Исследователи из Токийского университета создали непрерывный метод производства цефазолина

Антибиотик цефазолин относится к препаратам первой необходимости по классификации Всемирной организации здравоохранения. Обычно его производят серийно, но этот многоступенчатый процесс занимает много времени, нерационально используется и требует наличия специализированного оборудования.

Теперь исследователи впервые изготовили цефазолин методом непрерывного потока. Этот метод дешевле, быстрее, менее расточителен и более гибок с точки зрения количества препарата, которое может быть произведено в нужный момент. Улучшение доступа к цефазолину жизненно важно для глобального здравоохранения и особенно актуально для таких стран, как Япония, где в 2019 году возник его дефицит. Данное исследование опубликовано в журнале Bulletin of the Chemical Society of Japan.

Если вы когда-нибудь болели фарингитом или страдали от инфекции мочевыводящих путей, то вам наверняка назначали антибиотики, чтобы помочь выздороветь. Антибиотики — одно из главных оружий в борьбе с серьезными бактериальными инфекциями, и потребность в них постоянно растет. Цефазолин — один из таких препаратов, который настолько важен для здоровья человека, что ВОЗ включила его в список основных лекарственных средств. Он используется для лечения широкого спектра заболеваний, таких как инфекции мочевыводящих путей, дыхательных путей, суставов, а также для профилактики инфекций после операций.

Как и большинство лекарственных препаратов, цефазолин производится серийно — это поэтапный процесс, позволяющий осуществлять точный контроль на каждом этапе. Однако этот процесс занимает много времени и требует значительного пространства на тщательно контролируемой площадке, чтобы свести к минимуму такие риски, как контаминация. Из-за длительности процесса, наличия специально оборудованных и контролируемых помещений, а также большого количества отходов стоимость производства не является дешевой и особенно высока при создании новых производств.

Альтернативой серийному производству является непрерывно-поточное производство. Этот метод не получил широкого распространения среди производителей лекарственных средств, так как в этом случае сложнее контролировать протекающие реакции. Однако исследователи из Токийского университета разработали способ безопасного создания цефазолина с помощью непрерывного потока.

Новый метод позволяет организовать массовое производство в компактных производственных помещениях, не требует огромных затрат на оборудование и позволяет безопасно и надежно получать препарат фармацевтического качества, — пояснил профессор Шу Кобаяси с кафедры химии Высшей школы наук.

«Спрос на этот антибиотик сильно колеблется, и из-за его нестабильности этот препарат лучше не готовить заблаговременно», — говорит профессор Харуро Ишитани, также представляющий кафедру химии. „Поэтому большое преимущество метода непрерывного потока заключается в том, что объем производства можно легко регулировать по мере необходимости“.

Как следует из названия, непрерывное производство не требует пауз между несколькими отдельными этапами, в отличие от периодического метода. Для производства цефазолина из легкодоступного коммерческого сырья группа использовала два соединенных реактора. Сырье и реагенты, способствующие протеканию реакции, закачивались в первый реактор, похожий на свернутую тонкую металлическую трубку, затем переходили во второй реактор, куда добавлялось еще одно сырье. Оттуда поступал цефазолин. В связи со сложной структурой цефазолина перед специалистами стояла задача оптимизировать условия внутри реакторов: температуру, скорость перемещения, соотношение смешивания реагентов и т.д., чтобы в итоге получить продукт высокой степени чистоты. По мнению исследователей, этот метод существенно превосходит традиционное серийное производство и может быть даже оптимизирован в дальнейшем.

Кобаяси и Ишитани побудило к проведению данного исследования их беспокойство по поводу отсутствия в Японии мощностей для собственного производства таких важных препаратов, как цефазолин, в случае необходимости, вместо этого они в значительной степени полагаются на импорт. Их опасения оправдались в 2019 году, когда в Японии возникла серьезная нехватка цефазолина из-за загрязнения активного ингредиента, поступившего из-за рубежа, что привело к кризису. Непрерывный метод не только проще и дешевле внедрить в масштабах страны, чем строить дополнительные установки периодического действия, но и может помочь небольшим населенным пунктам и больницам производить необходимые лекарства в удобное для них время.

Многие соединения могут быть синтезированы методом непрерывного потока, — сказал Ишитани.

Применяя этот метод, мы считаем, что можем способствовать стабильному снабжению лекарствами, реагировать на редкие заболевания и катастрофы, а также содействовать разработке новых лекарств. Кроме того, мы считаем возможным внести вклад в производство других химических веществ, например, для использования в сельском хозяйстве, а также в создание низкоуглеродного общества, что является еще одной актуальной социальной проблемой.

06.08.2023