Biotechnologia Farmaceutyczna

Biotechnologia Farmaceutyczna

Zajęcia z przedmiotu Biotechnologia Farmaceutyczna odbywają się w Katedrze i Zakładzie Technologii Leków i Biotechnologii Farmaceutycznej i realizowane są w poniższy sposób:

• Wykłady prezentowane na e-platformie learningowej WUM przez dwa tygodnie od terminu podanego w planie zajęć przez Dziekanat
• Seminaria odbywają się w trybie stacjonarnym. Wykaz sal  zostanie przekazany staroście roku.
• Ćwiczenia odbywają się w systemie stacjonarnym, w salach laboratoryjnych Katedry i Zakładu Technologii Leków i Biotechnologii Farmaceutycznej. 
• Zaliczenie z przedmiotu Biotechnologia farmaceutyczna odbywa się w trybie stacjonarnym, w salach Katedry i Zakładu Technologii Leków i Biotechnologii Farmaceutycznej.

Tematy wykładów (10 godzin)

1. Biotechnologia farmaceutyczna – definicja i znaczenie. Typy procesów biotechnologicznych, biokatalizatory.
2. Fermentacja tlenowa jako przykład najczęściej stosowanego procesu biotechnologicznego.
3. Biosynteza. Jakie produkty możemy otrzymać? Jakie biokatalizatory wykorzystujemy? Szczepionki, ze szczególnym uwzględnieniem szczepionek wirusowych.
4. Stosowane biokatalizatory, czyli wybrane szczepy drobnoustrojów przemysłowych, hodowle komórek ssaków i komórek roślinnych oraz porównanie systemów komórkowych.
5. Pozyskiwanie i ulepszanie szczepów produkcyjnych; mutageneza, fuzja protoplastów, inżynieria genetyczna.
6. Rekombinowane leki białkowe.
7. Technologia bioprocesów - procesy up-stream. Parametry procesu biosyntezy i ich kontrola.
8. Składniki podłoża hodowlanego.
9. Procesy biotransformacji. Charakterystyka technologiczna biokatalizatorów unieruchomionych.
10. Wykorzystanie procesów biotransformacji w biotechnologii farmaceutycznej (produkcja witaminy C, sterydy, transformacje antybiotyków). 

Tematy seminariów

1. Pozyskiwanie czystych kultur szczepów produkcyjnych, kultury wyjściowe, namnażanie szczepów produkcyjnych, powiększanie skali procesu. Warunki aseptyczne w biotechnologii: wyjaławianie bioreaktorów i podłoża hodowlanego.
2. Przygotowanie podłoża hodowlanego: podstawowe źródła węgla, azotu, tlenu, fosforu, mikroelementów, odpieniacze, prekursory, stymulatory wzrostu, inne substancje pomocnicze.
3. Zaszczepianie hodowli w warunkach aseptycznych. Metody konserwacji i przechowywania szczepów.
4. Bioreaktory stosowane do wgłębnej hodowli tlenowej. Parametry i kontrola procesu.
5. Izolacja produktu procesu biotechnologicznego. Przykłady metod wydzielania i koncentracji bioproduktów.

Ćwiczenia (15 godzin)

Ćwiczenia obejmują pełny cykl biosyntezy antybiotyku (Tacrolimus) w wyniku hodowli szczepu Streptomyces tsukubaensis na podłożach płynnych w hodowlach wstrząsanej i wgłębnej, w bioreaktorach różnych typów. Ich celem jest optymalizacja procesu biotechnologicznego poprzez określenie wpływu doboru składników pożywek, głównie promotorów i zmian skali prowadzenia procesu.

Ćwiczenia obejmują blok 4 ćwiczeń, których tematami są:

1. Przygotowanie agaru słodowego do ożywienia zakonserwowanego szczepu S. tsukubaensis w hodowlach na podłożach stałych. Przygotowanie o różnych składach płynnych podłoży hodowlanych do powiększania skali w hodowlach wstrząsanych i do posiewu inokulum, wykorzystywanego do zaszczepienia hodowli wgłębnej w fermentorze. Konserwacja testowanego szczepu dwiema metodami: poprzez zawieszenie w 20% glicerolu i zamrożenie oraz poprzez posiew na skosach agarowych przechowywanych pod sterylną parafiną po inkubacji promieniowca. Sterylizacja przygotowanych podłoży hodowlanych , tubusów z pipetami i płytek Petriego.
2. Kontrola czystości i wzrostu hodowli na podłożach stałych. Przesiew w warunkach aseptycznych szczepu z płytek Petriego do kolb z podłożami płynnymi i zaszczepu do hodowli wgłębnej w bioreaktorze. Przygotowanie i sterylizacja bioreaktora z pożywką do hodowli wgłębnej oraz osprzętu.
3. Ocena wzrostu hodowli na podłożach płynnych w hodowli wstrząsanej. Określenie wpływu składu podłoża hodowlanego poprzez oznaczanie wydajności wzrostu szczepu i wydajności specyficznej oraz izolację i oznaczenie stężenia antybiotyku tacrolimus. Zaszczepienie fermentora inokulum S. tsukubaensis
4. Zakończenie hodowli wgłębnej w fermentorze. Izolacja bioproduktu z brzeczki pohodowlanej. Oznaczanie ilościowe produktu metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Kontrola procesu: analiza pobranych próbek biomasy; obrazowanie na wykresach przebiegu procesu zmian stężenia węgla, przyrostu biomasy, stężenia antybiotyku w próbce. Analiza wydajności bioprocesu. Sporządzenie sprawozdania zawierającego informację o rodzaju hodowli szczepu, wykorzystanego podłoża, zawartości idiolitu, uzyskanych biomas w dwóch rodzajach hodowli i zużycia źródeł węgla. Wykonanie wykresu ilustrującego zmiany parametrów i wyciągnięcie na jego podstawie wniosków dotyczących kinetyki wzrostu szczepu i biosyntezy tacrolimusu, które są elementami optymalizacji procesu biotechnologicznego.

Zaliczenie przedmiotu

Przedmiot kończy się zaliczeniem pisemnym, który zawiera 4 pytania otwarte, obejmujące materiał wykładowy, seminaryjny i dotyczący tematyki ćwiczeniowej. Na ostateczną ocenę z przedmiotu ma wpływ uzyskanie pozytywnej oceny z zaliczenia oraz przedstawienie i akceptacja wyników zamieszczonych w sprawozdaniu.

Literatura obowiązkowa:

1. Aleksander Chmiel; Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN Warszawa 1998.
2. Biotechnologia farmaceutyczna pod redakcją Olivera Kasera i Rainera H. Mullera. Warszawa PZWL 2003

Literatura zalecana:

1. A. Chmiel, S. Grudziński; Biotechnologia i chemia antybiotyków. PWN, Warszawa 1998.
2. O. Kayser; Podstawy biotechnologii farmaceutycznej. Wyd. UJ, Kraków 2006.