Om behandlingsansvarliges ansvar for behandlingssikkerhet

O teste de precipitação com etanol foi realizado em diferentes concentrações deste solvente. A Tabela 5.19 mostra os resultados obtidos para o pré-tratamento do caldo fermentativo.

Tabela 5.19: Efeito da pré-purificação do caldo por precipitação de proteínas com etanol sobre a extração de 6-apa poadsorção iônica de 6-APA.

Concentração de etanol (% v/v) pH C6-APA (inicial) (g / L) C6-APA no sobrenadante (após ajuste pH a 3.9 e filtração) (g / L) Cproteína (g / L) C6-APA no sobrenadante

(após adsorção em agarose-arginina)

(g / L)

0 7,13 4,73 3,97 0,22 3,44

10 7,28 4,41 4,04 0,19 2,82

50 7,80 2,58 2,56 0,12 2,28

80 8,10 1,12 1,14 0,04 1,10

Os resultados obtidos com etanol não se mostraram satisfatórios visto que não foi possível precipitar 6-APA após o pré-tratamento com este solvente, mesmo utilizando elevadas concentrações. Entretanto, em concentração de 80 %, foi possível observar a formação de um precipitado branco, considerando que a concentração de 6-APA foi mantida durante todas as etapas, a remoção das impurezas seguida da evaporação deste solvente pode resultar em um processo eficiente para purificação de 6-APA. Entretanto, estudos mais detalhados a respeito desta metodologia devem ser realizados para atingir níveis de recuperação satisfatórios.

5.7.2.6.2 Adsorção Hidrofóbica

Sabendo-se que 6-APA tem baixa afinidade por superfícies hidrofóbicas em pH 7 (pH do caldo fermentativo), espera-se que ocorra a adsorção preferencial de impurezas e que o 6-APA mantido em solução possa ser precipitado por ajuste de pH. Os testes realizados mostraram que nenhuma adsorção de 6-APA ocorre nesta condição e que um caldo clarificado é obtido por este tratamento. Entretanto, somente 8 % de 6-APA é precipitado após este tratamento. E 18 % do restante é adsorvido em agarose-arginina.

5.7.3 Conclusões Parciais

A extração de 6-APA a partir de um meio complexo é um dos maiores desafios no desenvolvimento de novos métodos livres de solventes orgânicos. Dados da literatura revelam que processos em múltiplas etapas são necessários para obtenção deste produto com grau de pureza satisfatório. Entre os adsorventes propostos para a extração de 6-APA, aqueles que apresentam caráter iônico permitem maior eficiência na recuperação deste composto.

Quitosana modificada quimicamente com arginina é um adsorvente potencial para extração de 6-APA, entretanto, o aumento da concentração dos sítios de adsorção na superfície deste polímero deve ser atingido para melhorar a capacidade de adsorção deste suporte.

Métodos de pré-tratamento do caldo fermentativo utilizando etanol e carvão ativado não se mostraram viáveis para purificação de 6-APA.

6 Conclusões

 A purificação de PGA utilizando agarose-triptofano como adsorvente foi eficiente para clarificar o caldo fermentativo, pois remove grande quantidade de moléculas pequenas, como aminoácidos e pequenos peptídeos.

 A adsorção de proteínas na presença de ácido fenilacético permitiu a obtenção de PGA 4,5 vezes mais pura que a PGA presente em caldo fermentativo bruto de B. megaterium. Este fator de purificação é aparente, visto que as moléculas pequenas removidas pelo adsorvente não foram quantificadas pelo método de análise utilizado neste trabalho para monitorar a eficiência de adsorção (Método de Bradford). Portanto, o nível de purificação de PGA atingido neste trabalho, utilizando uma metodologia que envolve uma única etapa, é satisfatório para posterior aplicação desta enzima em processos de imobilização, para obtenção de catalisadores industriais.

 A estabilização de PGA através da imobilização covalente multipontual depende, entre outros fatores, de propriedades do suporte, por exemplo, o tamanho da fibra, do grau de ativação do suporte e do pH de imobilização.

 Entre os suportes estudados neste trabalho, agarose 10 % mostrou-se mais adequado para estabilização da enzima, visto que possui maior tamanho de fibra comparada a agarose 2% e toyopearl.

 A imobilização de PGA em agarose glioxil a pH 10 já permite ótima estabilização da enzima. Entretanto, este fator de estabilização pode ser aumentado se a imobilização ocorre na presença de DTT, ou reduzida, se houver competição entre outras moléculas (aminoácidos, por exemplo) e a PGA pelos grupos ativos do suporte.

 A viabilidade técnica da hidrólise de PG durante o cultivo de P. chrysogenum foi demonstrada e três maneiras de atingir hidrólise completa mantendo a integridade do biocatalisador foram apresentadas. O primeiro procedimento utilizou um helicóide envolvendo os impelidores quando elevada velocidade de agitação for exigida. O segundo procedimento consistiu em manter a agitação constante e máxima de 300 rpm, neste caso a adição do biocatalisador ao biorreator oi realizada somente quando a concentração de biomassa atingiu valores máximos. Por último, foi utilizado biorreator tipo air lift, visto que este sistema é ideal para crescimento do fungo na forma de pellet.  A cinética de hidrólise de PG catalsada por PGA (livre ou imobilizada) em meio não

convencional foi investigada em bioreator (2 L) e em reator (0,1 L) com agitação mecânica de 300 rpm. Os resultados indicam que apesar dos efeitos difusivos

significativos, baixo pH de hidrólise e baixas temperaturas (12 ou 25 ºC) é possível hidrolisar toda a penicilina presente no meio de produção.

 A adsorção de 6-APA em resinas hidrofóbicas apresentou baixa eficiência. O melhor resultado obtido neste trabalho foi para carvão ativado (20 mg de 6-APA adsorvido/ mg adsorvente), resultado este provavelmente atribuído à sua elevada área superficial. A separação de 6-APA através de interação iônica teve como melhor adsorvente quitosana-arginina (16,5 mg de 6-APA adsorvido/ mg adsorvente). Acredita-se que a eficiência ainda possa ser melhorada, aumentando o grau de ativação deste adsorvente.  O método apresentado nesta tese para produção de 6-APA mostra-se tecnicamente

viável, visto que foi demonstrada a possibilidade de hidrólise completa de PG recuperação do biocatalisador ao final do processo. Entretanto, a viabilidade global do processo depende da recuperação do produto final. Neste trabalho, o uso de quitosana modificada com arginina mostrou-se promissor para a extração do núcleo β-lactâmico, entretanto, ainda precisa ser otimizado para competir com processos anteriormente descritos em patentes e assim atingir níveis de pureza exigidos pela indústria farmacêutica.

7 Sugestões

Para aperfeiçoamento dos resultados obtidos neste trabalho são sugeridas algumas atividades, as quais poderão ser realizadas em trabalhos futuros.

 Para aumentar a eficiência na purificação de PGA presente em caldo fermentativo do B. megaterium um suporte de afinidade contendo braço espaçador inerte pode ser preparado, substituindo os agentes de ativação glicidol, etilenodiamino e glutraldeído, utilizados para gerar este braço, por um único agente, o etileno glicol diglicidil éter (EGDE). Dessa forma é possível obter um braço espaçador inerte e hidrofílico, em um processo de ativação mais simples.

 A concentração dos grupos de afinidade na superfície da agarose também é uma varável importante na purificação de enzimas por afinidade. Portanto, preparar suportes com diferentes graus de ativação é uma etapa importante para atingir máxima eficiência na recuperação de PGA.

 Devido à complexidade do caldo fermentativo contendo PGA, etapas de pré-purificação desta enzima poderiam resultar em melhor grau de pureza da mesma ao final do processo de purificação. Testes preliminares com sulfato de amônio mostraram que grande parte das impurezas pode ser removida antes da etapa de adsorção por afinidade. Portanto, buscar as condições de concentração de sulfato de amônio, temperatura, pH e tempo de reação onde a precipitação de impurezas é mais seletiva permitirá maior eficiência na recuperação de PGA.

 O biocatalisador utilizado neste trabalho tem atividade teórica de 100 UI/g. Este valor é suficiente para o propósito deste trabalho, entretanto é possível obter biocatalisadores com maior atividade volumétrica, utlizando extrato enzimático parcialmente purificado e investigando a quantidade máxima de partículas de agarose que podem ser dispersas por volume da solução de agarose no preparo das esferas, sem comprometer a establidade mecânica destas.

 Neste trabalho, PGA foi imobilizada utilizando a técnica de imobilização covalente multipontual, a qual permite uma estabilização térmica de 8000 vezes em relação a enzima livre. Entretanto, verificou-se neste trabalho que este mesmo protocolo de imobilização quando realizado na presença de DTT, resulta num derivado imobilizado com maior estabilidade térmica que o derivado de referência (imobilizado em agarose glioxil). Além disso, constatou-se que na presença de DTT é possível imobilizar em agarose glioxil em pH neutro. Testes para explicar o mecanismo através do qual a enzima é melhor estabilizada e

imobilizada em pH neutro na presença deste composto seria de grande interesse científico e poderia ser utilizado para várias enzimas que não suportam a condição de imobilização a pH 10.

 A recuperação do biocatalisador ao final do processo fermentativo depende da força de atração entre as esferas (magnetizadas) e o ímã utilizado. A busca de materiais com maior potencial magnético é interessante, pois reduziria a massa destas partículas na esfera, cedendo espaço para as partículas contendo PGA imobilizada.

 Outra sugestão para realizar a hidrólise de PG simultânea à sua produção por P. chrysogenum é adaptar à dorna de fermentação uma coluna contendo o biocatalisador. Na saída da dorna poderia ser acoplado um microfiltro para evitar a entrada de fungo na coluna contendo o biocatalisador. Neste sistema, o caldo fermentativo poderia ser recirculado para garantir máxima eficiência de hidrólise e a separação do biocatalisador seria facilmente recuperado ao final do processo. Neste trabalho, a adição do biocatalisador diretamente à dorna de fermentação foi proposta para aproveitar a estrutura já existente da indústria, sem custos adicionais para a implementação do novo processo.

 Para a extração de 6-APA, o desenvolvimento do novo adsorvente utilizando quitosana mostrou-se promissor. Estudos mais detlhados para obter maior grau de ativação deste suporte ainda se faz necessário para atingir maior nível de recuperação do produto de interesse. Isto pode ser obtido otimizando as condições de ativação utilizando epicloridrina. Além disso, seria interessante utilizar, como referência, um dos adsorventes iônicos citados em patentes para recuperação de 6-APA, cujos resultados são ditos satisfatórios.

 Etapas de pré-purificação de 6-APA em caldos fermentativos utilizando solventes ou outras resinas devem ser investigadas, visto que isso resulta em maior grau de pureza do produto final. Os agentes de pré-purificação utilizados neste trabalho, não apresentaram bons resultados, portanto, o estudo de outros solventes e resinas poderia ser realizado para esta finalidade.

 Uma etapa fundamental a ser desenvolvida é o estudo da estabilidade e solubilidade de 6-APA nas condições de cultivo de P. chrysogenum e em meio aquoso como controle, para comprovar a viabilidade do processo proposto.