Đại cương
Acid clavulanic là một chất kháng sinh có cấu trúc vòng beta – lactam được Brown và cộng xự tìm ra vào năm 1976 trong môi trường nuôi cấy Streptomyces clavuligerus (Napier và cộng sự cũng phát hiện ra acid lavulanic vào năm 1981 độc lập với nghiê cứu cảu Brown)
Acid clavulanic là một kháng sinh phổ rộng, tác dụng lên nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm nhưng hoạt tính kháng khuẩn của chúng rất yếu. Tuy nhiên ưu điểm của acid clavulanic là có hoạt tính kháng beta – lactamase, đặc biệt nó có tác dụng ức chế mạnh các beta – lactamase truyền qua plasmid gây kháng penicillin và các cephalosporin. Vì vậy acid clavulanic được phối hợp với amoxicillin thành biệt dược mang tên Augmentin được bao chế ở nhiều dạng khác nhau như bộ uống, viên nén bao phim, tiêm của hãng Glaxo Smithkline. Sự phối hợp với acid clavulanic giúp cho amoxicillin không bị beta – lactam phá hủy, đồng thời mở rộng thêm phổ kháng khuẩn của amoxicillin một cách hiệu quả với nhiều vi khuẩn thông thường đã kháng lại amoxicillin, kháng lại penicillin và các cephalosporin. Khi sử dụng riêng ampicillin thì nồng độ diệt vi khuẩn tối thiểu MBC trên Streptococcus aureus là 500 mcg/ml, song nếu sử dụng phối hợp với acid clavulanic ở nồng độ là 5 mcg/ ml thì liều MBC hiệu quả giảm xuống 5000 lần, tức là chỉ cần 0,1 mcg/ml. Việc phối hợp amoxicillin với acid clavulanic là một ví dụ điển hình của các nhà dược học vè nghiên cứu bào chế các dược chất để tạo ra các biệt dược mới tác dụng tốt trong điều trị nhằm ngăn cản sự kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn.
Cấu trúc hóa học và tính chất
Cấu trúc hóa học của aicd clavulanic cũng tương tự như các kháng sinh nhóm beta – lactam khác. Phân tử acid clavulanic cũng chứa vòng beta – lactam (được xếp vào nhóm beta – lactam không chứa S). người ta đã tìm ra 6 sản phẩm lên men tự nhiên có cấu trúc tương tự acid clavulanic và xếp chúng vào nhóm clavam.
Khi phối hợp với amoxicillin người ta sử dụng dạng muối kali của acid clavulanic có cong thức hóa học C8H8KNO5, PTL là 237,25.
Clavulanat dạng muối kali là bột tinh thể trắng, dễ hút ẩm tan trong nước, tan ít trong cồn, rất ít tan trong aceton.
Lên men sinh tổng hợp acid clavulanic
Chủng giống
Trông công nghiệp người ta sử dụng Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 hay NRRL 3858 để sản xuất aicd clavulanic. Trong môi trường nuôi cấy, ngoài acid clavulanic thường tích tụ một vài clavam khác, một số dẫn xuất cephalosporin và penicillin N.
Quy trình lên men
Quy trình sinh tổng hợp của hãng Beecham Laboratories Ltd. Có những công đoạn chính như sau:
Bào tử giống được nuôi cấy trên bình Roux nuôi trên môi trường đặc ở 26 độ C trpng 10 ngày. Nhân giống ở 26 độ C trong 72 giờ, cấp khí 1 VVM, tốc độ khuấy 140 vòng/phút.
Môi trường lên men được chỉnh pH =7, tiệt trùng bằng hơi ở 121 độ C trong 30 phút, làm nguội rồi cấy truyền 5 lít dịch giống sang. Quá trình lên men tiến hành ở 26 độ C, tốc độ khuấy 100-110 v/phút. Thời gian nuối cấy: 90-100 giờ. Hiệu suất quá trình lên men thường đạt 500 mcg/ml môi trường.
Tách chiết và tinh chế
Acid clavulanic là sản phẩm ngoại bào, có thể được chiết bằng cách dùng nhựa trao đổi.
Kết thúc quá trình nuôi cấy hạ nhiệt độ lên men xuống 5 độ C, lọc hoặc ly tâm loại sinh khối,acid hóa dịch lọc, đồng thời bổ sung thêm dung môi không tan trong nước. Chiết acid rồi đem dịch chiết hấp thụ bằng nhựa trao đổi ion để thu sản phẩm.
