BIOQUIMICA - Penicilidade

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Microrganismos e 
Bofármacos
Uma visão geral da Penicilina
Microrganismos e Biofármacos
Uma visão geral da Penicilina
Ana Letícia dos Reis
Jhaíny Ceolin
Jonas 
Leandro Maia
Michelle Oliveira
Pedro Couto
Introdução
A penicilina foi o primeiro antibiótico descrito na literatura;
Pode agir de duas formas no organismo:
Como bactericida, quando sua ação provoca eliminação de bactérias;
Como bacteriostático, quando interrompe a proliferação de bactérias.
Introdução
Algumas doenças combatidas pela penicilina são:
Infecções de garganta, de ouvido, de urina, de pele, intestinal e nas válvulas do coração;
Sinute;
Meningite;
Pneumonia;
Febre reumática;
Infecções sistêmicas que atingem o sangue;
Sífilis
Tipos de penicilina 
As primeiras penicilinas foram obtidas por meio do isolamento do fungo Penicillium.
Penicilinas naturais (benzilpenicilinas)
A penicilina mais conhecida no mercado é a Benzetacil® (Penicilina Benzatina), que é usada na forma de injeção intramuscular. 
Penicilina G Cristalina
Penicilina G Procaína
Penicilina G Benzatina 
Histórico
Descoberta em 1940, durante a Primeira Guerra Mundial, por Alexander Fleming;
A primeira tentativa da pesquisa foi o isolamento da bactéria Staphylococcus aureus;
A penicilina foi descoberta acidentalmente;
Durante a Segunda Guerra Mundial, Dr. Florey continuou com as pesquisas sobre a penicilina;
O antibiótico foi testado em 80 tipos de bactérias e foi atestada também sua inatividade na destruição de glóbulos brancos.
Histórico 
Figura 1: Alexander Fleming, o descobridor da penicilina (ÉPOCA, 2017)
Produção da penicilina no Brasil e no mundo
O Brasil e muitos outros países sofrem uma situação de desabastecimento de penicilina aumento de casos de pessoas contaminadas por Sífilis;
 As empresas que produzem o medicamento no Brasil alegam não ter a matéria-prima necessária para a produção da penicilina;
 A China é o país que mais produz penicilina hoje no mundo e também o que mais exporta o produto, chegando a fornecer 84% da penicilina consumida mundialmente.
Produção da penicilina no Brasil e no mundo
Qual o motivo real da escassez desse antibiótico?
Poucos laboratórios no mundo produzem esse medicamento e produzem 20% da sua capacidade, pois alegam baixo retorno financeiro pelo fato de as nações menos ricas serem as mais necessitadas do antibiótico (mais vulneráveis à Sífilis);
Existem medicamentos mais lucrativos, pois a penicilina não tem patente e, com isso, gera pouco lucro;
Os dados sobre demanda são defasados.
Estrutura da Penicilina
A estrutura básica da penicilina é composta pelo ácido 6-aminopenicilânico (6-APA), um anel beta-lactâmico e um anel tiazolidínico.
Processo Produtivo
Fermentação
Figura X: Fermentador com controle das variáveis de processo. [Science Direct]
Processo Produtivo
Parâmetros de controle
Temperatura de fermentação: 25°C a 27°C
pH: ótimo de crescimento: 4,5 a 4,7 (suportam até 3,5)
pH ótimo de produção: 6,8 a 7,4
Agitação: 120 rpm a 150 rpm
Taxa de aeração: 0,5 a 1,0m3 ar / m3 meio / min (vvm)
Volume do fermentador: 40m3 a 200m3 (aeração)
Tempo de fermentação: 120h a 160h
Processo Produtivo
Meio de cultura típico para a produção de antibióticos
Processo Produtivo
Cinética do processo fermentativo
Figura X: Perfis de concentração das principais espécies na fermentação da Penicilina. [Ryu, D.D.Y., Hospodka, J.]
Processo Produtivo
Operação fed-batch
operar o fermentador entre os limites superior e inferior de actividade catabólica (e.g., evitando a repressão catabólica)
operar abaixo dos níveis de inibição/toxicidade por substâncias essenciais à biossíntese (e.g., fonte-N e precursor)
reduzir a duração da fase de crescimento (acelerando o crescimento)
prolongar a duração da fermentação (manter a biomassa viável mais tempo)
operar a concentrações de biomassa elevadas e constantes (i.e., utilizar eficientemente a biomassa produzida)
repôr a água evaporada com o arejamento da cultura (contrariando o aumento de viscosidade do caldo e a consequente co-limitação pelo O2) 
Descobertas e Inovações
Curiosidade
Processo Produtivo
Meio de cultura típico para a produção de antibióticos
Penicilina
Estreptomicina
Tetraciclina
Sólidos de água de milho
Lactose
Amido
Glicose - Sacarose
Carbonato de cálcio
KH2PO4
Extrato de levedura
Farinha de soja
Óleo vegetal
NaCl
Co, Cu, Mg, Mn
pH após esterilização
3,5%
3,5%
-
1
1
0,4
-
-
0,25
-
-
6 - 7,5
-
-
-
2,5
-
0,1
0,5
4
0,2
0,25
Traços
7,2 - 7,5
1
-
3,0
2,0
0,5
0,1
0,05
3
0,2
0,5
Traços
6,5 - 7,5
Tabela X: Composição de um meio de cultura típico para a produção de antibióticos. [Escola de Química - UFRJ]
Referências bibliográficas
[1] PENICILINAS. Curso básico de antimicrobianos. Disponível em: <https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:rrnyvshl9ryj:https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3480716/mod_folder/content/0/1.%2520penicilinas%2520naturais.pdf%3fforcedownload%3d1+&cd=1&hl=de&ct=clnk&gl=br>. Acesso em: 24 nov. 2017.
[2] PARA QUE SERVE A PENICILINA? Médico responde. Disponível em: <https://medicoresponde.com.br/para-que-serve-a-penicilina/>. Acesso em: 25 nov. 2017.
[3] TODA BIOLOGIA. Antibiótico. Disponível em: <https://www.todabiologia.com/saude/antibiotico.htm>. Acesso em: 25 nov. 2017.
[4] Alexander Fleming e a descoberta da penicilina. J Bras Patol Med Lab, Brasil, v. 45, n. 5, p. 1676-2444, out. 2009. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v45n5/v45n5a01.pdf>. Acesso em: 26 nov. 2017.
Referências bibliográficas
[5] GRUMACH, Anete S; FERRARONI, Natasha R.. O PAPEL DA PENICILINA NA MEDICINA MODERNA. DST – J bras Doenças Sex Transm, Brasil, v. 18, n. 1, p. 7-13, abr. 2006. Disponível em: <http://www.dst.uff.br//revista18-1-2006/2.pdf>. Acesso em: 27 nov. 2017.
[6] FOLHA DE S. PAULO. Produção de Benzetacil é suspensa temporariamente. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/2017/07/1905140-producao-de-benzetacil-e-suspensa-no-pais.shtml>. Acesso em: 27 nov. 2017.
[7] FOLHA DE S. PAULO. Falta de penicilina afeta pacientes no mundo. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/2017/05/1881791-falta-de-penicilina-afeta-pacientes-no-mundo.shtml>. Acesso em: 27 nov. 2017.
[8] ÉPOCA. Por que o brasil não tem penicilina. Disponível em: <http://epoca.globo.com/saude/check-up/noticia/2017/06/por-que-o-brasil-nao-tem-penicilina.html>. Acesso em: 27 nov. 2017.
Referências bibliográficas
[9] NEXO. Qual o resultado da investigação que apontou a escassez global de penicilina. Disponível em: <https://www.nexojornal.com.br/expresso/2017/05/23/qual-o-resultado-da-investiga%c3%a7%c3%a3o-que-apontou-a-escassez-global-de-penicilina>. Acesso em: 27 nov. 2017.
[10] CARDOSO, Amanda S. T. ; SOUZA, Gisélia S.; COSTA, Ediná A.. Desabastecimento da penicilina e impactos para a saúde da população. Disponível em: <http://analisepoliticaemsaude.org/oaps/documentos/pensamentos/desabastecimento-da-penicilina-e-impactos-para-a-saude-da-populacao.pdf>. Acesso em: 26 nov. 2017.
Referências Bibliográficas
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169743914001609					
Ryu, D.D.Y., Hospodka, J. , (1980), Quantitative Physiology of Penicillium chrysogenum , Biotechnol. Bioeng. 23,289-298. 
Escola de Química (UFRJ), online. Disponível em: <http://www.eq.ufrj.br/biose/ nukleo/aulas/Microbiol/eqb353_aula_18.pdf>. Acesso em: 27 nov. 2017