Фармацевтична промисловість України

 

Реферат

Темою цієї роботи є виробництво  інсуліну в формі суспензії для  інєкцій за допомогою генно-інженерного  штаму Escherichia coli. Обсяг роботи складає 66 сторінки, включає вступ, вісім розділів, та списик використаної літератури, містить 6 таблиць та 2 рисунка.

Ключові слова: інсулін, Escherichia coli, технологія.

 

 

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………………………….4

Розділ 1. Аналіз стану проблеми ………………………………………………...7

             1.1. Характеристика інсуліну…………………………………………... 7

             1.2. Одержання генно-інженерного інсуліну людини……………..….11

Розділ 2. Технологічна частина………………………………………………....13

             2.1. Характеристика готової продукції………………………………...13

             2.2. Обгрунтування вибору технологічної схеми виробництва інсуліну…………………………………………………………………………...28

   2.3. Характеристика біологічного агента……………………………...37

             2.4. Опис технологічного процесу……………………………………..41

             2.5. Матеріальний баланс……………………………………………….59

             2.6. Контроль виробництва……………………………………………..65

РОЗДІЛ 3. Охорона праці…………………………………………………….…78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Фармацевтична промисловість  України

Фармацевтична галузь України  включає в себе виробництво лікарських засобів і виробів медичного  призначення, оптову і роздрібну  торгівлю, спеціалізоване зберігання і розподіл (дистрибуцію) за допомогою  налагодженої збутової мережі (аптеки, аптечні пункти тощо). Фармацевтична  галузь у розвинутих країнах належить до числа найбільш динамічних і рентабельних, але водночас виступає як особливий  сегмент ринку, що регулюється державними органами влади, а також контролюється  страховою медициною. В останні  роки фармація починає інтегруватися  зі сферою медичних послуг.

Фармацевтична галузь посідає  значне місце і в економіці  України, оскільки є важливим сегментом  національного ринку, багато в чому визначає національну і оборонну безпеку країни, відрізняється великою  наукоємною і розвиненою кооперацією. Упродовж п’яти останніх років галузь демонструє стійку тенденцію до зростання  в грошовому вираженні на рівні  менше 20% на рік. Якщо в 2002-2003 рр. вважалося  великим досягненням приблизитися до обсягу ринку в розмірі 1 млрд USD, то в 2007 р. обсяг ринку перевищив 2 млрд USD.

Українська фармацевтична  промисловість виробляє близько 1400 із 3000 препаратів, що продаються в Україні. Фармацевтичні компанії України  виробляють лікарські засоби майже  в усіх формах (твердих, рідких, порошкоподібних  тощо). Основними групами є серцево-судинні  препарати, анальгетики, вітаміни, засоби для лікування респіраторної  та ендокринної систем, шлунково-кишкового  тракту і антибіотики.

Фармацевтичні субстанції в  Україні виробляють 49 зареєстрованих суб’єктів підприємницької діяльності. У структурі вироблених субстанцій 76 найменувань синтетичного походження, а 82 – природного. Субстанції вітчизняного виробництва складають всього лише 30% від загальної кількості, всі  інші імпортуються з Китаю, Німеччини, Індії, Росії та США.

На фармацевтичному ринку  сьогодні наявна продукція понад 300 виробників з країн далекого зарубіжжя, країн СНД і Балтії, а також 160 вітчизняних виробників, серед  яких 22 виробники, що займалися виробництвом лікарських засобів ще за часів Радянського  Союзу.

Українські фармацевтичні  компанії намагаються диверсифікувати  асортимент з метою задоволення  потреб покупців, з кожним роком  покращуючи якість і асортимент продукції, що випускається. Одним із основних факторів розвитку ринку фармацевтики є загальне зростання купівельної  спроможності населення. Однак дана причина зовсім не єдина. За даними експертів, на ринку спостерігається  тенденція до збільшення частки більш  дорогих і, як правило, ефективніших препаратів за рахунок зниження сегмента дешевих класичних препаратів. Є  також суб’єктивні причини збільшення на ринку частки дорогих препаратів: покупець, як і в інших сферах споживання, наслідує віянням моди. Часто виходить, що фактично люди платять  лише за нову упаковку і бренд.

Актуальність

В Україні, як і в усьому світі, постійно збільшується кількість  хворих цукровим діабетом і в цей  час воно досягає 1,5 млн. чоловік, з  яких більше    300 000 мають потребу  в щоденному прийомі інсуліну. Інсулін відноситься до життєво  важливих лікарських засобів, які Всесвітня  організація охорони здоров'я  рекомендує самостійно виробляти тим  країнам, населення яких перевищує 40 млн. чоловік. Саме тому виробництво  конкурентоспроможного препарату  є актуальним.

Новизна

В даному виробництві використовується як біологічний агент Escherichia coli XLI-Blue/pInsR. Штам-продуцент E.coli XLI-Blue/pInsR характеризується наявністю рекомбінантної плазмідної ДНК pInsR, яка зумовлює стійкість до тетрацикліну і ампіциліну.

Ранише як продуцент проінсуліна  використовувався штам  Е. coli pPINS07,  який мав такі недолки : досить невелика експресія гена відповідного за синтез проінсуліна, відсутність стійкості до антибіотиків,  максимальна  потужність виробництва за умови використання  штаму  Е. coli pPINS07   становить 10 кг/рік.

Клітини E. coli XLI-Blue/pInsR є продуцентом проінсуліна. При індукції ізопропіл-бета-D-тіогалактозідом відбувається інтенсивний синтез даного білка, що накопичується у вигляді тілець включення. Вихід проінсуліна становить більше 30% від сумарного білка клітини, шо дозволить збільшити потужність до 30 кг/рік.[ Патент RU 2383624 C2]

 

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СТАНУ ПРОБЛЕМИ

1.1. Характеристика інсуліну

За хімічною будовою інсулін  — це білок, молекула якого складається  з 51 амінокислоти, що утворюють два  поліпептидні ланцюги, з’єднані між  собою двома дисульфідними містками. У фізіологічній регуляції синтезу  інсуліну домінуючу роль відіграє концентрація глюкози в крові. Проникаючи в  Р-клітини, глюкоза метаболізується  і сприяє підвищенню внутрішньоклітинного вмісту АТФ. Остання, блокуючи АТФ-залежні  калієві канали, викликає деполяризацію  клітинної мембрани. Це сприяє проникненню  в Р-клітини йонів кальцію (через  потенціалзалежні кальцієві канали, які відкрилися) і звільненню інсуліну шляхом екзоцитозу. Крім того, на секрецію інсуліну впливають амінокислоти, вільні жирні кислоти, глікоген, І секретин,електроліти (особливо С2+),автономна нервова  система (симпатична не- і рвова система  має гальмівний, а парасимпатична — стимулюючий вплив).

Фармакодинаміка. Дія інсуліну спрямована на обмін вуглеводів, білків, І жирів, мінералів. Головне в  дії інсуліну — його регулюючий вплив на обмін вуглеводів, зниження вмісту глюкози в крові, і Це досягається  тим, що інсулін сприяє активному  транспорту глюкози та деяких інших  гексоз, а також пентоз через клітинні І мембрани та їх утилізації печінкою, м’язовою і жировою тканинами. Інсулін  стимулює гліколіз, індукує синтез ферментів  (глюкокінази, фосфофруктокінази  і піруваткінази), стимулює пентозофосфатний  цикл, активуючи глюкозофосфатдегідрогеназу, підвищує синтез глікогену, активуючи  глікогенсинтетазу, активність якої  знижена у хворих на цукровий діабет. З іншого боку, гормон пригнічує  глікогеноліз (розкладання глікогену) та гліконеогенез.

 

 

 

Інсуліну належить важлива  роль у стимуляції біосинтезу нуклеотидів, підвищенні вмісту 3,5-нуклеотаз, нуклеозидтрифосфатази, у тому числі в ядерній оболонці, І де вона регулює транспорт м-РНК  з ядра І до цитоплазми. Інсулін  стимулює біосин- І тез нуклеїнових  кислот, білків. Паралель- І но з активізацією анаболічних процесів І інсулін  гальмує катаболічні реакції  розпаду білкових молекул. Він стимулює І також процеси ліпогенезу, утворення  гліцерину і введення його до ліпідів. Поряд з синтезом тригліцеридів, інсулін активує в жирових клітинах синтез фосфоліпідів (фосфатидилхоліну, фосфатидилетаноламіну, фосфатидилінозиту і кардіоліпіну), стимулює також біосинтез холестерину, необхідного, подібно до фосфоліпідів і деяких глікопротеїдів, для побудови клітинних мембран.

За недостатньої кількості  інсуліну пригнічується ліпогенез, підвищується ліполіз, пероксидне окиснення  ліпідів, у крові й сечі підвищується рівень кетонових тіл. Внаслідок  зниженої активності ліпопротеїдліпази  в крові зростає концентрація Р-ліпопротеїдів, які мають суттєве  значення в розвитку атеросклерозу. Інсулін запобігає втраті організмом рідини і К+ з сечею.

Суть молекулярного механізму  дії інсуліну на внутрішньоклітинні процеси розкрито не повністю. Першою ланкою дії інсуліну є зв’язування  із специфічними рецепторами плазматичної мембрани клітин-мішеней, насамперед у  печінці, жировій тканині і м’язах.

Інсулін з’єднується з  ос-субодиницею рецептора (містить  основний інсулінзв’язувальний домен). При цьому стимулюється кіназна  активність Р-субодиниці рецептора (тирозинкіназа), вона аутофосфорується. Створюється  комплекс «інсулін + рецептор», який шляхом ендоцитозу проникає всередину клітини, де інсулін звільняється і запускаються клітинні механізми дії гормону.

У клітинних механізмах дії  інсуліну беруть участь не тільки вторинні посередники: цАМФ, Са2+, комплекс кальцій-кальмодулін, інозиттрифосфат, діацилгліцерол, а  й фруктпозо-2,6-дифосфат, який називають  третім посередником інсуліну в його впливі на внутрішньоклітинні біохімічні процеси. Саме зростання під впливом інсуліну рівня фруктозо-2,6-дифосфату сприяє утилізації глюкози з крові, утворенню з неї жирів.

На кількість рецепторів і здатність їх до зв’язування  впливає низка чинників, зокрема  кількість рецепторів зменшена у  випадках ожиріння, інсулінонезалежного  цукрового діабету, периферичного  гіпер-інсулінізму.

Рецептори інсуліну існують  не тільки на плазматичній мембрані, а  й у мембранних компонентах таких  внутрішніх органел, як ядро, ендоплазматична  сітка, комплекс Гольджі.

Введення інсуліну хворим на цукровий діабет сприяє зниженню рівня  глюкози в крові й накопиченню  глікогену в тканинах, зменшенню  глікозурії і пов’язаних з нею  поліурії, полідипсії.

Внаслідок нормалізації білкового  обміну зменшується концентрація в  сечі азотних сполук, а внаслідок  нормалізації жирового обміну в крові  й сечі зникають кетонові тіла —  ацетон, кислоти ацетооцтова і  оксимасляна. Припиняється схуднення  і зникає надмірне відчуття голоду (булімія). Зростає детоксикаційна функція  печінки, підвищується опірність організму  інфекціям.

Класифікація. Сучасні препарати  інсуліну різняться між собою  за швидкістю і тривалістю дії. їх можна розділити на такі групи:

1. Препарати інсуліну  короткої дії, або прості інсуліни (моноінсулін МК ак-трапід, хумулін,  хоморап та ін.) Зниження рівня  глюкози в крові після їх  введення починається через 15-30 хв, максимальний ефект спостерігається  через 1,5-2 год, дія продовжується  до 6-8 год.

2. Препарати інсуліну  подовженої дії:

а) середньої тривалості (початок через 1,5-2 год, тривалість 8-12 год) — суспензія-інсулін-семіленте, Б-інсулін;

б) тривалої дії (початок  через 6 — 8 год., тривалість 20-30 год.) —  суспензія-інсулін-ультраленте. Препарати  подовженої дії вводять підшкірно  або внутрішньом’язово.

3. Комбіновані препарати,  що містять у своєму складі  інсулін 1—2-ї груп, наприклад  25 % простого інсуліну і 75 % інсуліну-ультраленте.

Деякі препарати випускають у шприц-тюбиках.

Препарати інсуліну дозуються  в одиницях дії (ОД). Дозу інсуліну для  кожного хворого підбирають індивідуально  в умовах стаціонару під постійним  контролем рівня глюкози в  крові й сечі після призначення  препарату (1 ОД гормону на 4-5 г глюкози, що виділяється з сечею; точніший метод розрахунку — врахування рівня  глікемії). Хворого переводять на дієту  з обмеженням кількості легкозасвоюваних вуглеводів.

Залежно від джерела отримання  розрізняють інсулін, виділений  з підшлункових залоз свиней (С), великої рогатої худоби (Г), людський (Н — hominis), а також синтезований методами генної інженерії.

За ступенем очищення інсуліни тваринного походження поділяють на монопікові (МП, зарубіжні — MP) і  монокомпонентні (МК, зарубіжні —  МС).

Показання. Інсулінотерапія  абсолютно показана хворим на інсулінзалежний  цукровий діабет. її слід починати тоді, коли дієта, нормалізація маси тіла, фізична  активність і пероральні протидіабетичні  препарати не забезпечують потрібного ефекту. Інсулін застосовують під  час діабетичної коми, а також  хворим на діабет будь-якого типу, якщо захворювання супроводжується ускладненнями (кетоацидозом, приєднанням інфекції, гангреною тощо); для кращого засвоєння  глюкози при захворюваннях серця, печінки, хірургічних операціях, у  післяопераційному періоді (по 5-Ю  ОД); для поліпшення харчування хворих, виснажених тривалою хворобою; рідко  для терапії шоком — у психіатричній  практиці при деяких формах шизофренії; у складі поляризуючої суміші при  захворюваннях серця.

Протипоказання: захворювання з гіпоглікемією, гепатит, цироз  печінки, панкреатит, гломерулонефрит, нирково-кам’яна хвороба, виразкова  хвороба шлунка і дванадцятипалої  кишки, декомпенсовані вади серця; для  препаратів подовженої дії — коматозні стани, інфекційні захворювання, в період хірургічного лікування хворих на цукровий діабет.

Побічна дія: болючість ін’єкцій, місцеві запальні реакції (інфільтрати), алергічні реакції.

При передозуванні інсуліну може виникнути гіпоглікемія. Симптоми гіпоглікемії: неспокій, загальна слабкість, холодний піт, тремтіння кінцівок. Значне зниження глюкози в крові призводить до порушення функцій мозку, розвитку коми, судом і навіть смерті. Хворі  на цукровий діабет для запобігання  гіпоглікемії повинні мати при собі кілька шматочків цукру. Якщо після  прийняття цукру симптоми гіпоглікемії не зникають, потрібно терміново внутрішньовенно  ввести 20-40 мл 40 % розчину глюкози, підшкірно 0,5 мл 0,1 % розчину адреналіну. У випадках значної гіпоглікемії внаслідок  дії подовжених препаратів інсуліну хворих з цього стану вивести  важче, ніж з гіпоглікемії, викликаній препаратами інсуліну короткої дії. Наявність у деяких препаратах подовженої дії білка протаміну пояснює  досить часті випадки алергічних реакцій. Проте ін’єкції препаратів інсуліну подовженої дії менш болючі, що пов’язано з вищим рН цих  препаратів.[1]