BioScience Blog – Научный Биологический блог

Ранее на примере парацетамола была показана возможность использования актинобактерий рода Rhodococcus для биодеградации лекарственных средств, содержащих фенольную гидроксильную группу [1]. При биодеградации парацетамола использовали прием предварительной адаптации клеток родококков к фенолу. При этом полную утилизацию наблюдали на 2-3 сут эксперимента при биодеградации парацетамола в виде целых таблеток и фармацевтической субстанции, соответственно. Актуальной остается проблема сокращения продолжительности процесса биодеструкции парацетамола.

Цель настоящего исследования – интенсификация процесса биодеградации парацетамола в виде фармацевтической субстанции и целых таблеток с использованием иммобилизованных клеток родококков.

В работе использовали парацетамол с истекшим сроком годности в виде фармацевтической субстанции производства Ирбитского ХФЗ и таблеток (ЗАО «Медисорб», г. рмьПе), содержащих 0,2 г парацетамола и 10% вспомогательных веществ (крахмал, тальк, поливинилпирролидон и стеариновая кислота). В качестве биодеструктора использовали клетки R. erythropolis ИЭГМ 767 из Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов (акроним ИЭГМ, номер во Всемирной федерации коллекций культур 768), предварительно выращенные в минеральной среде в присутствии 0,05% фенола. Посевным материалом служила культура родококков в логарифмической фазе старо в концентрации 107 клеток/мл. В качестве носителя для иммобилизации клеток использовали криогель на основе поливинилового спирта марки 40/2 (ГОСТ 10779-78) производства ПО «Азот» (Невинномысск, Россия). Формирование гранул криогеля с иммобилизованными в них бактериальными клетками проводили согласно описанной методике [2]. Биодеградацию парацетамола проводили в минеральной среде «Rhodococcus surfactant» [3] при 28?С с использованием орбитального шейкера (160 об/мин). Содержание парацетамола определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе модели HP-1090 (США) с использованием колонки ZORBAX Extend-C18 (4,6х250 мм). Качественный состав продуктов биотрансформации анализировали методом тонкослойной хроматографии на пластинах «Силуфол» (Sigma-Aldrich, США). Содержание первичного продукта трансформации парацетамола – п-аминофенола определяли с помощью спектрофотометра типа Lambda EZ201 (Perkin-Elmer, США) при длине

волны 450 нм. Исследования проводили в 3-5-кратных повторностях. Обработку полученных данных осуществляли с помощью компьютерных программ Excel 2003 (Microsoft Inc., 1999), Statistica, версия 6.0 (StatSoft Inc., 2001).

По нашим данным, полная биодеградация парацетамола клетками родококков, предварительно адаптированными к фенолу и иммобилизованными в криогель поливинилового спирта, наблюдается на 14 ч в виде фармацевтической субстанции и 24 ч в виде таблеток (рис. 1). При этом максимальное оличество кп-аминофенола наблюдается на 12 и 26 ч при биодеградации парацетамола в виде субстанции и таблеток, соответственно. На 1-2 сут эксперимента в культуральной среде регистрируются бензохинон, пирокатехин, гидрохинон в качестве продуктов биодеградации парацетамола. Необходимо отметить, что парацетамол и п-аминофенол относятся ко II классу опасности (высоко-опасные); гидрохинон, бензохинон, пирокатехин — к III классу (умеренно-опасные).

Как видно из рис. 1, биодеградация парацетамола в виде таблеток протекает значительно медленнее, вероятно, вследствие взаимодействия поливинилового спирта с поливинилпирролидоном, входящим в состав таблеток парацетамола. Взаимодействие носителя и вспомогательного вещества таблеток разрушает структурированную систему криогеля и, в конечном итоге, замедляет работу биокатализатора.

Рис. 1. Биодеградация парацетамола в виде субстанции (1, 3) и таблеток (2, 4) клетками родококков, иммобилизованными в криогеле поли­винилового спирта: 1, 2 – содержание парацетамола; 3, 4 – содержание п-аминофенола.

Проведенные исследования показали, что использование клеток родококков, предварительно выращенных в присутствии фенола и иммобилизованных   в   криогель   поливинилового   спирта,   позволяет

существенно  ускорить  процесс  биодеградации  парацетамола  в  виде фармацевтической субстанции с 3 сут до 14 ч и таблеток – с 2 сут до 24 ч.

Литература

1.   Ившина  И.Б.  Алканотрофные  родококки  как  катализаторы процесса биодеструкции непригодных к использованию лекарственных средств / И.Б. Ившина, М.И. Рычкова, Е.В. Вихарева [и др.] // Прикл. биохим. и микробиол. – 2006. – Т. 42, № 4. – С. 443-447.

2.   Лозинский В.И. Применение криогелей поливинилового спирта в биотехнологии. Изменение реологических характеристик гелевой матрицы в результате включения в нее клеток дрожжей // Биотехнология. – 1990. – № 5. – С. 32-35.

3.   Каталог штаммов Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов [www.iegm.ru/iegmcol/medium/index.html].