La penicilina y su fabricacion
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La penicilina y su fabricacion

Descripcion de las caracteristicas de la penicilina y acerca de su produccion

En el año 1928, el profesor inglés Alejandro Fleming descubrió que un hongo, posteriormente identificado como Penicillium notatun, producía una sustancia que inhibía el crecimiento de una bacteria patógena que estaba estudiando. El hongo que había aparecido accidentalmente es uno de sus cultivos de Staphilococcus aureus comenzó a destruir la bacteria. Fleming comprobó que la sustancia antibacteriana, a la cual denominó penicilina, era producida por el hongo, el cual la liberaba en el líquido circundante (el caldo del cultivo), donde proliferaba. Fleming advirtió que éste podría ser u paso importante en la lucha contra las enfermedades bacterianas y comenzó a experimentar con el objeto de aislar el cultivo líquido de la sustancia activa. Los experimentos resultaron, sin embargo, inructuosos y la idea fue abandonada hasta que en 1939 Howard Florey y el doctor Ernesto Chain abordaron el problema y consiguieron aislar un polvo amarillo, muchas veces mas activo contra las bacterias que el caldo de cultivo original, ensayado por Fleming. El polvo era muy impuro, pero era promisorio en la lucha contra las infecciones bacterianas de los animales. En aquella época, Inglaterra estaba en guerra con Alemania y no podía disponer de los elementos necesarios para producir la penicilina en gran escala. Howard, con todo, consiguió persuadir a varias firmas norteamericanas de que produjeran suficiente cantidad de polvo para realizar ensayos clínicos. Estos lograron tanto éxito que se comenzó la producción de penicilina en gran escala y llegó a utilizarse en el tratamiento de heridas en las últimas etapas de la guerra.

Complejidad de estructura

La molécula de penicilina no es grande, pero su estructura es complicada. Posee un "núcleo" central de átomos de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre, y una cadena lateral de átomos de carbono e hidrógeno. La estructura de la cadena lateral varía con la cepa (variedad) de hongo y el tipo de nutriente. Las cadenas laterales confieren diversas propiedades a la penicilina. Debido a lo complejo de su estructura aún no ha sido hallado ningún método artificial para obtener la molécula de penicilina completa, por lo cual todos los procesos de fabricación requieren el cultivo del hongo. En un principio, éste se multiplicaba solamente en la superficie del líquido, pero el rendimiento no era bueno. Con los años el proceso ha sido mejorado alterando la composición del caldo de cultivo y utilizando diferentes cepas de penicillium. Hoy el rendimiento es muy alto. El hongo se cultiva en enromes tanques de hasta casi 50.000 litros de caldo de cultivo, el que contiene grandes cantidades de azúcares, sales minerales y otras sustancias alimenticias, entre ellas dilución de granos macerados, un subproducto de la industria del almidón. El medio de cultivo se esteriliza calentado los tanques y una vez enfriado, se introduce el hongo desde tanques mas pequeños en que ha sido cultivado. El medio se mantiene a una temperatura de 24ºC y se agita continuamente. En los tanques se introduce aire esterilizado para producir condiciones óptimas de crecimiento del hongo. Éste se multiplica en todo el líquido, no solamente en la superficie, y el líquido (llamado ahora caldo) se deja tres o cuatro días hasta que alcanza su máximo desarrollo. Entonces el caldo se extrae por medio de cañerías y se filtra para separar el hongo sólido. El líquido que pasa a través de los filtros es tratado con carbón activado (muy puro y finamente pulverizado) que absorbe la penicilina. Esto significa que sus moléculas se adhieren a la superficie de las partículas de carbón. Después de nuevos filtrados, el residuo sólido se trata con acetona acidificada y agua, para disolver la penicilina. Esto debe efectuarse con rapidez, puesto que la penicilina se descompone en un ambiente ácido. Inmediatamente después del tratamiento con acetona la solución se trata con bicarbonato de sodio, el cual produce una sal sódica de la penicilina, que es la forma en que habitualmente se la emplea.

Esterilidad absoluta

Todos los lugares y aparatos de trabajo deben ser completamente estériles. Los obreros han de vestir con ropas esterilizadas y máscaras, que se cambian con frecuencia. La solución de penicilina sódica se evapora (al vacío) hasta alcanzar una concentración prefijada, y luego se envasa en frascos esterilizados. Cada uno de éstos recibe una carga de 100.000 unidades, que es la dosis diaria normal para el tratamiento de las infecciones humanas. Los frascos llenos se llevan a cámaras de alto vacío y baja temperatura, donde se extrae el agua hasta que la humedad de la penicilina descienda hasta el 1%. En estado puro, la penicilina es un polvo blanco, cristalino. Los frascos pasan a cuartos esterilizados donde se procede a cerrarlos para su distribución a los hospitales y droguerías. En los últimos años se han creado nuevas drogas del tipo de la penicilina. Provienen del descubrimiento en el caldo de cultivo de una sustancia semejante a la penicilina que no tenía mucha actividad antibiótica. Esta sustancia resultó ser el núcleo básico de la molécula de penicilina, es decir, penicilina menos su cadena lateral. Se dio el nombre de ácido 6 amino penicilínico (en resumen, 6-APA). Los químicos consiguieron aumentar el rendimiento de dicho ácido modificando la composición del medio de cultivo, y luego de muchas investigaciones están ahora en condiciones de agregarle artificialmente varias cadenas laterales. Las llamadas "nuevas penicilinas" se obtienen de este modo. Son activas contra diferentes tipos de bacterias y, lo que es más importante, algunas pueden ingerirse por la boca. La penicilina común es destruida por los jugos digestivos y debe ser inoculada.

Nociones acerca de la penicilina

Muchos hongos producen sustancias que inhiben el crecimiento de las bacterias. El hongo penicillium produce la penicilina, sustancia que impide el desarrollo de una gran variedad de bacterias. El hongo penicillium se beneficia mediante la obtención de una mayor provisión de alimentos al eliminar a las bacterias competidoras. El hombre saca ventaja de la competencia establecida ente hongos y bacterias en la lucha pos subsistir que entablan ambas, por lo cual cultiva el penicillium y otros hongos productores de antibióticos en enromes cantidades, para obtener sustancias inhibidoras de las bacterias, con el fin de combatir las enfermedades de origen bacteriano. El empleo de los hongos, como el penicillium notatus, inhibidores de las bacterias, ha tenido efecto inesperado: el de aumentar la incidencia de las enfermedades producidas por hongos. Según parece, el crecimiento de estos últimos se rige normalmente por la presencia de bacterias. Cuando los antibióticos destruyen a estas últimas, los hongos patógenos tienen una brillante oportunidad para prosperar. Ya en 1879 se sabía que cuando se cultivan juntos microorganismos distintos, generalmente una especie supera y destruye a la otra, como lo hace el hongo productor de la penicilina con las bacterias. El fenómeno que produce la eliminación de una bacteria por un hongo, o a una especie de otra índole que elimina a su contendiente, lo denominamos "antibiosis". Hay antibiosis entre hongos y bacterias. Por eso se ha creado el término "antibiótico" para designar a la penicilina, por ejemplo. Los investigadores comprobaron que ciertos organismos elaboran sustancias perjudiciales y aún letales para otros, que fueron llamadas antibióticos. El primer antibiótico descubierto fue la piocianina, que se aisló del pus en 1860, aun antes de que se conociera la bacteria que lo produce. Desde entonces se han aislado muchos antibióticos de las bacterias y de una gran variedad de plantas, tales como los tomates y las cebollas. A diferencia de los bacteriófagos (devoradores de bacterias), las sustancias antibióticas se emplean con gran éxito con las bacterias patógenas. En la actualidad las mas importantes se aíslan de los hongos. De éstos, la penicilina, que proviene de un hongo muy relacionado con los que atacan los quesos Roquefort y Camembert, es el más eficaz. La penicilina fue descubierta por Fleming en 1929, pero sus posibilidades no fueron totalmente apreciadas hasta 1940. Existen tres formas de penicilina, de las cuales una sola es la realmente activa contra las bacterias. En contraste con otros muchos antibióticos, no es tóxica cuando se inyecta al hombre o a los animales. Las bacterias expuestas a la acción de la penicilina se hinchan y no pueden dividirse, de modo que son fácilmente destruidas por los glóbulos blancos de la sangre. No todas las bacterias son vulnerables a la penicilina, por supuesto; los antibióticos son de naturaleza química diversa: algunos son semejantes a las proteínas, otros a las grasas y algunos son sustancias químicas complicadas de otros tipos. Un problema permanente en el campo de los antibióticos es el desarrollo de cepas de organismos resistentes a los mismos. La constante búsqueda de nuevos antibióticos que llevan a cabo las empresas farmacéuticas nos han permitido conservar una tratamiento contagioso contra los gérmenes. La penicilina se emplea con éxito en el tratamiento de la sífilis. Durante muchos años se empleaba el salvarsán o algunos de sus derivados que contienen arsénico. El descubrimiento del salvarsán , droga suficiente para destruir la espiroqueta, fue el resultado de un largo proceso de ensayos y errores llevados a cabo por el médico alemán Ehrlich. Actualmente, esta droga ha sido reemplazada por la penicilina en el tratamiento de la sífilis. No debe confundirse la propiedad que posee la penicilina con la de otros organismos, como el virus. La primera es un hongo capaz de inhibir la reproducción de las bacterias, en tanto que los virus son bacteriófagos, es decir se alimentan de bacterias, a las cuales parasitan. Los virus fueron descubiertos en 1917 por el investigador francés d`Herelle, quien observó que algún agente invisible destruía sus cultivos de la desentería. Antes de conocerse la penicilina, se trató de curar muchas enfermedades con bacteriófagos (destructores de bacterias); pero la acción de estos es completamente diversa a la del penicillium, pues éste no destruye bacterias, sino que inhibe la función. Los botánicos, al clasificar la penicilina entre los hongos, la incluyen entre los ascomicetos (hongos con "saco"), que comprenden mas de 35.000 especies. Son denominados así porque sus esporas se forman en bolsas llamadas sacos. Cada saco produce de dos a ocho ascorporas. Entre los hongos ascomicetos, además del penicillium notatum (género y especie de la penicilina), se encuentran las levaduras, los hongos que aparecen sobre los quesos, jaleas, frutas y trufas comestibles. La penicilina es un antibiótico. Esta palabra, que significa "contra la vida", no se aplica exclusivamente a la penicilina, pues corresponde a todo elemento que inhiba la formación de otros seres microscópicos. Puestos en presencia un hongo y una bacteria, ambos han de sobrevivir en el caldo del cultivo o en el tejido animal que les sirve de alimento; pero en su lucha por la supervivencia, triunfa siempre el mejor dotado. En el caso del hongo penicillium notatum, éste inhibe la reproducción de a bacteria, y triunfante en esa lucha, la deja hinchada e indefensa a la merced de los glóbulos blancos. Estos últimos constituyen la policía de la sangre y son encargados de devorar las bacterias, ya sea que hayan perdidos sus propiedades defensivas o bien sucumban bajo el ataque de los leucocitos (leuco significa blanco, cito, célula). Como estos últimos son capaces de trasladarse con gran celeridad donde quiera que haya una infección y en su rápido transado llegan a atravesar los vasos de pequeño calibre, acuden por millones y devoran sus presas emitiendo una prolongación de su protoplasma, que recibe el nombre de pseudopodio (pseudo, falso, y podio, pie). Al envolver la bacteria con esa prolongación, la dirigen merced a los jugos de su protoplasma, y al poco tiempo que eliminan los elementos causantes de infecciones, depuran la sangre de los residuos orgánicos que pudieran dejar. Todo aquel que suele consumir queso Roquefort, habrá observado la información de hongos en la superficie. Esta descomposición, que suele ir acompañado de una elaboración verdosa y cierto olor acre, se debe a la presencia de hongos que son del mismo género que la penicilina, si bien pertenecen a otra especie. La incidencia de la sífilis en los Estados Unidos, vería enormemente según las partes del país y los diferentes grupos de habitantes. En una serie de autopistas tomadas al azar, se encontró una proporción del 5.5 % sobre 150.000 cadáveres. De los primeros dos millones de hombres reclutados durante la segunda guerra mundial, el 2.3 % de los blancos y el 27.2% de los negros padecían de dicha enfermedad. Comprobada tal incidencia mediante la reacción de Wasserman y la de Kant, se logró atemperar el flagelo mediante una serie de inyecciones de penicilina, que resulto eficacísima para sanear el ambiente de los ejércitos. Localizando al enfermo, practicadas las reacciones y aplicando el tratamiento de penicilina, se destacaron excelentes resultados.

 
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