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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Facultad de Ciencias Químicas

Licenciatura en Químico Farmacobiólogo

Desarrollo de Habilidades en el uso de la

Tecnología, la Información y la

Comunicación.

Alumna: Luisa Fernanda Hernández Pérez

Catedrática: Rosa Elena Arroyo

Ensayo “La historia de la penicilina”

Horario de clases: miércoles y jueves de 12:00 – 14:00

Noviembre, 2015 Página 1

Índice La historia de la penicilina.........................................................................................3 Resumen....................................................................................................................3 Introducción...............................................................................................................3 1 La penicilina............................................................................................................4 1.1 Antecedentes....................................................................................................5 2. Su fabricación en la industria................................................................................6 2.1 Método de su obtención...................................................................................6 3. Importancia de la Penicilina..................................................................................8 3.1 Usos actuales...................................................................................................9 Conclusión.................................................................................................................9 Bibliografía...............................................................................................................10 Glosario....................................................................................................................11

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La historia de la penicilina Resumen La penicilina fue el primer antibiótico empleado en medicina y su descubrimiento es atribuido a Alexander Fleming. El descubrimiento de la penicilina ocurrió de una forma casual y fue relatada por el propio Fleming, quien se encontraba estudiando cultivos de bacterias en el sótano del laboratorio del Hospital St. Mary, en Londres [1]. Desde entonces los antibióticos de la penicilina han salvado una enorme cantidad de vidas en el mundo entero, es por esto que su uso es de gran importancia. Hoy en día la obtención de la penicilina es más sencilla de realizar que en épocas anteriores ya que con el desarrollo tecnológico, los métodos se han ido simplificando y con la ayuda de maquinaria ha facilitado su fabricación y de esa forma disminuyendo sus gastos de producción. La penicilina es muy importante en nuestros días porque es la base de la mayoría de los antibióticos, gracias a ella se han podido combatir enfermedades como la tuberculosis, la escarlatina, la neumonía bacteriana, la fiebre reumática, entre otras. Además ha sido esencial para que se pueda combatir todo tipo de infecciones, tanto de la piel, garganta, huesos, estomago, articulaciones, sangre, para la meningitis.

Introducción Hoy en día la vida del ser humano no sería la misma sin la intervención de los microorganismos, ya que de estos dependen muchas de las necesidades de los hombres, llamase alimentación y salud. Este tema es bastante extenso puesto que existe una gran cantidad de microorganismos que conviven íntimamente con el hombre, enfocándome en aquellos que le fuesen beneficiosos y que fueran de vital importancia en el desarrollo que ha tenido el ser humano en la microbiología, decidí darle forma a la investigación, guiándome en un solo microorganismo “la penicilina”; esta sustancia se le considera como el primer antibiótico por su eficaz manera de aniquilar bacterias dañinas para el ser humano. En este artículo científico he desarrollado y planteado mi tema en tres argumentos que son: Página 3

1.- La penicilina que será el tema central el cual se dividirá en antecedentes. 2.- Su fabricación en la industria y su subtema que será método de su obtención 3.- Importancia de la penicilina del cual su subtema será sus usos actuales. Por último se encontrará un análisis bien estructurado sobre la investigación antes mencionada, en el cuál se tratará de retomar los puntos clave que son el pilar de este trabajo y al final se verán las conclusiones a las cuales llegue después de haber desarrollado el tema

1 La penicilina La penicilina es un antibiótico proveniente de un hongo denominado Penicillium notatum. Como antibiótico, mata bacterias e impide que éstas continúen con su crecimiento, sin embargo, sólo tiene el poder de combatir aquellos microorganismos patógenos que se encuentran en crecimiento y multiplicación, y no a aquellos que aún se encuentran en estado latente. También es capaz de

hostilizar efectivamente a las bacterias responsables de

causar numerosas enfermedades como los neumococos, estreptococos, gonococos, meningococo, el clostridium tetani y la espiroqueta. La penicilina se puede obtener de Penicillium glaucum” de P. notatum y P. chrysogenum; en la actualidad se obtiene del Penicillium chrysogenum, y gracias a este hongo se obtiene, con diferentes técnicas, las diversas penicilinas semisintéticas. En su estructura química, la penicilina, tiene un anillo tiazolidínico unido a un anillo betalactámico, una cadena lateral izquierda que es la que da las diferentes actividades antibacterianas y una cadena derecha que da las solubilidades de las penicilinas sódicas, potásicas, procaínicas y otras [2].

1.1 Antecedentes En realidad la penicilina fue descubierta por el francés Ernest Duchesne, en 1896, pero su trabajo quedo en el olvido. El descubrimiento pasó inadvertido, ya que en esa época se ignoraba que las enfermedades infecciosas eran producidas por bacterias. Medio siglo Página 4

después, el médico escocés Alexander Fleming redescubrió el mismo antibiótico, este descubrimiento se considera como un hallazgo accidental ya que en otoño de 1928 estaba trabajando con variantes de Staphylococcus cuando encontró que una placa, dejada descuidadamente junto a una ventana abierta, se había contaminado con un hongo, un moho. Al ordenarlos, hundiéndolos en un baño de Lysol para matar las bacterias, notó algo extraño en un determinado plato. El moho azul-verde que crecía en ella parecía haber destruido la bacteria Staphylococcus aureus que había estado creciendo en el plato. Fleming notó que había algo especial. Lo que antes había sido una colonia bien formada, era ahora una débil sombra de su forma anterior. Estaba suficientemente interesado como para seguir en el tema. Identificó el moho como un Penicillium (que en latín significa cepillo) Creyó que era el P. rubrum, pero tres investigadores de la Escuela de Higiene de Londres, Harold Raistrick, Percival Walter Clutterbuck y Reginal Lowell, enviaron una muestra a Charles Tom, del Departamento de Agricultura de E.U.A., quien dictaminó que era P. notatum. Sus ayudantes de entonces, Riddley y Cradock, filtraron el cultivo y lo resembraron, comprobando que una dilución al 1: 800 todavía era efectiva contra el neumococo y una al 1: 1.600 contra Streptococcus pyogenes [3]. El nuevo medicamento se envió al frente de batalla para tratar infecciones y fue enviado rápidamente en masa a los hospitales del ejército. Muchos soldados que hubieran muerto de simples infecciones bacterianas en heridas menores fueron salvados por la nueva droga maravillosa. También se trató la difteria, gangrena, la neumonía, la sífilis y la tuberculosis. Al final de la guerra, más de 20 empresas químicas estaban fabricando 650 mil millones de unidades de penicilina por mes para tratar a los soldados [4]. A principios de julio de 1940 dos grandes bacteriólogos, Chain y Florey, luego de varios años intentando aislar y purificar la penicilina; sobreviviendo a los grandes acontecimientos políticos, lograron producir grandes volúmenes de penicilina que sirvieron para realizar pruebas decisivas en ratones. Se encontraban, ante un nuevo medicamento. En 1941, luego del suministro de pequeñas dosis del antibiótico, se verificó la enorme mejoría de un hombre infectado por S. Aureus, para quien las sulfamidas no habían dado resultado. Sin embargo al agotarse las reservas de penicilina y sin tiempo para producir más, el enfermo no logró sobrevivir. El mundo comenzaba a reclamar por esta droga, las industrias por su parte Página 5

estaban tan ocupadas con productos para el gobierno con fines de guerra, que la penicilina se demoraría unos 3 años más. El primer uso masivo de la penicilina se realizó el 6 de junio de 1944 logrando salvar con ésta miles de vidas [5]. En 1945, Fleming, Florey y Chain fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina [4].

2. Su fabricación en la industria La penicilina tiene una estructura un tanto compleja es por ello que 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 la actualidad no sólo se fabrican antibióticos naturales, es decir, a partir del cultivo a gran escala de microorganismos, sino que también hay antibióticos sintéticos y semisintéticos. Los antibióticos sintéticos se producen en el laboratorio a través de procesos de síntesis química, como es el caso de las sulfamidas. Otros antibióticos se obtienen a partir de cultivos microbianos y luego se modifican químicamente. Éstos últimos son los antibióticos semisintéticos, como por ejemplo, la ampicilina, derivada de la penicilina [6]. 2.1 Método de su obtención González, en la publicación “Penicilina y su Fabricación”, explica que para su obtención natural, el hongo se cultiva en enormes 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 calentando los tanques y una vez enfriado, se introduce el hongo desde tanques más 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 y se deja tres o cuatro días hasta que alcanza su máximo desarrollo. La mezcla 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 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 Página 6

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 [7]. Mendoza Patiño, de la Facultad de Medicina de la UNAM, México, afirma que actualmente la penicilina se puede obtener del Penicillium chrysogenum, y gracias a este hongo, se obtienen, con diferentes técnicas, las diversas penicilinas semisintéticas. De las penicilinas naturales, clínicamente, sólo se usan la penicilina G sódica, G potásica, G cálcica, G procaínica y G benzatínica [2]. Una de las obtenciones actuales es la fermentación sumergida la cual se descubrió en 1944, el desarrollo de este método permitió disminuir los requerimientos de espacio y, consecuentemente, los costos de producción. Los fermentadores para la producción de penicilina alcanzan los 20.000 a 115.000 litros de capacidad. El medio de cultivo para la fermentación se compone básicamente de un caldo de maíz, con el agregado de lactosa y compuestos inorgánicos. Después de ajustar el pH (4,55,0), el medio de cultivo se pasa al fermentador equipado con un agitador vertical y con un sistema de inyección de aire estéril y serpentinas para mantener la temperatura entre 23 y 25 ºC. El hongo se introduce estérilmente y se inicia la fermentación, durante la cual el aire estéril permite el crecimiento del hongo y la agitación facilita su distribución en el fermentador. Después de unas 50 a 90 horas la tasa de crecimiento del hongo disminuye, el fermentador se enfría a 5 ºC para prevenir la desestabilización del antibiótico y el hongo se separa por filtración. La penicilina se extrae posteriormente empleando solventes, se concentra, se esteriliza por filtración y luego el producto se cristaliza y se envasa [6].

3. Importancia de la Penicilina Como se ha descrito a lo largo de este artículo, el descubrimiento de la penicilina dio inicio a la nueva era de los antibióticos, es por ello que es muy importante ya que ahora son una parte esencial de los tratamientos médicos. Se utilizan para curar enfermedades causadas Página 7

por bacterias, prevenirlas en operaciones y trasplantes. «Los antibióticos jugaron un papel muy importante justo después de la Segunda Guerra Mundial. No sé cómo habría sido la esperanza de vida y el bienestar, sin el descubrimiento de estos productos bactericidas», considera José Antonio López, investigador de la Universidad Autónoma de Madrid y divulgador científico. Además, tal como explica este investigador, los antibióticos son una pieza clave en la investigación científica: «Tienen mucha utilidad en biotecnología, ya que se pueden usar para aislar y seleccionar bacterias modificadas genéticamente». Esto es muy importante en el proceso de clonaje, que consiste en la introducción de ciertos genes en las bacterias para que realicen nuevas funciones o dejen de hacer otras. Esto no sólo es una técnica de investigación rutinaria, sino también esencial para estudiar y tratar enfermedades, para mejorar el proceso de producción de alimentos, descontaminar los suelos y el agua o producir biocombustibles, entre otras cosas. Aparte de esta técnica de clonaje,

los

antibióticos

también permiten

bloquear

rutas

metabólicas y evitan

la

contaminación de los medios de cultivo con los que se trabajan a diario en los laboratorios de todo el mundo [8].

3.1 Usos actuales La penicilina G es ideal para tratar infecciones por estreptococos, neumococos, enterococos y meningococos sensibles y estafilococos. En su presentación vía oral (penicilina V) puede usarse en infecciones leves dada por su mala absorción, su corta vida media y un espectro antibacteriano reducido. Debido a las concentraciones prolongadas de la penicilina G benzatínica y procaínica una sola inyección de 1.2 millones de unidades es eficaz para combatir la faringitis. Penicilinas antiestafilocócicas: están dirigidas para el tratamiento de infecciones moderadas.

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Penicilinas antiestafilocócicas: están dirigidas para el tratamiento de infecciones moderadas. Administrados vía oral pueden tratar infecciones de vías respiratorias bajas, de vías urinarias, sinusitis y otitis media. Este antibiótico también es utilizado en Infecciones por clamidia en mujeres embarazadas (amoxicilina y ampicilina), Gangrena gaseosa (Penicilina G), Helicobacter pylori asociada a úlcera o gastritis péptica (amoxicilina), Leptospirosis (ampicilina y penicilina G), Enfermedad de Lyme (amoxicilina y penicilina V) y Fiebre tifoidea (amoxicilina y ampicilina) [9].

Conclusión Sin lugar a dudas, el descubrimiento de la penicilina trajo consigo una gran cantidad de ventajas en el área de la salud que es difícil de cuantificar. Gracias a los avances en la ingeniería genética y la optimización de los procesos de elaboración su obtención ha sido más fácil y

económica. Con la ayuda de estos avances se ha logrado realizar una

producción a escala industrial de otros antibióticos sintéticos. Esta nueva industria de antibióticos ha mejorado la vida de muchas personas, ya que las infecciones que antes eran mortales, ahora tienen cura.

Bibliografía 1. ArgenBio. (2006). ArgenBio: Consejo Argentino para la información y el desarrollo de la Biotecnología. Recuperado de: http://www.argenbio.org/index.php? action=novedades¬e=234 2. Mendoza Patiño, N. Actualidades Farmacológicas "Penicilina". Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, UNAM Fecha de consulta 16 de Octubre del 2015, Sitio web: http://www.ejournal.unam.mx/rfm/no49-4/RFM49410.pdf 3. Ledermann, W. (2006). La historia de la penicilina y de su fabricación en Chile. De Hospital Luis Calvo Mackenna. Fecha de consulta 16 de octubre del 2015.Sitio web: http://www.scielo.cl/pdf/rci/v23n2/art12.pdf 4. History Channel. (2015). Muere Alexander Fleming, descubridor de la penicilina. History Channel. Recuperado de: http://mx.tuhistory.com/etiquetas/penicilina Página 9

5. Marín Flesia, M. (2011). PENICILINA. De Facultad de Ciencias Exactas y Naturales – Universidad de Belgrano. Fecha de consulta 18 de octubre del 2015, Sitio web: http://www.ub.edu.ar/revistas_digitales/Ciencias/Vol12Numero1/Articulo_penicilina.pdf 6. PQBio. (2014-2015). POR QUÉ BIOTECNOLOGÍA: Programa Educativo de ArgeBio. Recuperado de: http://porquebiotecnologia.com.ar/index.php? action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=51 7. González, F. (2014) La penicilina y su fabricación. De idoneos.com Fecha de consulta 16 de Octubre. Recuperado de: http://tecnologia.idoneos.com/la_penicilina_y_su_fabricacion/ 8. López Sánchez, G. (2015). Penicilina, el antibiótico que revoluciono la medicina. De ABC de Sevilla. Fecha de consulta 18 de Octubre del 2015. Sitio web: http://www.abc.es/ciencia/20150311/abci-penicilina-fleming-antibiotico-201503101345.html 9. Caballero Albarrán, R. (2015). Estado Actual de los antibióticos de UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MEXICO FACULTAD DE MEDICINA. Fecha de consulta 18 de Octubre de 2015, Sitio web: http://ri.uaemex.mx/bitstream/123456789/14451/2/420595.pdf

Glosario Hostilizar: Hacer ataques moderados pero continuos. Latente: Que existe pero está oculto o no se manifiesta exteriormente Macerados: Proceso de extracción sólido-líquido. El producto sólido (materia prima) posee una serie de compuestos solubles en el líquido extractante que son los que se pretende extraer. Sulfímidas: Sustancia química sintética derivada de la sulfonamida, bacteriostática y de amplio espectro. Las sulfamidas se emplean como antibióticos, antiparasitarios y coccidiostáticos en el tratamiento de enfermedades infecciosas.

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