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)
- Biotechnologia farmaceutyczna – definicja i znaczenie. Typy procesów biotechnologicznych, biokatalizatory.
- Fermentacja tlenowa jako przykład najczęściej stosowanego procesu biotechnologicznego.
- Biosynteza. Jakie produkty możemy otrzymać? Jakie biokatalizatory wykorzystujemy? Szczepionki, ze szczególnym uwzględnieniem szczepionek wirusowych.
- Stosowane biokatalizatory, czyli wybrane szczepy drobnoustrojów przemysłowych, hodowle komórek ssaków i komórek roślinnych oraz porównanie systemów komórkowych.
- Pozyskiwanie i ulepszanie szczepów produkcyjnych; mutageneza, fuzja protoplastów, inżynieria genetyczna.
- Rekombinowane leki białkowe.
- Przeciwciała monoklonalne, metody otrzymywania, modyfikacje, zastosowanie.
- Technologia bioprocesów - procesy up-stream. Parametry procesu biosyntezy i ich kontrola.
- Składniki podłoża hodowlanego (odżywcze, pomocnicze, prekursory, promotory wzrostu itp.).
- Procesy biotransformacji. Charakterystyka technologiczna biokatalizatorów unieruchomionych.
- Wykorzystanie procesów biotransformacji w biotechnologii farmaceutycznej (produkcja witaminy C, sterydy, transformacje antybiotyków).
- Lek biotechnologiczny, lek biologiczny, lek biopodobny.
Tematy seminariów
- Pozyskiwanie czystych kultur szczepów produkcyjnych, kultury wyjściowe, namnażanie szczepów produkcyjnych, powiększanie skali procesu. Warunki aseptyczne w biotechnologii: wyjaławianie bioreaktorów i podłoża hodowlanego.
- Przygotowanie podłoża hodowlanego: podstawowe źródła węgla, azotu, tlenu, fosforu, mikroelementów, odpieniacze, prekursory, stymulatory wzrostu, inne substancje pomocnicze.
- Zaszczepianie hodowli w warunkach aseptycznych. Metody konserwacji i przechowywania szczepów.
- Bioreaktory stosowane do wgłębnej hodowli tlenowej. Parametry i kontrola procesu.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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
- 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:
- Aleksander Chmiel; Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN Warszawa 1998.
- Biotechnologia farmaceutyczna pod redakcją Olivera Kasera i Rainera H. Mullera. Warszawa PZWL 2003
Literatura zalecana:
- A. Chmiel, S. Grudziński; Biotechnologia i chemia antybiotyków. PWN, Warszawa 1998.
- O. Kayser; Podstawy biotechnologii farmaceutycznej. Wyd. UJ, Kraków 2006.