoris), fungos (Aspergillus e Trichoderma), células de 
mamíferos CHO e células de insetos (Autographa californica).
2.1.3 Presença ou ausência de oxigênio estéril (ar comprimido)
Na indústria, o conceito de fermentação é diferente do conceito bioquímico em si, pois o processo 
fermentativo pode ser classificado quanto à presença ou não de oxigênio em: 
• Anaeróbicos: sem utilização de oxigênio. Exemplo: fermentação alcoólica.
• Aeróbicos: necessitam de oxigênio. Exemplo: fermentação acética.
• Sem aeração forçada: não necessitam de anaerobiose estrita, como a produção de etanol por 
Saccharomyces cerevisiae.
• Com aeração forçada: o ar deve ser estéril, sem umidade, sem óleo etc.
Para inserir ar estéril dentro dos fermentadores, deve-se retirar esporos, fungos, bactérias e vírus 
superiores a 0,01 µm de tamanho, que podem contaminar o produto. Para isso, usam-se filtros especiais 
que retêm 99,9999% dos contaminantes. 
Antes de passar pelos filtros, a esterilização de ar começa com calor ou por radiações, pois 
produtos químicos podem contaminar o ar. O ar é enviado por um compressor, o qual passa por um 
filtro industrial que utiliza calor (cerca de 218 °C, por pelo menos em 24 segundos), por radiações, 
principalmente ultravioleta (raios gama não são usados, pois os custos de investimento inviabilizam o 
uso) ou por energia sônica,