青霉素作為抗生素的開山之作和所有抗生素的鼻祖,雖然從它面世到現在已經快100百年了,它帶領下的抗生素的家族,已經人才薈萃和品類、種類越來越豐富,但是它至今在疾病診療臨床上,仍然在某些方面發揮著其獨特的價值。
青霉素鈉與青霉素鉀的主要區別在于結合形式不同。二者分別為鈉鹽和鉀鹽。(外觀上二者均為白色的結晶粉末)
這兩種藥物遇到酸或堿會迅速失效,因此使用時需要注意盡量現用現兌。放置24小時后藥效也會大大折扣。
青霉素鈉:青霉素鈉不易溶于水,因此常用于注射用藥。它在治療呼吸道方面表現出較為明顯的效果,比如支原體,肺炎等。
青霉素鉀:它可以迅速溶于水,因此在養殖業中使用較為廣泛。
青霉素鉀的用途可以歸納為以下幾點:
1、可以用于腸炎,因為它可以殺滅腸道里的細菌。
2、可以預防肌腺胃炎,在雛雞來的時候喂點青鉀后期可以預防肌腺胃炎。
3、做疫苗前用青霉素鉀飲水,可以增加疫苗的效果,讓疫苗達到最高效價。
4、鉀離子會起到強心、改善消化道健康的作用。
5、青霉素鉀對雞的球蟲也有效果。
世界上第一等抗生素——青霉素
1928年9月,時任英國圣瑪麗醫學院的細菌學教授弗萊明(Alexander Fleming)度假結束回到實驗室,整理培養皿時,他觀察到某個敞口被真菌污染的培養皿中出現了神奇的現象:大部分細菌都能正常生成,唯獨某個真菌部落附近沒有細菌生長,似乎真菌分泌了某種物質殺死并抑制了原本的細菌生長。隨后,弗萊明將這種真菌進行培養后發現其分泌物確實能夠殺死特定的細菌,因此他根據真菌部落的名稱“Penicillium”將其命名為青霉素(英語:Penicillin,音譯盤尼西林)。
青霉素(英語:Penicillin,音譯盤尼西林)是指分子中含有青霉烷、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素,是由青霉菌中提煉出的抗生素。
青霉素屬于β-內酰胺類抗生素(β-lactams),β-內酰胺類抗生素包括青霉素、頭孢菌素、碳青霉烯類、單環類、頭霉素類等。青霉素是很常用的抗菌藥品。
青霉素分子式: C16H18N2O4S ,其實,弗萊明并不是第一個發現霉菌有抗菌作用的人:1870年,同樣在圣瑪麗醫院工作的博登·桑德斯已觀察到在被霉菌污染的培養液中細菌無法生長。受博登·桑德斯的啟發,英國外科醫生、外科防腐技術的發明者李斯特對此做了進一步研究,發現被青霉污染的尿液會抑制細菌的生長。
1875年,英國著名物理家丁鐸爾向倫敦王家學會報告說,青霉會殺死細菌。
1877年,法國著名微生物家巴斯德及其同事發現霉菌會抑制尿液中的炭疽桿菌的生長。
1897年,23歲的法國醫學生恩斯特·杜徹斯尼完成其博士論文,報告說青霉能完全清除培養基中的大腸桿菌,并證明青霉能防止被注射了傷寒桿菌的動物得傷寒。但是這項研究被忽視了。
1920年,比利時人安德烈·格拉提亞和莎拉·達斯在法國巴斯德研究所工作時發表論文報告說感染了青霉的葡萄球菌培養基中,葡萄球菌的生長被抑制了。這篇論文也未引起注意。
1929年6月弗萊明在《英國實驗病理學期刊》上發表了此發現,并簡略談及了青霉素的潛在治療效果。在這個階段,青霉素的真正價值并未真正顯現。弗萊明對于青霉素究竟是何物其實并不是很清楚,甚至一度認為這是一種酶。除了弗萊明欠缺化學知識外,更重要的原因是青霉素的產量太低,他無法提取高純度的青霉素進行鑒定;此外,青霉素提純過程中不穩定易失活的難題他們也始終無法克服。鑒于此,雖然弗萊明團隊在1929年發表了青霉素體外抗菌實驗數據,但彼時并未引起學術界和工業界的關注。
終于在1940年事情出現了轉機,牛津大學E. Chain、H. Florey和N. Heatley所領導的團隊通過改變青霉菌培養條件,同時對青霉素提取工藝進行優化創新解決了其穩定性問題,最終成功獲得青霉素純品。
隨后,他們還將提純的青霉素用于動物實驗并得到了理想的結果。自1928年弗萊明發現青霉素以來,他的成果一直無人問津,直到牛津大學的科研團隊攻克提取難題后,青霉素才得以大放異彩并在第二次世界大戰中拯救了無數生命。正因如此,弗萊明和E. Chain以及H. Florey被授予1945年諾貝爾生理學或醫學獎。
1944年8月14日Life雜志上刊登的青霉素生產的廣告
早期青霉素的合成和大規模生產是極其困難的,后來雖然在多個實驗室共同研發以及政府和藥企的配合努力下實現了其商品化,但生產方法卻依賴青霉菌或者改良的青霉菌而非化學合成,這與青霉素的結構不甚明確有很大關系。
1942年,英國生物化學家E. Abraham和E. Chain認真分析青霉素降解的片段后大膽提出設想:青霉素分子存在著一個由三個碳原子和一個氮原子組成的四元β-內酰胺結構以及另一個含有硫原子的五元雜環與它稠合。
然而,這個結構提出后卻出現很大爭議,因為人們普遍傾向于這種四元β-內酰胺結構不能穩定存在。那時針對青霉素的結構,英國著名化學家R. Robinson等人則堅持認為分子中存在噁唑酮結構,因此圍繞兩種結構的爭論持續了很長時間。
直到1945年,英國傳奇科學巨匠霍奇金(Dorothy Hodgkin)通過X-射線衍射技術成功解析出了青霉素的化學結構,并證實分子中確實存在四元β-內酰胺結構。隨后,美國和英國醫學研究委員會聯合在《Science》期刊發文,報道了多部門合作下完成的青霉素化學分析,論文表明青霉素存在多種類型,但全部都含有相同的β-內酰胺結構。
青霉素在二戰期間拯救了無數生命,因此它的需求量激增,盡管通過改變生產工藝藥企能夠獲得相當可觀的青霉素產量,但化學合成青霉素一直是橫亙在化學家面前的巨大挑戰,即使青霉素的結構早在1945年就通過X-射線晶體衍射得到確證,但其首次不對稱全合成直到12年后才由MIT(美國麻省理工學院)的John C. Sheehan等人實現。
青霉素是人類發現的首個真正意義上的抗生素,也是抗生素發展歷史上的重要里程碑;它引發了醫學界尋找抗生素藥物的高潮,也成功開啟了抗生素的黃金時代。后來包括鏈霉素、頭孢菌素、四環素等在內的多種抗生素相繼被發現,它們在治療細菌性感染疾病中發揮了重要作用。
然而,近年來抗生素的濫用問題卻引人擔憂:許多廣譜抗生素在殺滅病菌的同時也可能將正常菌群殺滅進而引起菌群失調等危害;其次,細菌耐藥性和“超級細菌”的出現也是擺在人們面前十分嚴峻的問題。因此,如何開發新的抗生素藥物并且合理選擇和使用它們將是未來擺在所有人面前的新挑戰。
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