Ившина И.Б., Вихарева Е.В., Рычкова М.И., Наймарк О.Б., Плехов О.А., Нечеухина Т.А. Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, ПермьПермская государственная фармацевтическая академия Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Пермский государственный университет Экологически безопасный способ биоконверсии лекарственных средств, непригодных к медицинскому использованию

1. Экологически безопасный способ биоконверсии лекарственных средств, непригодных к медицинскому использованию И.Б. Ившина 1 , Е.В. Вихарева 2 , М.И. Рычкова 1 , О.Б. Наймарк 3 , О.А. Плехов 3 ,Т.А. Нечеухина 4 1 Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Пермь 2 Пермская государственная фармацевтическая академия 3 Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь 4 Пермский государственный университет Россия, 614081 Пермь, ул. Голева, 13 . Тел.: +7 ( 342 ) 244 67 14 . Е- mail : ivshina @ iegm . ru 1

2. Консорциум исполнителей проекта Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН Лаборатория алканотрофных микроорганизмов Пермская государственная фармацевтическая академия Институт механики сплошных сред УрО РАН 1 д.б.н. 1 к.б.н. Пермский государственный университет Кафедра микробиологии и иммунологии 1 аспирант 1 магистр 1 д.ф.-м.н. 1 аспирант 1 к.ф.н. 2

3. 3

4. 4

5. 5

6. 6

7. 7

8. 8

9. Динамика выявления непригодных к использованию лекарственных средств в Российской Федерации Цит. по Пресс-служба Росздравнадзора 9

11. Карбоциклические соединения, содержащие в молекуле фенольную гидроксильную группу 11

12. 12 REGIONAL SPECIALISED COLLECTION OF ALKANOTROPHIC MICROORGANISMS

13. 13 REGIONAL SPECIALISED COLLECTION OF ALKANOTROPHIC MICROORGANISMS

14. REGIONAL SPECIALISED COLLECTION OF ALKANOTROPHIC MICROORGANISMS 14 Микробиология 1981, 50 , 709-711; 1984, 53 , 681-685 ; 2000, 69 , 62-69. Нефтяное хозяйство, 1995, 11 , 44-46. Журн. прикл. химии, 1997, 70 , 2076-2079. Mendeleev Commun. , 200 1 , 11 , 72-73 . Экология, 2003, 1 , 69-71. Soil & Sediment Contamination, 2003, 12 , 85-99. Биотехнология2004, 5 , 49-56. Прикл. биохим. микробиол., 2006, 4 , 443-447. МЕТАБОЛИЗИРУЕМЫЕ ПОЛЛЮТАНТЫ Оксациллин, хлорамфеникол, эритромицин Антимикробные вещества Дегидроабиетиновая , изопимаровая к-ты, β-ситостерол Изопреноиды Алкамон-Д, алкил-сульфонат, алкил-бензолсульфонат Сурфактанты м -Оксибензойная, р -оксибензойная, салициловая, тере-фталевая Ароматические кислоты С мазочно-охлаждаю-щие жидкости различного состава Природные жиры и масла Метилбензол, технический ксилол, нафталин Ароматические углеводороды и их производные Нефти различного состава, нефтепродукты Сырая нефть Диметилфталат, дибутилфталат, диметилтерефталат, диэтилгексилфталат Эфиры фталевых кислот Смеси газообразных углеводородов Природные горючие газы Одноатомные: этанол, пропанол-1, бутанол-1, пента-нол-1, октанол-1, гексанол-1, изопро-панол, изобутанол Алифатические спирты Анилин, толуидины ( о-, м-, р -) Ароматические амины Газообразные: С 3 -С 4 . Летучие: С 5 -С 10 Жидкие: С 11 -С 16 Твердые: С 17 -С 20 Предельные углеводороды

15. 15 БИОРАЗНООБРАЗИЕ СОХРАНЯЕМЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КУЛЬТУР Rhodococcus Gordon i a Dietzia Nocardia Micrococcus Kocuria Dermacoccus Tsukamurella REGIONAL SPECIALISED COLLECTION OF ALKANOTROPHIC MICROORGANISMS

16. REGIONAL SPECIALISED COLLECTION OF ALKANOTROPHIC MICROORGANISMS 16

17. Разработка биотехнологического способа утилизации лекарственных средств, производных фенола. Цель исследования 17

18. Используемые в работе коллекционные штаммы 18 Окисляют газообразные (С3-С4) и жидкие (С5-С6, С9-16) н -алканы, толуол, циклогексан, ксилолы, нафталин, фенолы Почва, нефтегазовое месторождение, Пермский край ИЭГМ 226, ИЭГМ 227, ИЭГМ 228, ИЭГМ 230, ИЭГМ 324 , ИЭГМ 326 , ИЭГМ 3 27 Окисляют газообразные (С3-С4) и жидкие (С5-С6, С9-16) н -алканы, толуол, циклогексан Бытовая сточная вода, Пермский край ИЭГМ 343 , ИЭГМ 344 , ИЭГМ 345 , ИЭГМ 346 , ИЭГМ 348 Окисляют газообразные (С3-С4) и жидкие (С5-С6, С9-16) н -алканы, толуол, циклогексан, ксилолы, нафталин, фенолы Грунтовая вода, нефтегазовое месторождение, Пермский край ИЭГМ 77, ИЭГМ 219 , ИЭГМ 220 , ИЭГМ 221 , ИЭГМ 222 , ИЭГМ 231 , ИЭГМ 237 , ИЭГМ 320 , ИЭГМ 321 R . ruber Окисляют жидкие н -алканы С9-16, бензол, толуол, ксилолы; синтезируют биосурфактанты Почва, загрязненная нефтью, нефтяное месторождение, Пермский край ИЭГМ 246, ИЭГМ 261, ИЭГМ 349, ИЭГМ 489 R . opacus Окисляют жидкие н -алканы С9-16, бензол, толуол, ксилолы, нафталин, фенилалканы; синтезируют биосурфактанты Донные отложения, Тюменская обл.. ИЭГМ 195, ИЭГМ196, ИЭГМ 197 Окисляют жидкие н -алканы С9-16, бензол, толуол, ксилолы, нафталин, фенилалканы; синтезируют биосурфактанты Вода, загрязненная нефтью, Камское водохранилище, Пермский край ИЭГМ 179, ИЭГМ 180, ИЭГМ 183, ИЭГМ 186, ИЭГМ 198 Окисляют жидкие н- алканы С9-16, бензол, толуол, ксилолы, нафталин, фенолы, фенилалканы; синтезируют биосурфактанты Почва, загрязненная нефтью, Пермский край ИЭГМ 10, ИЭГМ 13, ИЭГМ 15, ИЭГМ 16, ИЭГМ 225 , ИЭГМ 2 26 , ИЭГМ 267 , ИЭГМ 16, ИЭГМ 2 7 0 R. erythropolis Биотехнологический потенциал Источник выделения Номер штамма

19. Объекты исследования 19 ОАО «Нижфарм», Россия Мазь 4% Салициловая кислота ОАО «Татхимфарм препараты», Россия Таблетки 0,25 г; 0,5 г Ацетилисалициловая кислота ЗАО «Медисорб» ООО «Альтфарм», Россия Таблетки 0,2 г; 0,5 г Суппозитории 0,1 г; 0,2 г Парацетамол Производитель Лекарственная форма, доза Фармацевтическая субстанция

20. Минимальная подавляющая концентрация (г/л) лекарственных веществ в отношении коллекционных культур родококков 20 62,5 - 31,0 1,25 – 0,63 2,5 – 5,0 R . r u b er (19) 0,04 - 0,08 0,08 – 0,15 0,63 – 1,25 R . о pacus (4) 0,08 – 0,15 0,31 – 0,63 2,5 – 5,0 R . erythropolis (10) Салициловая кислота Ацетилсалици-ловая кислота Парацетамол Вид (кол-во штаммов)

21. Динамика убыли парацетамола в виде фармацевтической субстанции (1) и таблеток (2) в процессе биодеструкции клетками R. ruber ИЭГМ 77 21 , 1 2 1-парацетамол; 2 -n -аминофенол 1 2

22. Динамика убыли парацетамола в виде фармацевтической субстанции в присутствии вспомогательных веществ, входящих в состав таблеток парацетамола 1 - тальк 2 - крахмал 3 - стеариновая кислота 4 - поливинилпирролидон 5 – без вспомогательных веществ МПК парацетамола = 500 мг / мл 22

23. Динамика убыли парацетамола в виде фармацевтической субстанции (1) и таблеток (2) в процессе биодеструкции клетками R. ruber ИЭГМ 77, выращенными в присутствии фенола 1 2 23

24. Иммобилизация клеток родококков на природных органических носителях 24 41,0  4,0 1,68  0,12 н‑ Гексадекан 69,0  5,6 6,0±1,0 40,0  4,5 46,0  3,0 46,5  1,0 15,5  1,5 39,0  5,0 Иммобилизация, мг АСВ/г 1,60  0,04 Силиконовая эмульсия 1,65  0,10 Нет Куриные перья 1,54  0,05 Биосурфактант 1,93  0,10 Силиконовая эмульсия 1,24  0,09 Олифа (1:0,1) 0,39  0,02 Олифа (1:2) 2,55  0,15 Нет Древесный опил Гидрофобизующий агент Материал носителя Водопоглощающая способность , % Носитель

25. Немодифицированный древесный опил x 1000 Гидрофобизованный опил с иммобилизован-ными клетками R . ruber x 1000 25

26. Сравнение адгезионной активности родококков в зависимости от способа обработки поверхности носителя Разница температур - 2,97 о С Варианты опыта: 1 – контроль; 2 - обработка биосурфактантом Присутствие клеток на поверхности образца создает дополнительный источник тепла, по величине которого можно судить о их активности и, как следствие, эффективности процесса адгезии и способа предварительной подготовки носителя. Так, предварительная обработка поверхности носителя биосурфактантом создаёт благоприятные условия для закрепления клеток. Δ 26 1 2 +1,4 Олифа (1:2) +3,0 Олифа (1:0,1) +2,4 н -Гексадекан +3,0 Биосурфактант Т ( о С) Гидрофобизатор

27. Технологические параметры биокатализатора на основе адсорбированных на модифицированном опиле родококков 27 2 Количество циклов повторного использования 3 Продолжительность хранения без потери функциональной активности, мес 116 ± 32 Каталитическая активность (скорость биодеструкции парацетамола), мг/л∙ч 0,28 ± 0,04 Сорбционная влажность, г паров Н 2 О/г носителя 1,24 ± 0,09 Водопоглощающая способность, г Н 2 О/г носителя 45  5 Адсорбционная емкость, мг АСВ/г носителя 1-3 Диаметр частиц биокатализатора, мм

28. Кинетика процесса биодеструкции парацетамола с использованием биокатализатора Зависимость константы k 1 скорости реакции биодеструкции парацетамола от скорости перемешивания и температуры среды в лабораторном биореакторе 28

29. Динамика снижения фитотоксичности продуктов биодеструкции парацетамола Фитотоксичность экстракта (семена редиса) Парацетамол Продукт биодеструкции Фитотоксичность почвы (горох) Var, C Var, D Var, D Чистая почва Вар. 1 Вар. 3 Вар. 4 Вар. 2 Вар. 4 Вар. 3 Вар. 2 Вар. 1 Фитотоксичность почвы (овес) 29 Вар. 3 Вар. 4 Вар. 2 Вар. 1 Чистая почва

30. Последовательность процесса биодеструкции парацетамола II-IV – классы опасности : II – высокоопасные; III – умеренноопасные; IV - малоопасные II II III IV III III 30

31. Лекарственные средства - перспективные объекты биодеструкции 31 Производное п -аминобензойной кислоты Производное дифенилуксусной кислоты Новокаин Спазмолитин Производное фурана Производное бензойной кислоты Фурацилин Натрия бензоат Производное бензимидазола Производное ацетанилида Дибазол Тримекаин Производное имидазола Нафтизин Производное фенотиазина Производное пиразола Аминазин Анальгин Производное изохинолина Дротаверин (но-шпа) Химическая группа Лекарственное вещество