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Producción de Penicilina
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La penicilina es un antibiótico betalactámico secretado de forma natural por los hongos Penicillium chrysogenum y Penicillium rubens. El cultivo del hongo Penicillium y la extracción de penicilina pura sin equipo farmacéutico moderno requiere un estricto control de esterilidad, medios nutritivos líquidos controlados, adsorción con carbón activado y extracción con solventes orgánicos.
Proceso Principal y Principios Biológicos
- Aislamiento y Selección: Identificación de cepas de hongos Penicillium de fuentes silvestres (moho verde-azul que crece en cáscaras de cítricos, melones o pan).
- Fermentación Nutritiva: Cultivo del hongo en caldo líquido mediante fermentación en superficie o sumergida, utilizando medios con azúcares, nitrógeno orgánico y sales minerales (históricamente macerado de maíz y lactosa).
- Secreción: El hongo secreta la penicilina al caldo líquido circundante como metabolito secundario cuando los niveles de azúcar disminuyen.
- Filtración y Adsorción: Filtrado del micelio del hongo y adsorción de la penicilina disuelta en el caldo sobre partículas de Carbón vegetal activado.
- Extracción con Solventes: Elución de la penicilina del carbón hacia Alcohol o Éter, ajustando el pH con ácidos suaves para aislar cristales crudos de penicilina.
Protocolo Paso a Paso de Cultivo y Extracción
1. Preparación del Medio de Cultivo
- Preparar un caldo líquido compuesto de agua hervida, 2 % de glucosa o lactosa (azúcar de maíz o suero de leche), 1 % de licor de maceración de maíz o extracto de levadura, y pequeñas cantidades de sales minerales (nitrato de calcio, fosfato de potasio).
- Esterilizar todos los recipientes de vidrio y el caldo en profundidad utilizando una olla a presión o Autoclave a 121 °C (15 psi) durante 20 minutos.
2. Inoculación y Fermentación
- Transferir esporas del hongo Penicillium verificado a los recipientes esterilizados y enfriados en un espacio de trabajo limpio sin corrientes de aire.
- Incubar los recipientes entre 22 °C y 25 °C. Se formará una capa fúngica terciopelada blanca en la superficie que se volverá azul verdosa a medida que se desarrollen las esporas.
- Dejar avanzar la fermentación de 6 a 7 días hasta que la concentración máxima de penicilina haya sido secretada en el caldo amarillo debajo del hongo.
3. Separación y Extracción
- Sifonar el caldo líquido y pasarlo por un Filtro de Agua de tela fina para eliminar todos los sólidos fúngicos. Enfriar el líquido a casi 0 °C.
- Añadir un 1 % de Carbón vegetal activado finamente molido al caldo y agitar durante 15 minutos. El carbón adsorbe las moléculas de penicilina.
- Filtrar el carbón fuera del líquido y lavarlo con agua destilada fría.
- Eluir (lavar) el carbón con un solvente orgánico como Éter frío o Alcohol mezclado con agua acidificada a pH 2.0 con ácido diluido. La penicilina se disuelve en la fase solvente.
- Neutralizar la solución de solvente a pH 6.0 con bicarbonato de sodio y evaporar el solvente a baja temperatura para obtener sal de Penicilina cruda.
Límites y Advertencias de Seguridad
- Contaminación Letal: El cultivo sin esterilización rigurosa puede desarrollar patógenos letales (por ejemplo, Aspergillus flavus productor de aflatoxinas carcinógenas) junto al hongo. Nunca aplique pan mohoso sin purificar directamente sobre heridas abiertas.
- Hipersensibilidad: La penicilina causa reacciones alérgicas graves (anafilaxia) en individuos sensibles.
- Variación de Potencia: Los lotes producidos sin calibración industrial varían significativamente en concentración; una dosis insuficiente promueve la resistencia bacteriana, mientras que una sobredosis puede causar toxicidad.