<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un nouvel antibiotique et des pro- cédés de préparation de ce produit. Plus particulièrement, elle a pour ob- jet une substance antibiotique produite par des souches de microorganismes appartenant à une espèce de Streptomyces non décrite antérieurement, cet antibiotique et ses sels étant efficaces vis-à-vis des trypanosomes, des amibes, et des bactéries positives et négatives au test de Gram.
L'antibiotique nouveau, sous sa forme purifiée, est une matière cristalline blanche douée de propriétés faiblement basiques. Un échantil- lon analytique préparé comme décrit ci-après donne, à l'analyse élémentai- re, les résultats suivants : Carbone 34,03 - hydrogène 4,05 - azote 21,60 - soufre 8,30 - oxygène 32,02 par différence. Le composé a un poids moléculaire relativement faible.
Sa formule empirique basée sur l'analyse ci-dessus correspond de très près à C11H15-16N6O8S.
L'antibiotique nouveau est presque complètement stable dans l'eau à la température ambiante pendant 24 heures, à pH 3, 7 et 9. A températu- re élevée, il présente une certaine instabilité, particulièrement à 100 C et au-dessus.
Le spectre d'absorption dans l'infra-rouge de l'antibiotique est représenté par la figure 1. Cette courbe est déterminée sur un échantil- lon de la matière, mélangé à des cristaux de KBr, et comprimé suivant un disque. Le spectre d'absorption dans l'ultra-violet à pH 7,0 est repré- senté par la figure 2.
La rotation optique d'un échantillon purifié de l'antibiotique est [a]D24,5 = 33,3 (1052 g dans 100 cm3 d'un mélange à 50% d'éthanol et 50% d'acide chlorhydrique 0,1N. Rotation observée corrigée = -0,35 dans un tube de Idem).
L'antibiotique nouveau est soluble dans les solvants suivants à la température ambiante suivant les valeurs approximatives indiquées, qui sont exprimées en mg/cm3 de solvant :
EMI1.1
<tb> eau, <SEP> pH <SEP> 3,5 <SEP> 5,8 <SEP> (x)
<tb>
<tb> eau, <SEP> pH <SEP> 6,5 <SEP> 1,9 <SEP> (x)
<tb>
<tb> eau, <SEP> pH <SEP> 9, <SEP> 25 <SEP> 26,8 <SEP> (x)
<tb>
<tb> méthanol <SEP> 14,2 <SEP> (x)
<tb>
<tb> acétone <SEP> 4,8
<tb>
<tb> n-butanol <SEP> 0,25
<tb> acétate <SEP> d'éthyle <SEP> 0,36
<tb>
<tb> benzène <SEP> 0,137
<tb>
<tb> éther <SEP> 0,031
<tb>
(x) : chiffres obtenus par voie gravimétrique.-
L'antibiotique nouveau préparé par le procédé de la présente inven- tion s'adsorbe fortement sur du charbon de bois dans une large gamme de pH, qui va de moins de 3 à plus de 9.
Il s'adsorbe faiblement sur des adsor- bants courants tels que le silicate de magnésium activé, l'alumine, la cel- lulose d'alfa et la terre à foulons, en milieu à pH acide, neutre et al- calin. Il peut s'adsorber sur des résines échangeuses cationiques à par-
<Desc/Clms Page number 2>
tir de solutions neutres ou légèrement alcalines, et on peut l'éluer de ces résines par une solution acide ou basique.
Le nouvel antibiotique est très actif vis-à-vis des trypanosomes,
EMI2.1
tels que le Trypanosoma equiperdum, et des amibes telles que l'Endamoeba histolytica et par suite il est précieux dans le traitement des affections causées par ces microorganismes chez l'homme et les animaux, suivant les quantités et le mode d'administration prescrits par le médecin ou vétérinai- re traitant.
Il est également actif vis-à-vis de diverses bactéries, com- me le montre le tableau suivant dans lequel on illustre son spectre bactérien en utilisant une solution à 200 microgrammes par cm de l'antibiotique dans-du méthanol aqueux à 20%, suivant la méthode courante de diffusion dans l'agar-agar :
EMI2.2
<tb> Organisme <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> zone,
<tb>
EMI2.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ mmo
EMI2.4
<tb> B. <SEP> cereus <SEP> Waksman <SEP> 8,0
<tb>
<tb> K. <SEP> Pneumoniae <SEP> (Friedlander) <SEP> 2,9
<tb>
<tb> Salmonella <SEP> gallinarum <SEP> pH <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 7,0
<tb>
<tb> Salmonella <SEP> gallinarum <SEP> pH <SEP> 6,0 <SEP> 6,1
<tb>
<tb> Alcaligenes <SEP> sp. <SEP> ATCC <SEP> 10153 <SEP> insignifiante
<tb>
<tb> Staph. <SEP> aureus <SEP> (n <SEP> 209) <SEP> 6,0
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> pH <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 8,9
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> pH <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 9,4
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> résistant <SEP> à <SEP> la <SEP> streptothricine <SEP> 3,0
<tb> M. <SEP> ranae <SEP> 0
<tb>
EMI2.5
M. TUbercu10sis PH 7,8 2,9 M.
Tubeçcalosis pH 6 7,1
EMI2.6
<tb> Staph. <SEP> àlbus <SEP> 8,0
<tb>
<tb> K. <SEP> Pneumoniae <SEP> 7,5
<tb> E. <SEP> coli <SEP> 7,0
<tb>
EMI2.7
Streptococcus haemo1yticus NY 5 16,1
EMI2.8
<tb> Corynebacterium <SEP> xerose <SEP> 7,0
<tb>
Le nouvel antibiotique est produit par une espèce de Streptomyces à laquelle on a attribué le n T 3018 et qui n'a apparemment pas été dé- crite antérieurement. Voici une description générale de cette espèce nou- velle:
Les couleurs affectées d'une majuscule sont celles de Ridgeway.
Mycélium aérien : absent sur de nombreux milieux; présent sur quel- ques milieux, et alors en quantité limitée, blanc à gris (proche de "Pale Gull Gray", jusqu'à "Light Gull Gray").
Mycélium végétatifscroissance dense; blanchâtre à jaune (proche de "Ivory Yellow" jusqu'à "Chamois" et à "Honey Yellow").
Colorât ion à l'envers blanchâtre à jaune (proche de "Ivory Yellow"
<Desc/Clms Page number 3>
jusqu'à "Honey Yellow" et à "Cinnamon-Buff"; sur certains milieux, des ai- res obscurcies (gris proche de "Dab-Grey"), apparaissent mélangées à des aires jaunes.
Pigment soluble: aucun sur la plupart des milieux, jaune clair sur mannitol/agar-agar Czapek-Dox à 32 et à 37 C.
Morphologie : les hyphes aériens sur amidon/agar-agar Waksman sont ramifiés; des hyphes sporifères poussent principalement sous forme d'amas de branches latérales qui se terminent par de courts enroulements de quel- ques tours, Les spores sont à peu près sphériques ou allongées (0,57 à 1,14 sur 0,57 à 1,71 micron).
Les caractéristiques de culture sur les milieux usuels à l'agar- agar dans des boîtes de Petri sont décrites dans le tableau I.
Des caractéristiques supplémentaires de culture sont décrites dans le tableau II.
Evidemment, des variations des caractéristiques ci-dessus, du gen- re de celles observées quand on étudie les cryptogames, apparaîtront avec différentes souches de cette nouvelle espèce et sous l'influence de condi- tions de milieu différentes.
<Desc/Clms Page number 4>
TABLEAU I Baractéristiques de culture du Streptomyces sp., T-3018, après 14 jours d'incubation dans des plateaux Petri à 28 Co
EMI4.1
<tb> Milieu <SEP> Croissance <SEP> Mycélium <SEP> aérien <SEP> Mycélium <SEP> Végétatif <SEP> Envers <SEP> Pigment <SEP> Remarques
<tb> Agar-agar <SEP> CzapekDox <SEP> Bonne <SEP> léger <SEP> ;
<SEP> blancjaune("Cream-Buff" <SEP> Jaune(proche <SEP> de <SEP> néant <SEP> croissance
<tb> à <SEP> "Chamois") <SEP> "Chamois") <SEP> extensive
<tb> Mannitol <SEP> agar-agar <SEP> bonne <SEP> très <SEP> léger;blanc <SEP> à <SEP> crème <SEP> léger <SEP> à <SEP> jaune <SEP> Jaune <SEP> ("Chamois" <SEP> à <SEP> néant <SEP> extensif
<tb> Czapek-Dox <SEP> gris <SEP> clair(proche <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "Chamois") <SEP> "Honey <SEP> Yellow")
<tb> de <SEP> "Light <SEP> Minéral
<tb> Gray")
<tb> Asparagine/dextrose/ <SEP> assez <SEP> Gray") <SEP> crème <SEP> blanchâtre <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant
<tb> extrait <SEP> de <SEP> viande/ <SEP> bonne <SEP> néant <SEP> clair <SEP> clair(proche <SEP> de
<tb> agar-agar <SEP> "Cream <SEP> Color")
<tb> Asparagine <SEP> acide/dex- <SEP> assez <SEP> néant <SEP> jaune <SEP> blanchtre <SEP> crème <SEP> blanchâtre <SEP> néant
<tb> trose/extrait <SEP> de <SEP> vian- <SEP> bonne
<tb> de/agar-agar
<tb> Amidon/agar-agar <SEP> modérée <SEP> rare <SEP> à <SEP> modéré;gris <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant <SEP> croissance <SEP> denWaks-man <SEP> bleuâtre("Pale <SEP> Gull(proche <SEP> de <SEP> "chamois") <SEP> proche <SEP> de <SEP> "cha- <SEP> se;agar-agar,
<tb> Gray"à"Light <SEP> Gull <SEP> mois <SEP> ;aires <SEP> obscurcies, <SEP> pas <SEP> entièrement
<tb> Gray") <SEP> proches <SEP> de <SEP> "Drab-Gray" <SEP> liquidé.
<tb>
Amidon/agar-agar <SEP> modérée <SEP> blanc <SEP> à <SEP> gris(jus- <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> blanc <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant, <SEP> agar-agar <SEP> pas
<tb> Czapek-Dox <SEP> qu'à <SEP> proximité <SEP> de <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "chamois") <SEP> ("Light <SEP> Buff" <SEP> à <SEP> complètement
<tb> "Pale <SEP> Gull <SEP> Gray"); <SEP> "Cream <SEP> Color") <SEP> liquidé.
<tb> rare <SEP> à <SEP> modéré
<tb> Malate <SEP> de <SEP> calcium/ <SEP> modérée <SEP> néant <SEP> à <SEP> blanc <SEP> à <SEP> jaune <SEP> ("Cre-banchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant <SEP> liquidation <SEP> de
<tb> agar-agar <SEP> gris <SEP> am-Buff"à"Honey <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "Honey <SEP> l'agar-agar
<tb> Yellow") <SEP> Yellow").
<tb>
Dextrose <SEP> de <SEP> pomme <SEP> modérée <SEP> nul <SEP> à <SEP> léger;blanc <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant
<tb> de <SEP> terre <SEP> à <SEP> gris(proche <SEP> de <SEP> "Ivory <SEP> Yellow"à <SEP> ("Ivory <SEP> Yellow" <SEP> à
<tb> "Light <SEP> Gull <SEP> Gray") <SEP> "Cream-buff") <SEP> "Cream-buff")
<tb> Agar-agar <SEP> Bennett <SEP> bonne <SEP> rare <SEP> à <SEP> abondant;
<SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> Jaune(proche <SEP> de <SEP> néant
<tb> blanc <SEP> "Cinnamon-buff")
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
TABLEAU I (suite) T-3018
EMI5.1
<tb> Milieu <SEP> Croissance <SEP> Mycélium <SEP> aérien <SEP> Mycélium <SEP> Végétatif <SEP> Envers <SEP> pigment <SEP> soluble <SEP> Remarques
<tb> Liqueur <SEP> de <SEP> macé- <SEP> modéré <SEP> rare <SEP> à <SEP> modéré <SEP> ;
<SEP> clair <SEP> jaune(proche <SEP> de <SEP> néant <SEP> --ration <SEP> de <SEP> mais/ <SEP> blanc <SEP> terne <SEP> "Chamois" <SEP> à <SEP> "Hoagar-agar <SEP> ney <SEP> Yellow")
<tb> Dextrose/agar- <SEP> assez <SEP> néant <SEP> jaune(proche <SEP> de <SEP> Jaune(Ivory <SEP> Yellow" <SEP> néant <SEP> --agar <SEP> Krainsky <SEP> bonne <SEP> "Ivory <SEP> Yellow") <SEP> à <SEP> "Cream-Buff")
<tb> Agar-agar <SEP> nutritif <SEP> modérée <SEP> néant <SEP> jaune <SEP> clair <SEP> terne <SEP> Jaune(proche <SEP> de <SEP> néant <SEP> ---
<tb> "Cream-Buff")
<tb> Maltose/agar-agar <SEP> assez <SEP> néant <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant <SEP> --Sabouraud <SEP> bonne <SEP> "Cream-Buff" <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "Honey
<tb> Yellow")
<tb> Glucose/agar-agar <SEP> modérée <SEP> néant <SEP> à <SEP> léger <SEP> ;
<SEP> Jauneblanchâtre <SEP> Jaune <SEP> blanchâtre <SEP> néant <SEP> . <SEP> --blanc <SEP> à <SEP> brun-jaune,clair <SEP> à <SEP> jaune <SEP> ("Chamois"
<tb> terne <SEP> à <SEP> "Yellow <SEP> Honey")
<tb> Agar-agar <SEP> Emerson <SEP> modérée <SEP> léger;blanc <SEP> jaune <SEP> clair <SEP> terne <SEP> Jaune <SEP> (proche <SEP> de <SEP> néant. <SEP> ----
<tb> "Honey <SEP> Yellow")
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
TABLEAU'II Caractéristiques de culture du Streptomyces sp., 6-3018 après 14 jours d'incubation à 28 C.
EMI6.1
<tb>
Milieu <SEP> croissance <SEP> Mycélium <SEP> aérien <SEP> .Mycélium <SEP> végétatif <SEP> Pigment <SEP> soluble <SEP> Remarques
<tb> dés <SEP> de <SEP> carotte <SEP> médiocre <SEP> néant <SEP> très <SEP> léger;blanchâtre <SEP> -- <SEP> --
<tb> à <SEP> jaune <SEP> clair
<tb> dés <SEP> de <SEP> pomme <SEP> de <SEP> terre <SEP> modérée <SEP> léger;
<SEP> blanc <SEP> jaune <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "Pin- <SEP> -- <SEP> dé <SEP> non <SEP> coloré
<tb> kish <SEP> Cinnamon") <SEP> à <SEP> jaune
<tb> olive <SEP> (proche <SEP> de <SEP> "Buffy
<tb> Brown")
<tb> gélatine <SEP> modéré <SEP> néant <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> néant <SEP> liquéfaction
<tb> lait <SEP> de <SEP> tournesol <SEP> légère <SEP> à <SEP> néant <SEP> jaune <SEP> blanchâtre <SEP> néant <SEP> liquéfaction <SEP>
<tb> bonne <SEP> mille <SEP> à <SEP> complète
<tb> bouillon <SEP> au <SEP> nitrate <SEP> de <SEP> légère <SEP> à <SEP> néant <SEP> blanchâtre <SEP> à <SEP> jaune <SEP> clair <SEP> néant <SEP> réduction <SEP> du <SEP>
<tb> dextrose <SEP> bonne <SEP> nitrate
<tb> cellulose <SEP> (papier-filtre <SEP> légère <SEP> néant <SEP> jaune <SEP> clair <SEP> néant <SEP> papier <SEP> non <SEP>
<tb> dans <SEP> solution
<SEP> Czapek) <SEP> décomposé <SEP> au
<tb> bout <SEP> de <SEP> 21
<tb> jours
<tb>
<Desc/Clms Page number 7>
LE PROCESSUS DE FERMENTATION.
Le processus par lequel le nouvel antibiotique se forme est une fermentation aérobie d'un milieu nutritif aqueux inoculé avec l'organisme nouveau décrit plus haut. Les constituants du milieu de fermentation et les conditions de la fermentation sont généralement les mêmes que dans d'autres processus de fermentation dans lesquels on emploie des cryptoga- mes pour produire des antibiotiques.
Les sources de carbone comprennent l'amidon, l'amidon hydrolysé, les sucres tels que le lactose, le maltose, le dextrose, le saccharose, ou les sources de sucre telles que la mélasse; les alcools tels que le gly- cérol et le mannitol; les acides organiques tels que l'acide citrique et l'acide acétique; et divers produits naturels qui peuvent contenir, outre des substances carbonées, diverses autres matières nutritives.
Les sour- ces d'azote comprennent les protéines telles que la caséine, la zéine, la lactalbumine; les hydrolysats de protéines, les protéoses, les peptones, les peptides, et les matières commerciales telles que la "N-Z-amine" qui doit être un hydrolysat de caséine; également, la liqueur de macération de mais, la farine de soja, le gluten, la farine de graine de coton, la fari- ne de poisson, les extraits de viande, les jus de provenance animale, gâ- teau de foie, les extraits de levure, les matières solubles de distillation etc...; les amino-acides, l'urée, les sels d'ammonium et les nitrates, etc..
On utilise avantageusement, pour la fermentation des cations inorganiques tels que le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium, etc..; et des anions tels que les anions chlorure, sulfate, phosphate, et diverses combi- naisons de ces anions et cations sous forme de sels minéraux. Les corps dits "oligo-éléments" tels que le bore, le cobalt, le fer, le cuivre, le zinc, le manganèse, le chrome, le molybdène, et d'autres encore, peuvent être utilisés avec avantage. Généralement, le soufre de l'antibiotique et les oligo-éléments se trouvent en quantités suffisantes soit dans les con- stituants carbonés et azotés du milieu, particulièrement s'ils sont tirés de sources naturelles, soit dans l'eau du robinet, et il peut être super- flu d'ajouter des quantités supplémentaires de ces corps.
On aère la fermentation de la façon usuelle en refoulant de l'air stérile à travers le mélange en fermentation, généralement à raison d'envi- ron 1 volume d'air par volume de milieu de fermentation et par minute.
Pour réduire au minimum la contamination par des microorganismes étrangers, il faut fermer les récipients de fermentation et etretenir dans le récipient une pression supérieure de 0,14 à 1,05 Kg/cm à la pression atmosphé- rique. Une agitation mécanique est généralement à conseiller, en plus de l'agitation assurée par aération. On peut ajouter de temps en temps, sui- vant les besoins, des agents antimousses tels que de l'octadécanol à 1% dans l'huile de saindoux, pour empêcher une trop forte production de mousse.
On conduit la fermentation à une température de préférence de l'or- dre de 26-30 C, mais oelle-ci peut aussi descendre jusqu'à 1700 ou monter jusqu'à 42 C.
Le temps nécessaire à une production maxima d'antibiotique varie considérablement suivant les autres conditions de fermentation. Générale- ment, il faut environ 48 heures pour que des quantités appréciables d'anti- biotique soient détectées dans le milieu. La production de l'antibiotique augmente avec le temps, et la fermentation peut durer jusqu'à 120 heures.
Les conditions de pH varient normalement de 6 à 8,0 environ, bien que des écarts par rapport à ces valeurs soient admissibles.
<Desc/Clms Page number 8>
EXEMPLE I. -
On prépare de la façon suivante un inoculum convenable pour mettre en route une fermentation à grande échelle.
On utilise 5 à 10 cm3 d'eau aseptique pour la mise en suspension de la végétation superficielle d'une culture sur agar-agar en éprouvette inclinée. On utilise la suspension de spores et de fragments de mycélium obtenue pour inoculer deux lots de 100 cm3 de milieu aseptique dans des fla- cons Erlenmeyer de 500 cm3. Après inoculation, on fait incuber les deux flacons sur une secoueuse alternative à environ 28 C pendant environ deux jours, après quoi on utilise les 200 cm3 d'inoculum primaire pour inoculer 6 litres de milieu dans une bonbonne en verre de 9 litres, et on fait incu- ber à nouveau, avec aération, généralement pendant un jour environ, à 28 C environ.
On utilise alors les 6 litres de culture en bonbonne pour inocu- ler 100-200 litres, ou plus, de milieu aseptique, dans un bac de fermenta- tion. Pour des lots plus grands, de 500 litres ou plus, on obtient habi- tuellement des inocula plus grands en réunissant deux ou plusieurs inocula en bonbonnes de 6 litres.
On prépare un milieu de fermentation ayant la composition suivan- te :
EMI8.1
<tb> liqueur <SEP> de <SEP> macération <SEP> de <SEP> mais <SEP> 12,5 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mannitol <SEP> 10,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 2,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (NH4)2 <SEP> HPO4 <SEP> 2,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> KH2PO4 <SEP> 1,5 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgSO4. <SEP> 7H2O <SEP> 0,25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solution <SEP> d'oligo-éléments <SEP> Winsonsin <SEP> A-Z <SEP> 1,0 <SEP> cm3
<tb>
et on complète à 1000 cm@ avec de l'eau, puis on rajuste à pH 7-7,2 avec de la soude aqueuse.
On place 1500 litres de ce milieu dans un bac à fermentation de 2000 litres, on stérilise environ 60 minutes sous une pression de vapeur de 1,05 Kg/cm2 (120 C) et on inocule avec 12 litres d'une culture en bon- bonne vieille de 23 heures, telle que décrite plus haut. Le pH est de 6,96 avant stérilisation et de 6,68 après stérilisation. On fait fermen- ter le mélange pendant 112,5 heures à 26-29 C (la plupart du temps 27-28 C).
Outre la fermentation ci-dessus, on conduit un certain nombre de fermentations similaires dans des conditions variables, comme le montre le tableau suivant. Les résultats des titrages ont été obtenus en utilisant comme organisme d'essai le Streptoooocus haemolyticus souche C-203, et comme milieu de croissance une infusion cerveau-coeur "Difco-Bacto" recon- stituée avec de l'eau et 1,5% d'agar-agar.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
¯¯¯¯¯¯¯Inoculum¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ i
EMI9.2
<tb> Exem- <SEP> Capacité <SEP> litres <SEP> litres <SEP> de <SEP> Age <SEP> de <SEP> la <SEP> cul- <SEP> Tempéra- <SEP> Rapport <SEP> Temps <SEP> de <SEP> Titrage,
<tb> ple <SEP> de <SEP> la <SEP> cuve, <SEP> de <SEP> culture <SEP> en <SEP> ture <SEP> en <SEP> bobon- <SEP> ture <SEP> d'aération:
<SEP> fermenta. <SEP> pH <SEP> largeur
<tb> en <SEP> litres <SEP> milieu <SEP> bonhomme <SEP> ries <SEP> heures <SEP> C <SEP> vol.d'air/ <SEP> tion, <SEP> en <SEP> de
<tb> vol.de <SEP> mi- <SEP> heures <SEP> zones
<tb> lieu
<tb>
EMI9.3
1 ! 1900 1.500 12 23 26 - 29 0,85 0 X- 6,96
EMI9.4
<tb> 0 <SEP> 6,68
<tb> 96 <SEP> 6,22 <SEP> 29,0
<tb> 112,5 <SEP> 6,54 <SEP> 31,2
<tb> II <SEP> 380 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 28,5 <SEP> 28 <SEP> 0,95 <SEP> 0 <SEP> X- <SEP> 7,02
<tb> 0 <SEP> 6,72
<tb>
EMI9.5
48 6,52 23,3
EMI9.6
<tb> 72 <SEP> 7,13 <SEP> 27,7
<tb> 89 <SEP> 7,22 <SEP> 31,3
<tb> III <SEP> 380 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 26 <SEP> 28 <SEP> 0,95 <SEP> 0 <SEP> -- <SEP> 7,26
<tb> 0 <SEP> 6,72
<tb> 74,5 <SEP> 6,43 <SEP> 31,3
<tb> 91,5 <SEP> 6,70 <SEP> 32,7
<tb>
EMI9.7
IV 760 400 6 30,5 27-29 1,00 0 r 7,1 6,55 6,55
EMI9.8
<tb> 72,5 <SEP> 6,80 <SEP> 29,
2
<tb> 89 <SEP> 7,24 <SEP> 30,6
<tb>
(@-) : avant stérilisation. -
EMI9.9
5ais : ltastérique S-) : "0" indique après stérilisation.4
<Desc/Clms Page number 10>
Opérations d'isolement.-
On a élaboré plusieurs méthodes pour récupérer l'antibiotique dans la liqueur de fermentation, et qui sont basées sur les propriétés physiques et chimiques de l'antibiotique. En général, il est préférable de filtrer la liqueur de fermentation pour enlever le mycélium et les autres constituants insolubles de la fermentation, par filtration à pH de récolte. On utilise un adjuvant de filtration tel que la terre d'infusoires. On peut alors ad- sorber l'antibiotique sur un adsorbant et l'éluer de celui-ci.
Des méthodes d'extraction par solvant, de chromatographie et de relargage sont aussi uti- lisées, comme on le verra dans les exemples précis qui suivent
Une méthode d'isolement préférentielle consiste à adsorber l'anti- biotique de la liqueur de fermentation filtrée, sur du charbon activé, puis à éluer les principes actifs au moyen d'un solvant polaire. On adsorbe les principes actifs sur du charbon à pH normal de la liqueur de fermentation qui peut être de 6,5 à 8,0 environ. L'éluant est de préférence un solvant polaire miscible à l'eau, tel qu'un mélange à 95% d'acétone et 5% d'eau.
Il ne faut aucun ajustement particulier du pH de l'éluant. Au lieu de l'acé- tone aqueuse, on peut utiliser le méthanol acidifié à pH 2 ou 3, ou à un pH supérieur à 9. D'autres alcools, tels que l'alcool éthylique, les propanols, les butanols, etc..., peuvent aussi servir d'éluants. On peut les couper d'eau à raison de 50% ou plus si on le désire. D'autres solvants polaires hydroxylés miscibles à l'eau comprennent les cellosolves tels que l'éthoxy- éthanol, etc.. Les acides dilués tels que l'acide chlorhydrique 0,05 N et l'acide acétique peuvent servir d'éluant pour récupérer l'antibiotique adsor- bé sur le charbon de bois.
D'autres solvants polaires qui peuvent servir à récupérer les principes actifs sur le charbon de bois comprennent la pyridi- ne, les solutions aqueuses de phénol, et d'autres encore, de type similaire.
On peut conduire l'adsorption et l'élution de diverses manières, fa- milières à l'homme de l'art. On peut simplement agiter le charbon de bois et la liqueur de fermentation filtrée, puis la refiltrer et récupérer les principes actifs dans le gâteau en faisant passer l'éluant à travers celui- ci, ou en l'agitant vers l'éluant. ûne autre méthode courante consisterait à faire passer la liqueur de fermentation à travers une colonne garnie de charbon de bois, puis à faire passer l'éluant à travers la colonne. Avant l'élution, on peut laver à l'eau pour éliminer les impuretés solubles dans l'eau qui ne sont pas fortement adsorbées sur le charbon de bois.
Après avoir récupéré les principes actifs adsorbés sur le charbon de bois, il est généralement désirable de concentrer l'éluant. Si on le désire, la concentration peut aller jusqu'à siccité, et on peut conserver la matière jusqu'à ce qu'elle soit prête à une nouvelle purification. Etant donné l'ac- tivité antitrypanosomique très élevée de la matière, elle peut convenir pour le traitement des animaux à ce stade-dû processus. En effet, l'antibiotique est tellement actif que l'on a trouvé que la liqueur de fermentation elle- même était efficace, in vivo, contre le trypanosoma equiperdum.
On peut conduire une nouvelle purification par chromatographie au charbon activé. Dans cette méthode, on prépare une colonne de charbon acti- vé, on dissout l'antibiotique concentré dans un solvant approprié tel qu'un mélange d'acétone et d'eau à 50/50, et on le fait passer à travers la colon- ne. On développe alors la colonne en y faisant passer en continu un solvant similaire jusqu'à ce que les impuretés faiblement adsorbées sur la colonne soient éluées et enlevées. Quand les principes actifs antibiotiques commen- cent à passer à travers la colonne, comme on le détermine par des tests d'activité simples du type décrit plus loin, on fait alors passer à travers
<Desc/Clms Page number 11>
la oouche de charbon un éluant plus fort du type décrit plus haut, et on ré- cupère ainsi les principes actifs.
L'éluant peut être concentré ou séché par lyophilisation. Fré- quemment, on récupère des cristaux de l'antibiotique à la suite de l'opéra- tion de concentration.
On peut réaliser une nouvelle purification de l'antibiotique par plusieurs méthodes, dont certaines seront illustrées ci-après. üne méthode préférentielle consiste à utiliser du butanol normal et une colonne fraction- née de terre d'infusoires, comme décrit à l'exemple II. On comprendra, bien entendu, que ces méthodes servent simplement d'exemple et n'ont pas pour but de restreindre la présente invention à telle ou telle méthode particu- lière de purificationo
EXEMPLE V.-
Purification préliminaire - Colonne d'adsorption.-
On réunit la liqueur fermentée de plusieurs bacs tels que décrit plus haut, pour avoir un volume de masse fermentée de 1450 litres à pH 7,1.
On filtre la masse à l'aide de "Hyflo Super-Cel" (terre d'infusoires) pour donner 1300 litres de filtrat. Le titrage indique un total de 5,64 gr d'an- tibiotique pur dans la solution de 1300 litres. On ajoute 1950 gr de "Dar- co G-60" (charbon activé), et on agite le mélange pendant 1/2 heure. On ajoute 5850 gr de "Celite 545" (terre d'infusoires), et que le mélange est devenu homogène par agitation, on le filtre. On délaie le gâteau de char- bon et de terre d'infusoires dans 40 litres d'eau pendant 5 minutes et on filtre. On mélange le gâteau lavé avec 20 litres d'eau pour faire une bouil- lie homogène épaisse que l'on verse dans une colonne en verre de 23 cm de diamètre intérieuro La colonne résultante a environ 60 cm de haut.
On dé- veloppe cette colonne avec une solution à 95% d'acétone et 5% d'eau, On utilise au total 68,5 litres de cette solution pour développer la colonne.
On recueille 65 premiers litres de produit de percolation, les dix premiers litres forment une première fraction et les 55 litres suivants une deuxième fraction. Ces fractions contiennent respectivement 17% et 46% des 5,64 g de principes actifs primitifs. On concentre la première fraction sous pression réduite pour donner une solution aqueuse de 2 litres, et on concentre de même la deuxième fraction pour obtenir 3,5 litres de solution aqueuse.
On lyophilise alors séparément chaque concentré, et on obtient ce qui suit Fraction n 1 : 46 g, dont le titrage montre qu'ils contiennent l'équivalent de 0,94 g d'antibiotique cristallin; Fraction n 2 : 59,5 g dont le titrage montre qu'ils contiennent l'équivalent de 1,92 g d'antibiotique cristalline EXEMPLE VI.-
Purification préliminaire - Méthode d'adsorption- élution.-
On prend 350 litres de masse de fermentation à pH 7,4, et on les fil- tre à l'aide de "Hyflo Super-Cel" pour donner 300 litres de filtrat. On ajuste le pH à 6-7, et on ajoute 600 g de "Darco-G-60". On agite le mélan- ge pendant 1/2 heure,on ajoute environ 1200 g de "Hyflo Super-Cel", et on
<Desc/Clms Page number 12>
agite la bouillie jusqu'à homogénéité et on filtre.
On délaie le gâteau dans 10 litres d'eau pendant 5 minutes et on filtre. On délaie le gâteau lavé dans une solution de 5700 cm3 d'acétone et 300 cm3 pendant 20 minutes, et on filtre. Le volume de ce premier produit d'élution est de 5,5 litres.
On élue encore à deux reprises le gâteau résiduel, de la même manière, et on obtient un deuxième et un troisième produit d'élution de 5,4 litres et 4,6 litres respectivement.
On réduit les trois produits d'élution pour obtenir une solution de 15,5 litres. On ajuste le pH à 6-6,5 et on concentre la solution sous vide jusqu'à obtenir une solution aqueuse de 1,5 litre. On ajuste le pH du concentré à 6,5 et on lyophilise la solution. Le rendement est de 25,5 g.
EXEMPLE VII.- Purification préliminaire - Extraction par solvant.- On traite la masse de fermentation du bac 60 (préparée essentiel- lement comme dans les exemples I-IV) exactement de la façon décrite à l' exemple VI, sauf qu'on ne lyophilise pas le concentré aqueux final. Le volu- me du concentré est de 2 litres, et on ajuste cette solution à pH 2 (à l'ai- de d'acide chlorhydrique) et on l'extrait à deux reprises, chaque fois avec 1 litre de n-butanol. On ajuste le résidu aqueux à pH 7 à l'aide de soude aqueuse, et on sature avec environ 1200 g de sulfate d'ammonium. On extrait à trois reprises le mélange résultant, chaque fois avec 1 litre de butanol.
On élimine une certaine quantité de matière insoluble qui se forme à l'in- terface durant l'extraction. Le tableau suivant indique les résultats de ces extractions :
EMI12.1
<tb> Solution <SEP> Solides <SEP> to- <SEP> Antibiotique
<tb>
<tb> taux <SEP> en <SEP> pur <SEP> total, <SEP> en
<tb>
<tb> grammes <SEP> mg, <SEP> (calculé)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> concentré <SEP> primitif <SEP> 57,4 <SEP> 976
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> premier <SEP> lavage <SEP> au <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 2 <SEP> 29,1 <SEP> 46
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> deuxième <SEP> lavage <SEP> au <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 2 <SEP> 7,5 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résidu <SEP> aqueux <SEP> 23,5 <SEP> 876
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> premier <SEP> extrait <SEP> au <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 7,
<SEP> 26 <SEP> 497
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> deuxième <SEP> extrait <SEP> au <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 208
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Troisième <SEP> extrait <SEP> au <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 1,43 <SEP> 80
<tb>
On réunit le premier et le deuxième extrait, on élimine le solvant, on concentre et on lyophilise pour obtenir une matière qui titre 60 micro- grammes d'activité.par mg.
EXEMPLE VIII.-
Nouvelle purification Colonne d'adsorption.
On prépare une colonne d'adsorption comme suit : on mélange intimement, dans un malaxeur, 3000 g de "Celite 545" et 1000 g de "Cardo G-60". On y ajoute 2000 cm3 d'une solution à 50% d'acétone et 50% d'eau, et on mélange intimement le tout. On tasse, avec compression, le mélange homogène final dans une bonbonne de 20 litres renversée dont on a découpé le fond pour former une colonne de 28 cm de diamètre et 33-35 cm. de haut.
<Desc/Clms Page number 13>
On réunit les échantillons préparés par le procédé des exemples V et VI pour donner environ 125 r d'antibiotique bruto Cette matière con- tient au total environ 126 x 106 unités d'activité, soit 1000 unités par mg, et on la dissout dans 1 litre de solution à 50% d'acétone et 50% d'eau, et on ajoute la solution résultante en haut de la colonne. On développe la colonne avec 46 litres de solution à 50% d'acétone et 50% d'eau.
On fractionne le produit de percolation comme suit
EMI13.1
<tb> Fraction <SEP> Volume <SEP> en <SEP> litre <SEP> Solides <SEP> totaux <SEP> Unités <SEP> d'activité
<tb> en <SEP> g <SEP> totale
<tb>
<tb> A <SEP> 8,5 <SEP> 7,56
<tb>
EMI13.2
B 6, 9 po, 6 19, 4 x 106 c la, 2 7, 7 799,8 x 106 D 9, 4 3, 8 31,2 x 1Q6
EMI13.3
<tb> 29,66 <SEP> 130 <SEP> x <SEP> 106
<tb>
On élimine le solvant des trois dernières fractions sous pression réduite) et on lyophilise avec les résultats suivants :
EMI13.4
<tb> Fraction <SEP> Poids <SEP> en <SEP> grammes <SEP> Unités <SEP> par <SEP> mg
<tb>
<tb> B <SEP> la,3 <SEP> 1500
<tb>
<tb> C <SEP> 7,7 <SEP> 8640
<tb>
<tb> D <SEP> 3,6 <SEP> 8500
<tb>
<tb> 21,6
<tb>
La récupération totale d'unités d'activité dans les trois échan- tillons séchés est d'environ 112 x 106 unitéso (1 microgramme d'antibioti- que cristallin = 45 unités d'activité).
EXEMPLE IX.-
Nouvelle purification - - Colonne fractionnée.-
On agite ensemble du n-butanol et de l'eau dans un entonnoir sépa- rateur et on les sépare pour donner deux solutions mutuellement saturéeso On ajoute environ 500 cm3 de n-butanol à environ 15 litres de butanol sa- turé d'eau, de sorte que la phase solvant utilisée dans cette colonne est formée de butanol incomplètement saturé d'eau.
On mélange intimement 1 Kg de "Celite 545" lavée à l'écide, avec 500 cm3 de phase aqueuse:, et on tasse le mélange pour former une colonne de 42 cm2 de section et d'environ 83 cm de haut.
On met ensemble des échantillons provenant des exemples V et VI, pesant 3,6 g et contenant environ 8850 unités d'activité par mg, soit un total d'environ 14,9 g d'antibiotique partiellement purifié contenant en- viron 129 x 10 unités d'activité, et on ajoute le tout à environ 153 cm3
<Desc/Clms Page number 14>
de phase aqueuse, puis on agite le mélange constamment à la température am- biante tout en amenant le pH à 2,0. Après une nouvelle agitation, on fil- tre le mélange pour éliminer une petite quantité de matière insoluble.
Sur 3 cm3 du filtrat, on effectue le titrage et la, détermination des soli- des totaux et on mélange les 150 cm3 qui restent avec 300 g de "Celite 545" lavée à l'acide. On tasse le mélange résultant en haut de la colonne, on y ajoute encore 25 cm, pour donner une hauteur totale de 108 cm.
On déve- loppe alors la colonne avec la phase solvant, et on fractionne le produit de percolation comme suit
EMI14.1
<tb> Fraction <SEP> Volume <SEP> en <SEP> cm3 <SEP> Volume <SEP> accumulé <SEP> Solides <SEP> totaux <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb> mg/cm3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F1 <SEP> 1.120 <SEP> 4,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F2 <SEP> 1.070 <SEP> 2.190 <SEP> 0,52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F3 <SEP> 675 <SEP> 2.865 <SEP> 0,48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F4 <SEP> 800 <SEP> 3.665 <SEP> 0,38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F5 <SEP> 900 <SEP> 4. <SEP> 565 <SEP> 0,40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F6 <SEP> 1.070 <SEP> 5. <SEP> 635 <SEP> 0,22
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F7 <SEP> 1.020 <SEP> 6. <SEP> 655 <SEP> 0,23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F8 <SEP> 1.040 <SEP> 7.
<SEP> 695 <SEP> 0,21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F9 <SEP> 1.200 <SEP> 8. <SEP> 895 <SEP> 0,14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F10 <SEP> 1.060 <SEP> 9.955 <SEP> 0,45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fil <SEP> 640 <SEP> la <SEP> *595 <SEP> 1, <SEP> 21 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F12 <SEP> 4.000 <SEP> 14.595 <SEP> 0,56
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F13 <SEP> 0,94
<tb>
On réunit les fractions F10, Fil et F12, on concentre sous pres- sion réduite pour éliminer le solvant, et on lyophilise pour donner 3,34 g de produit.
EXEMPLE X.
Cristallisation du nouvel antibiotique.-
On dissout 3,34 g d'antibiotique partiellement purifié dans 80 cm3 d'eau à 65 C, et on rajuste le pH de la solution à 1,5 avec de l'acide . chlorhydrique diluée On filtre le mélange pour éliminer une certaine quan- tité de gomme insoluble. On rajuste le pH à 4,0 avec de la soude aqueuse diluée, on ajoute un germe cristallin, et on laisse reposer la solution une nuit à 4-5 C. Le lendemain matin, on filtre les cristaux, on les lave à l'eau froide, et on les sèche sous dessiccateur à vide sur de la "Drie- rite" sous une pression inférieure à 1 mm, pendant 24 heures environ ; ren- .dément 1,19 g.
<Desc/Clms Page number 15>
EXEMPLE XI. -
Cristallisation du nouvel antibiotique après extraction des impuretés au butanol.
On réunit plusieurs échantillons purifiés par la première adsorp- tion, par exemple les échantillons de l'exemple VI, et on leur fait subir une deuxième purification en colonne d'adsorption, comme décrit à l'exem- ple VIII. On concentre sous pression réduite la portion du produit de per- oolation qui est riche en antibiotique, jusqu'à un faible volume aqueux, et on lyophilise comme dans l'exemple VIII. On dissout dans 80 cm3 d'eau un échantillon pesant 1,67 gr et contenant au total environ 12,8 x 106 uni- tés d'activité, et on ajoute de l'acide chlorhydrique jusqu'à ce que la so- lution soit décinormale par rapport à cet acide. On extrait cette solu- tion à deux reprises, chaque fois avec 80 cm3 de n-butanol, on enlève ain- si 1,07 g environ de solides totaux mais seulement 9% environ de l'activi- té.
On rajuste le pH du résidu à 6,5 et on élimine le solvant de la solu- tion résultante, sous pression réduite, puis on concentre jusqu'à 5-10 cm3 et on maintient sous réfrigération. On filtre le produit cristallin, on le reprend par environ 10 cm3 d'eau à pH 3-4 en réchauffant légèrement, et on filtre. On refroidit le filtrat, on filtre les cristaux obtenus, on la- ve à l'eau froide et on sèche; rendement, 145 mg de cristaux blancs.
EXEMPLE XII.- Recristallisation du nouvel antibiotique -- Préparation d'échantillons ana- ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯lytiques.-¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ On'dissout, dans 200 om3 d'eau à 60 C, 4522 g de divers lots réu- nis d'antibiotique cristallin (préparé comme décrit à l'exemple X), et on rajuste le pH de la solution à 2,5. On filtre la solution et on rajuste le filtrat à pH 4, et on laisse reposer une nuit à 4-5 C. On filtre les cristaux et on répète à quatre reprises la même opération de recristalli- sationo La recristallisation finale comprend une étape de décoloration avec une petite quantité de charbon de boiso Le produit final est consti- tué par 1,89 g d'échantillon analytique (après séchage sous une pression de 2 mm).
De cet échantillon, on prend 1,25 g que l'on sèche encore pen- dant 2 heures au pistolet Abderhalden à la température d'ébullition du chlo- roformeo Le produit obtenu est constitué par des enchevêtrements de cris- taux filiformes. Les directions principales de vibration et les indices de réfraction principaux correspondants sont difficiles à déterminer, et ne sont pas donnés, vu la possibilité d'erreur.
<Desc/Clms Page number 16>
EXEMPLE XIII.-
EMI16.1
<tb> Dextrine <SEP> 1%
<tb>
<tb> N-Z <SEP> Amine <SEP> . <SEP> A <SEP> 1%
<tb>
<tb> NaCl <SEP> 0,2%
<tb>
EMI16.2
(NH 4) 2EPO4 0,
EMI16.3
<tb> KH2PO4 <SEP> 0,15%
<tb>
<tb> K2HPO4 <SEP> 0,05%
<tb>
<tb> MgSO4.7H2O <SEP> 0,025%
<tb> Solution <SEP> Wiso.A-Z <SEP> 0,1% <SEP> (en <SEP> volume)
<tb>
<tb> Eau <SEP> du <SEP> robinet <SEP> : <SEP> q.s. <SEP> pour <SEP> 100%
<tb>
On prend 100 cm3 du milieu ci-dessus, on stérilise pendant 20 minutes dans un flacon Erlenmeyer de 500 cm3, sous une pression de vapeur de 1,05 Kg/cm2, et on inocule avec 3 cm3 d'inoculum préparé d'avance. On fait incuber le flacon sur une secouéuse alternative à 28 C pendant 72 heures. On trouve que la liqueur fermentée est active vis-à-vis du Trypanosoma equiperdum.
EXEMPLE XIV. -
On agite ensemble des volumes égaux de n-butanol et de la liqueur fermentée ci-dessus, à pH indiqués, puis on les sépare. Le tableau ci-dessous montre les activités dans les extraits butanoliques et les résidus aqueux, ainsi que les coefficients d'extraction.
EMI16.4
<tb>
Butanol <SEP> Eau <SEP> K
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 135 <SEP> 0,06
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 5 <SEP> 51 <SEP> 100 <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 7 <SEP> 49 <SEP> 88 <SEP> 0,6
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 9 <SEP> 23 <SEP> 123 <SEP> 0,2
<tb>
EXEMPLE XV.-
On sature de sulfate d'ammonium une certaine quantité de la li- queur fermentée ci=dessus. On extrait cinq litres de cette solution, à deux reprises, chaque fois avec 2,5 litres de n-butanol. On prend un autre lot de cinq livres que l'on extrait à deux reprises, chaque fois avec 2,5 litres d'acétone.
On réunit les deux extraits au butanol, et on trouve qu'ils con- tiennent la quasi-totalité de l'activité de la liqueur fermentée. On réu- nit les deux extraits à l'acétone et on trouve aussi qu'ils contiennent tonte l'activité de la liqueur fermentée.
<Desc/Clms Page number 17>
EXEMPLE XVI.-
On agite, à pH de récolte, Il,9 litres d'une liqueur fermentée similaire avec 55 g de "Darco G-60" pendant 1/2 heure. On filtre la sus- pension à l'aide d'une petite quantité de "Celite" et on lave sur enton- noir Buchner avec 500 cm3 d'eau.
On délaie alors le gâteau lavé, pendant 20 minutes environ, avec
300 cm3 d'acétone, et on filtre. On élue de nouveau à deux reprises le gâteau résiduel, chaque fois par 300 cm3 d'acétone à 95%. On réunit les trois liqueurs d'élution à l'acétone, et on les titre; les résultats mon- trent une récupération de 35% de l'activité de la liqueur fermentée. On concentre la solution globale sous vide jusqu'à obtenir un concentré aqueux que l'on lyophilise en obtenant 3,64 g de solides, dont le titrage détermi- ne qu'ils représentent une matière onze fois plus pure que l'antibiotique de la liqueur fermentée.
On peut remplacer le butanol ou l'acétone, dans l'extraction ci- dessus, par du bêta-méthoxyéthanol ou du bêta-éthoxyéthanol.
EXEMPLE XVII.-
On dissout 50 mg de l'antibiotique, base libre, de l'exemple XII, dans environ 5 cm3 d'eau, en ajoutant de l'acide chlorhydrique 0,1N, puis
5 cm3 d'une solution aqueuse saturée d'acide picrique. On centrifuge le précipité cristallin résultant et on le lave avec environ 5 cm3 d'eau froi- de.
On recristallise le produit à trois reprises dans l'eau, suivi d'une filtration à chaud (60-75 C) dans l'étape finale, et on sèche pendant 24 heures sous 1 mm, et finalement on sèche pendant 4 heures sur P2O5, à 110 C et sous 1 mmo Rendement :35 mg de cristaux de picrate jaune vif.
.Analyse :
Calculée pour C17H18O15H9S : C 32,9; H 2,91; N 20,3; S 5,17; 0 (par diffé- rence) 38,1;
Effective :C 33,19; H 3,13; N 20,19; s 5,70; 0 (par différence) 37,79.
Point de fusion 143-144 C (non corrigé) avec légère décomposition.
Ultraviolet # max (millimicrons) 253.356 (20 microgrammes cm3 dans l'étha- nol).
EXEMPLE XVIII.-
On dissout 150 mg de l'antibiotique, base libre, dans 5 cm3 d'aci- de acétique glacial et on traite par 5 cm3 d'acide acétique glacial saturé d'acide chlorhydrique.
On enlève par filtration le précipité blanc de chlorhydrate qui se 'forme, on le lave avec 10 cm3 d'acide acétique glacial et 10 cm3 d'éther éthylique anhydre, et on sèche pendant 24 heures sur de la "Drierite", sous 1 mm et à la température ambiante.
<Desc/Clms Page number 18>
EXEMPLE XIX. -
On prend une solution de 150 mg de la base libre, dans environ 10 cm3 d'éthanol absolu, on traite par un mélange de 5 cm3 d'éthanol abso- lu et environ 4 gouttes d'acide sulfurique concentré. On filtre le préci- pité de sulfate obtenu, on le lave à l'éther éthylique absolu, et on le sè- che sous 1 mm pendant 24 heures. Le produit est amorphe.
EXEMPLE XX.-
On prend une solution aqueuse concentrée contenant environ 150 mg -de la base libre, on la traite par une solution aqueuse saturée d'orangé de méthyle pour obtenir un précipité cristallin coloré d'hémianthate.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de préparation d'un antibiotique, dans lequel on fait fermenter un milieu nutritif aqueux avec un microorganisme de l'espèce Streptomyces T-3018.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a novel antibiotic and to methods of preparing this product. More particularly, it relates to an antibiotic substance produced by strains of microorganisms belonging to a species of Streptomyces not previously described, this antibiotic and its salts being effective against trypanosomes, amoebae, and positive bacteria. and negative on the Gram test.
The new antibiotic, in its purified form, is a white crystalline material with weakly basic properties. An analytical sample prepared as described below gives, on elemental analysis, the following results: Carbon 34.03 - hydrogen 4.05 - nitrogen 21.60 - sulfur 8.30 - oxygen 32.02 per difference. The compound has a relatively low molecular weight.
Its empirical formula based on the above analysis corresponds very closely to C11H15-16N6O8S.
The novel antibiotic is almost completely stable in water at room temperature for 24 hours at pH 3, 7 and 9. At elevated temperatures it exhibits some instability, particularly at 100 ° C and above.
The infrared absorption spectrum of the antibiotic is shown in Figure 1. This curve is determined on a sample of the material, mixed with KBr crystals, and compressed into a disk. The absorption spectrum in the ultraviolet at pH 7.0 is shown in figure 2.
The optical rotation of a purified sample of the antibiotic is [a] D24.5 = 33.3 (1052 g in 100 cm3 of a mixture of 50% ethanol and 50% 0.1N hydrochloric acid. Corrected observed rotation = -0.35 in a tube of Idem).
The new antibiotic is soluble in the following solvents at room temperature according to the approximate values indicated, which are expressed in mg / cm3 of solvent:
EMI1.1
<tb> water, <SEP> pH <SEP> 3.5 <SEP> 5.8 <SEP> (x)
<tb>
<tb> water, <SEP> pH <SEP> 6.5 <SEP> 1.9 <SEP> (x)
<tb>
<tb> water, <SEP> pH <SEP> 9, <SEP> 25 <SEP> 26.8 <SEP> (x)
<tb>
<tb> methanol <SEP> 14.2 <SEP> (x)
<tb>
<tb> acetone <SEP> 4.8
<tb>
<tb> n-butanol <SEP> 0.25
<tb> ethyl acetate <SEP> 0.36
<tb>
<tb> benzene <SEP> 0.137
<tb>
<tb> ether <SEP> 0.031
<tb>
(x): figures obtained by gravity.
The novel antibiotic prepared by the process of the present invention adsorbs strongly to charcoal over a wide pH range, which is from less than 3 to more than 9.
It adsorbs weakly to common adsorbents such as activated magnesium silicate, alumina, alfa cellulose and fuller's earth, in acidic, neutral and alkaline pH media. It can adsorb on cationic exchange resins through
<Desc / Clms Page number 2>
shooting from neutral or slightly alkaline solutions, and these resins can be eluted with an acidic or basic solution.
The new antibiotic is very active against trypanosomes,
EMI2.1
such as Trypanosoma equiperdum, and amoebae such as Endamoeba histolytica and therefore it is valuable in the treatment of conditions caused by these microorganisms in man and animals, depending on the amounts and mode of administration prescribed by the attending physician or veterinarian.
It is also active against various bacteria, as shown in the following table in which its bacterial spectrum is illustrated using a 200 micrograms per cm solution of the antibiotic in 20% aqueous methanol, following the common method of diffusion in agar-agar:
EMI2.2
<tb> Body <SEP> Width <SEP> of <SEP> zone,
<tb>
EMI2.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ mmo
EMI2.4
<tb> B. <SEP> cereus <SEP> Waksman <SEP> 8.0
<tb>
<tb> K. <SEP> Pneumoniae <SEP> (Friedlander) <SEP> 2.9
<tb>
<tb> Salmonella <SEP> gallinarum <SEP> pH <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 7.0
<tb>
<tb> Salmonella <SEP> gallinarum <SEP> pH <SEP> 6.0 <SEP> 6.1
<tb>
<tb> Alcaligenes <SEP> sp. <SEP> ATCC <SEP> 10153 <SEP> insignificant
<tb>
<tb> Staph. <SEP> aureus <SEP> (n <SEP> 209) <SEP> 6.0
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> pH <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 8.9
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> pH <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 9.4
<tb>
<tb> B. <SEP> subtilis <SEP> resistant <SEP> to <SEP> streptothricin <SEP> 3.0
<tb> M. <SEP> ranae <SEP> 0
<tb>
EMI2.5
M. TUbercu10sis PH 7.8 2.9 M.
Tubeçcalosis pH 6 7.1
EMI2.6
<tb> Staph. <SEP> àlbus <SEP> 8.0
<tb>
<tb> K. <SEP> Pneumoniae <SEP> 7.5
<tb> E. <SEP> coli <SEP> 7.0
<tb>
EMI2.7
Streptococcus haemo1yticus NY 5 16.1
EMI2.8
<tb> Corynebacterium <SEP> xerose <SEP> 7.0
<tb>
The new antibiotic is produced by a species of Streptomyces which has been assigned the n T 3018 and which apparently has not been previously described. Here is a general description of this new species:
The colors capitalized are those of Ridgeway.
Aerial mycelium: absent in many environments; present on some media, and then in limited quantity, white to gray (close to "Pale Gull Gray", up to "Light Gull Gray").
Dense growing vegetative mycelium; whitish to yellow (close to "Ivory Yellow" to "Chamois" and "Honey Yellow").
Colorat ion upside down whitish to yellow (close to "Ivory Yellow"
<Desc / Clms Page number 3>
up to "Honey Yellow" and "Cinnamon-Buff"; on certain media, darkened areas (gray close to "Dab-Gray") appear mixed with yellow areas.
Soluble pigment: none on most media, light yellow on mannitol / Czapek-Dox agar at 32 and 37 C.
Morphology: aerial hyphae on starch / Waksman agar-agar are branched; spore-bearing hyphae mainly grow in the form of clusters of lateral branches which terminate in short coils of a few turns, The spores are roughly spherical or elongated (0.57 to 1.14 by 0.57 to 1, 71 micron).
The characteristics of culture on the usual agar-agar media in Petri dishes are described in Table I.
Additional culture characteristics are described in Table II.
Obviously, variations of the above characteristics, of the kind observed when studying cryptogams, will appear with different strains of this new species and under the influence of different environmental conditions.
<Desc / Clms Page number 4>
TABLE I Culture characteristics of Streptomyces sp., T-3018, after 14 days of incubation in Petri trays at 28 Co
EMI4.1
<tb> Medium <SEP> Growth <SEP> Mycelium <SEP> aerial <SEP> Mycelium <SEP> Vegetative <SEP> Reverse <SEP> Pigment <SEP> Remarks
<tb> Agar-agar <SEP> CzapekDox <SEP> Good <SEP> light <SEP>;
<SEP> blancjaune ("Cream-Buff" <SEP> Yellow (close <SEP> of <SEP> nil <SEP> growth
<tb> to <SEP> "Chamois") <SEP> "Chamois") <SEP> extensive
<tb> Mannitol <SEP> agar-agar <SEP> good <SEP> very <SEP> light; white <SEP> to <SEP> cream <SEP> light <SEP> to <SEP> yellow <SEP> Yellow <SEP > ("Chamois" <SEP> to <SEP> none <SEP> extensive
<tb> Czapek-Dox <SEP> gray <SEP> light (close <SEP> (close <SEP> of <SEP> "Chamois") <SEP> "Honey <SEP> Yellow")
<tb> of <SEP> "Light <SEP> Mineral
<tb> Gray ")
<tb> Asparagine / dextrose / <SEP> fairly <SEP> Gray ") <SEP> cream <SEP> whitish <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> none
<tb> extract <SEP> from <SEP> meat / <SEP> good <SEP> none <SEP> clear <SEP> clear (close <SEP> to
<tb> agar-agar <SEP> "Cream <SEP> Color")
<tb> Asparagine <SEP> acid / dex- <SEP> fairly <SEP> none <SEP> yellow <SEP> whitish <SEP> cream <SEP> whitish <SEP> none
<tb> trose / extract <SEP> from <SEP> vian- <SEP> good
<tb> from / agar-agar
<tb> Starch / agar-agar <SEP> moderate <SEP> rare <SEP> to <SEP> moderate; gray <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> none <SEP> growth <SEP> denWaks-man <SEP> bluish ("Pale <SEP> Gull (close <SEP> of <SEP>" buff ") <SEP> close <SEP> of <SEP>" cha- <SEP> se; agar-agar,
<tb> Gray "to" Light <SEP> Gull <SEP> month <SEP>; areas <SEP> obscured, <SEP> not <SEP> fully
<tb> Gray ") <SEP> close <SEP> of <SEP>" Drab-Gray "<SEP> liquidated.
<tb>
Starch / agar-agar <SEP> moderate <SEP> white <SEP> to <SEP> gray (juice- <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> white <SEP> to <SEP> yellow <SEP > none, <SEP> agar-agar <SEP> not
<tb> Czapek-Dox <SEP> only <SEP> near <SEP> of <SEP> (close <SEP> of <SEP> "chamois") <SEP> ("Light <SEP> Buff" <SEP> to <SEP> completely
<tb> "Pale <SEP> Gull <SEP> Gray"); <SEP> "Cream <SEP> Color") <SEP> liquidated.
<tb> rare <SEP> to moderate <SEP>
<tb> Malate <SEP> of <SEP> calcium / <SEP> moderate <SEP> none <SEP> to <SEP> white <SEP> to <SEP> yellow <SEP> ("Cre-banchâtre <SEP> to < SEP> yellow <SEP> none <SEP> liquidation <SEP> of
<tb> agar-agar <SEP> gray <SEP> am-Buff "to" Honey <SEP> (close <SEP> to <SEP> "Honey <SEP> agar-agar
<tb> Yellow ") <SEP> Yellow").
<tb>
Apple <SEP> dextrose <SEP> moderate <SEP> null <SEP> to <SEP> light; white <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> none
<tb> from <SEP> earth <SEP> to <SEP> gray (close <SEP> from <SEP> "Ivory <SEP> Yellow" to <SEP> ("Ivory <SEP> Yellow" <SEP> to
<tb> "Light <SEP> Gull <SEP> Gray") <SEP> "Cream-buff") <SEP> "Cream-buff")
<tb> Agar-agar <SEP> Bennett <SEP> good <SEP> rare <SEP> to <SEP> abundant;
<SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> Yellow (close <SEP> to <SEP> none
<tb> white <SEP> "Cinnamon-buff")
<tb>
<Desc / Clms Page number 5>
TABLE I (continued) T-3018
EMI5.1
<tb> Medium <SEP> Growth <SEP> Mycelium <SEP> aerial <SEP> Mycelium <SEP> Vegetative <SEP> Backing <SEP> pigment <SEP> soluble <SEP> Remarks
<tb> Liquor <SEP> from <SEP> mac- <SEP> moderate <SEP> rare <SEP> to <SEP> moderate <SEP>;
<SEP> clear <SEP> yellow (close <SEP> of <SEP> none <SEP> --ration <SEP> of <SEP> but / <SEP> white <SEP> dull <SEP> "Chamois" <SEP> to <SEP> "Hoagar-agar <SEP> ney <SEP> Yellow")
<tb> Dextrose / agar- <SEP> fairly <SEP> none <SEP> yellow (close <SEP> to <SEP> Yellow (Ivory <SEP> Yellow "<SEP> none <SEP> --agar <SEP> Krainsky <SEP> good <SEP> "Ivory <SEP> Yellow") <SEP> to <SEP> "Cream-Buff")
<tb> Agar-agar <SEP> nutritious <SEP> moderate <SEP> none <SEP> yellow <SEP> light <SEP> dull <SEP> Yellow (close <SEP> of <SEP> none <SEP> ---
<tb> "Cream-Buff")
<tb> Maltose / agar-agar <SEP> fairly <SEP> none <SEP> whitish <SEP> to <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> none <SEP> --Sabouraud <SEP> good <SEP> "Cream-Buff" <SEP> (close <SEP> of <SEP> "Honey
<tb> Yellow ")
<tb> Glucose / agar-agar <SEP> moderate <SEP> none <SEP> to <SEP> light <SEP>;
<SEP> Whitish yellow <SEP> Whitish yellow <SEP> <SEP> none <SEP>. <SEP> --white <SEP> to <SEP> brown-yellow, light <SEP> to <SEP> yellow <SEP> ("Chamois"
<tb> dull <SEP> to <SEP> "Yellow <SEP> Honey")
<tb> Agar-agar <SEP> Emerson <SEP> moderate <SEP> light; white <SEP> yellow <SEP> light <SEP> dull <SEP> Yellow <SEP> (close <SEP> to <SEP> none. <SEP> ----
<tb> "Honey <SEP> Yellow")
<tb>
<Desc / Clms Page number 6>
TABLE II Culture characteristics of Streptomyces sp., 6-3018 after 14 days of incubation at 28 C.
EMI6.1
<tb>
<SEP> growth medium <SEP> Mycelium <SEP> aerial <SEP> Vegetative <SEP> mycelium <SEP> Pigment <SEP> soluble <SEP> Remarks
<tb> dice <SEP> of <SEP> carrot <SEP> mediocre <SEP> none <SEP> very <SEP> light; whitish <SEP> - <SEP> -
<tb> to <SEP> yellow <SEP> light
<tb> dice <SEP> of <SEP> apple <SEP> of <SEP> earth <SEP> moderate <SEP> light;
<SEP> white <SEP> yellow <SEP> (close <SEP> of <SEP> "Pin- <SEP> - <SEP> de <SEP> no <SEP> colored
<tb> kish <SEP> Cinnamon ") <SEP> to <SEP> yellow
<tb> olive <SEP> (close <SEP> to <SEP> "Buffy
<tb> Brown ")
<tb> gelatin <SEP> moderate <SEP> none <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> none <SEP> liquefaction
<tb> sunflower <SEP> milk <SEP> <SEP> light <SEP> to <SEP> none <SEP> yellow <SEP> whitish <SEP> none <SEP> liquefaction <SEP>
<tb> good <SEP> thousand <SEP> to <SEP> complete
<tb> broth <SEP> to <SEP> nitrate <SEP> from <SEP> light <SEP> to <SEP> none <SEP> whitish <SEP> to <SEP> yellow <SEP> clear <SEP> none <SEP > <SEP> reduction of <SEP>
<tb> dextrose <SEP> good <SEP> nitrate
<tb> cellulose <SEP> (filter paper <SEP> light <SEP> none <SEP> yellow <SEP> light <SEP> none <SEP> paper <SEP> no <SEP>
<tb> in <SEP> solution
<SEP> Czapek) <SEP> decomposed <SEP> at
<tb> end <SEP> of <SEP> 21
<tb> days
<tb>
<Desc / Clms Page number 7>
THE FERMENTATION PROCESS.
The process by which the new antibiotic is formed is aerobic fermentation of an aqueous nutrient medium inoculated with the new organism described above. The constituents of the fermentation medium and the conditions of the fermentation are generally the same as in other fermentation processes in which cryptogams are employed to produce antibiotics.
Sources of carbon include starch, hydrolyzed starch, sugars such as lactose, maltose, dextrose, sucrose, or sources of sugar such as molasses; alcohols such as glycerol and mannitol; organic acids such as citric acid and acetic acid; and various natural products which may contain, in addition to carbonaceous substances, various other nutrients.
Nitrogen sources include proteins such as casein, zein, lactalbumin; protein hydrolysates, proteoses, peptones, peptides, and commercial materials such as "N-2-amine" which must be a casein hydrolyzate; also, corn maceration liquor, soybean meal, gluten, cottonseed meal, fish meal, meat extracts, animal juices, liver cake, extracts. yeast, soluble distillation materials etc ...; amino acids, urea, ammonium salts and nitrates, etc.
Advantageously used, for the fermentation of inorganic cations such as sodium, potassium, calcium, magnesium, etc .; and anions such as chloride, sulfate, phosphate, and various combinations of these anions and cations in the form of inorganic salts. So-called "trace elements" such as boron, cobalt, iron, copper, zinc, manganese, chromium, molybdenum, and others can be used with advantage. Usually, the antibiotic's sulfur and trace elements are found in sufficient quantities either in the carbonaceous and nitrogenous constituents of the medium, especially if they are obtained from natural sources, or in tap water, and it it may be unnecessary to add additional amounts of these bodies.
The fermentation is aerated in the usual manner by forcing sterile air through the fermenting mixture, generally at a rate of about 1 volume of air per volume of fermentation medium per minute.
To minimize contamination by foreign microorganisms, the fermentation vessels should be closed and the vessel pressure 0.14 to 1.05 Kg / cm higher than atmospheric pressure must be maintained. Mechanical agitation is generally advisable, in addition to agitation provided by aeration. Antifoaming agents such as 1% octadecanol in lard oil can be added from time to time, as needed, to prevent too much foaming.
The fermentation is carried out at a temperature preferably of the order of 26-30 C, but this can also go down to 1700 or go up to 42 C.
The time required for maximum antibiotic production varies considerably depending on the other fermentation conditions. Usually, it takes about 48 hours for appreciable amounts of antibiotic to be detected in the medium. The production of the antibiotic increases over time, and fermentation can take up to 120 hours.
PH conditions normally vary from about 6 to 8.0, although deviations from these values are permissible.
<Desc / Clms Page number 8>
EXAMPLE I. -
A suitable inoculum is prepared as follows for initiating large scale fermentation.
5 to 10 cm3 of aseptic water are used for the suspension of the surface vegetation of an agar-agar culture in an inclined test tube. The resulting suspension of spores and mycelium fragments was used to inoculate two 100 cm3 batches of aseptic medium in 500 cm3 Erlenmeyer flasks. After inoculation, both vials are incubated on an alternating shaker at about 28 ° C for about two days, after which the 200 cm3 of primary inoculum is used to inoculate 6 liters of medium into a 9-liter glass carboy, and incubate again, with aeration, usually for about a day, at about 28 ° C.
The 6 liters of culture in the cylinder are then used to inoculate 100-200 liters or more of aseptic medium into a fermentation tank. For larger batches of 500 liters or more, usually larger inocula are obtained by pooling two or more inocula into 6 liter cylinders.
A fermentation medium is prepared having the following composition:
EMI8.1
<tb> liqueur <SEP> from <SEP> maceration <SEP> from <SEP> but <SEP> 12.5 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mannitol <SEP> 10.0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> sodium <SEP> chloride <SEP> 2.0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (NH4) 2 <SEP> HPO4 <SEP> 2,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> KH2PO4 <SEP> 1.5 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgSO4. <SEP> 7H2O <SEP> 0.25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solution <SEP> of trace elements <SEP> Winsonsin <SEP> A-Z <SEP> 1.0 <SEP> cm3
<tb>
and the mixture is made up to 1000 cm 3 with water, then adjusted to pH 7-7.2 with aqueous sodium hydroxide.
1500 liters of this medium are placed in a 2000 liter fermentation tank, sterilized for about 60 minutes under a vapor pressure of 1.05 Kg / cm2 (120 C) and inoculated with 12 liters of a good culture. good 23 hour old, as described above. The pH is 6.96 before sterilization and 6.68 after sterilization. The mixture is closed for 112.5 hours at 26-29 C (mostly 27-28 C).
In addition to the above fermentation, a number of similar fermentations are carried out under varying conditions, as shown in the following table. The results of the titrations were obtained using as test organism the Streptoooocus haemolyticus strain C-203, and as growth medium a brain-heart infusion "Difco-Bacto" reconstituted with water and 1.5%. agar-agar.
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
¯¯¯¯¯¯¯Inoculum¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ i
EMI9.2
<tb> Exem- <SEP> Capacity <SEP> liters <SEP> liters <SEP> of <SEP> Age <SEP> of <SEP> the <SEP> ass- <SEP> Tempera- <SEP> Report <SEP> Time <SEP> of <SEP> Titration,
<tb> ple <SEP> of <SEP> the <SEP> tank, <SEP> of <SEP> culture <SEP> in <SEP> ture <SEP> in <SEP> bobon- <SEP> ture <SEP> d 'aeration:
<SEP> fermented. <SEP> pH <SEP> width
<tb> in <SEP> liters <SEP> medium <SEP> man <SEP> ries <SEP> hours <SEP> C <SEP> vol.d'air / <SEP> tion, <SEP> in <SEP> of
<tb> vol.de <SEP> mid- <SEP> hours <SEP> zones
<tb> location
<tb>
EMI9.3
1! 1900 1,500 12 23 26 - 29 0.85 0 X- 6.96
EMI9.4
<tb> 0 <SEP> 6.68
<tb> 96 <SEP> 6.22 <SEP> 29.0
<tb> 112.5 <SEP> 6.54 <SEP> 31.2
<tb> II <SEP> 380 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 28.5 <SEP> 28 <SEP> 0.95 <SEP> 0 <SEP> X- <SEP> 7.02
<tb> 0 <SEP> 6.72
<tb>
EMI9.5
48 6.52 23.3
EMI9.6
<tb> 72 <SEP> 7.13 <SEP> 27.7
<tb> 89 <SEP> 7.22 <SEP> 31.3
<tb> III <SEP> 380 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 26 <SEP> 28 <SEP> 0.95 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 7.26
<tb> 0 <SEP> 6.72
<tb> 74.5 <SEP> 6.43 <SEP> 31.3
<tb> 91.5 <SEP> 6.70 <SEP> 32.7
<tb>
EMI9.7
IV 760 400 6 30.5 27-29 1.00 0 r 7.1 6.55 6.55
EMI9.8
<tb> 72.5 <SEP> 6.80 <SEP> 29,
2
<tb> 89 <SEP> 7.24 <SEP> 30.6
<tb>
(@ -): before sterilization. -
EMI9.9
5ais: S-): "0" indicates after sterilization. 4
<Desc / Clms Page number 10>
Isolation operations.-
Several methods have been developed for recovering the antibiotic from the fermentation liquor, which are based on the physical and chemical properties of the antibiotic. In general, it is preferable to filter the fermentation liquor to remove mycelium and other insoluble fermentation constituents by filtration at harvest pH. A filter aid such as diatomaceous earth is used. The antibiotic can then be adsorbed onto and eluted from an adsorbent.
Solvent extraction, chromatography and release methods are also used, as will be seen in the specific examples which follow.
A preferred isolation method consists of adsorbing the antibiotic from the filtered fermentation liquor onto activated charcoal and then eluting the active ingredients by means of a polar solvent. The active ingredients are adsorbed on charcoal at the normal pH of the fermentation liquor, which may be approximately 6.5 to 8.0. The eluent is preferably a water-miscible polar solvent, such as a 95% acetone and 5% water mixture.
No particular adjustment of the pH of the eluent is required. Instead of aqueous acetone, methanol acidified to pH 2 or 3, or pH greater than 9, can be used. Other alcohols, such as ethyl alcohol, propanols, butanols, etc. .., can also be used as eluents. They can be cut off from water by 50% or more if desired. Other water-miscible hydroxylated polar solvents include cellosolves such as ethoxyethanol, etc. Dilute acids such as 0.05 N hydrochloric acid and acetic acid can serve as eluent to recover. the antibiotic adsorbed on the charcoal.
Other polar solvents which can be used to recover the active ingredients from the charcoal include pyridine, aqueous solutions of phenol, and others of a similar type.
The adsorption and elution can be conducted in various ways, familiar to those skilled in the art. One can simply stir the charcoal and the filtered fermentation liquor, then refilter it and recover the active ingredients in the cake by passing the eluent through it, or by stirring it towards the eluent. Another common method would be to pass the fermentation liquor through a column packed with charcoal, and then to pass the eluent through the column. Prior to elution, one can wash with water to remove water soluble impurities which are not strongly adsorbed on the charcoal.
After having recovered the active ingredients adsorbed on the charcoal, it is generally desirable to concentrate the eluent. If desired, the concentration can go to dryness, and the material can be kept until it is ready for further purification. Due to the very high antitrypanosomal activity of the material, it may be suitable for the treatment of animals at this stage of the process. This is because the antibiotic is so active that the fermentation liquor itself has been found to be effective, in vivo, against trypanosoma equiperdum.
Further purification can be carried out by activated carbon chromatography. In this method, a column of activated charcoal is prepared, the concentrated antibiotic is dissolved in a suitable solvent such as a 50/50 mixture of acetone and water, and passed through the colon. - born. The column is then developed by continuously passing a similar solvent through it until impurities weakly adsorbed on the column are eluted and removed. When the antibiotic active ingredients begin to pass through the column, as determined by simple activity tests of the type described later, then pass through.
<Desc / Clms Page number 11>
the carbon layer gives a stronger eluent of the type described above, and the active ingredients are thus recovered.
The eluent can be concentrated or dried by lyophilization. Frequently, crystals of the antibiotic are recovered as a result of the concentration process.
Further purification of the antibiotic can be achieved by several methods, some of which will be illustrated below. A preferred method is to use normal butanol and a fractional column of diatomaceous earth, as described in Example II. It will be understood, of course, that these methods serve merely as an example and are not intended to restrict the present invention to any particular method of purification.
EXAMPLE V.-
Preliminary purification - Adsorption column -
The fermented liquor is combined from several vats as described above, so as to have a fermented mass volume of 1450 liters at pH 7.1.
The mass is filtered using "Hyflo Super-Cel" (diatomaceous earth) to give 1300 liters of filtrate. The titration indicates a total of 5.64 g of pure antibiotic in the 1300 liter solution. 1950 gr of "Darco G-60" (activated charcoal) are added, and the mixture is stirred for 1/2 hour. 5850 g of "Celite 545" (diatomaceous earth) are added, and the mixture has become homogeneous by stirring, it is filtered. The charcoal and diatomaceous earth cake is stirred in 40 liters of water for 5 minutes and filtered. The washed cake was mixed with 20 liters of water to make a thick homogeneous slurry which was poured into a 23 cm inside diameter glass column. The resulting column was about 60 cm high.
This column was developed with a 95% acetone and 5% water solution. A total of 68.5 liters of this solution was used to develop the column.
The first 65 liters of percolation product are collected, the first ten liters form a first fraction and the following 55 liters a second fraction. These fractions contain 17% and 46% respectively of the 5.64 g of primary active ingredients. The first fraction is concentrated under reduced pressure to give an aqueous solution of 2 liters, and the second fraction is similarly concentrated to give 3.5 liters of aqueous solution.
Each concentrate is then lyophilized separately, and the following is obtained Fraction n 1: 46 g, the titration of which shows that they contain the equivalent of 0.94 g of crystalline antibiotic; Fraction n 2: 59.5 g, the titration of which shows that they contain the equivalent of 1.92 g of crystalline antibiotic EXAMPLE VI.-
Preliminary purification - Adsorption-elution method -
350 liters of fermentation mass at pH 7.4 were taken, and filtered with "Hyflo Super-Cel" to give 300 liters of filtrate. Adjust the pH to 6-7, and add 600 g of "Darco-G-60". The mixture is stirred for 1/2 hour, about 1200 g of "Hyflo Super-Cel" is added, and
<Desc / Clms Page number 12>
stir the slurry until homogeneous and filter.
The cake is stirred in 10 liters of water for 5 minutes and filtered. The washed cake is stirred in a solution of 5700 cm3 of acetone and 300 cm3 for 20 minutes, and filtered. The volume of this first elution product is 5.5 liters.
The residual cake was eluted two more times in the same manner, and a second and a third elution product of 5.4 liters and 4.6 liters respectively was obtained.
The three elution products were reduced to obtain a 15.5 liter solution. The pH is adjusted to 6-6.5 and the solution is concentrated in vacuo to obtain an aqueous solution of 1.5 liters. The pH of the concentrate is adjusted to 6.5 and the solution is lyophilized. The yield is 25.5 g.
EXAMPLE VII Preliminary purification - Solvent extraction The fermentation mass of tank 60 (prepared essentially as in Examples I-IV) is treated exactly as described in Example VI, except that no does not freeze-dry the final aqueous concentrate. The volume of the concentrate is 2 liters, and this solution is adjusted to pH 2 (with hydrochloric acid) and extracted twice, each time with 1 liter of n-butanol. The aqueous residue is adjusted to pH 7 with aqueous sodium hydroxide, and saturated with approximately 1200 g of ammonium sulfate. The resulting mixture is extracted three times, each time with 1 liter of butanol.
A certain amount of insoluble material which forms at the interface during extraction is removed. The following table shows the results of these extractions:
EMI12.1
<tb> Solution <SEP> Solids <SEP> to- <SEP> Antibiotic
<tb>
<tb> rate <SEP> in <SEP> pure <SEP> total, <SEP> in
<tb>
<tb> grams <SEP> mg, <SEP> (calculated)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> concentrated <SEP> primitive <SEP> 57.4 <SEP> 976
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> first <SEP> washing <SEP> with <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 2 <SEP> 29.1 <SEP> 46
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> second <SEP> washing <SEP> with <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 2 <SEP> 7.5 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> aqueous <SEP> residue <SEP> 23.5 <SEP> 876
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> first <SEP> extract <SEP> with <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 7,
<SEP> 26 <SEP> 497
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> second <SEP> extract <SEP> with <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 208
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Third <SEP> extract <SEP> with <SEP> butanol <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 1.43 <SEP> 80
<tb>
The first and second extracts were combined, the solvent removed, concentrated and lyophilized to give a material which had 60 micrograms of activity per mg.
EXAMPLE VIII.-
New purification Adsorption column.
An adsorption column is prepared as follows: 3000 g of "Celite 545" and 1000 g of "Cardo G-60" are thoroughly mixed in a kneader. 2000 cm3 of a 50% acetone and 50% water solution are added thereto, and the whole is mixed thoroughly. The final homogeneous mixture is compressed with compression in an inverted 20-liter carboy, the bottom of which has been cut to form a column 28 cm in diameter and 33-35 cm. from above.
<Desc / Clms Page number 13>
Samples prepared by the method of Examples V and VI were pooled to give about 125 µl of bruto antibiotic. This material contained a total of about 126 x 106 activity units, or 1000 units per mg, and dissolved in 1 liter of 50% acetone and 50% water solution, and the resulting solution is added to the top of the column. The column is developed with 46 liters of a 50% acetone and 50% water solution.
The percolation product is fractionated as follows
EMI13.1
<tb> Fraction <SEP> Volume <SEP> in <SEP> liter <SEP> Solids <SEP> totals <SEP> Activity <SEP> units
<tb> in <SEP> g <SEP> total
<tb>
<tb> A <SEP> 8.5 <SEP> 7.56
<tb>
EMI13.2
B 6, 9 in, 6 19, 4 x 106 c la, 2 7, 7 799.8 x 106 D 9, 4 3, 8 31.2 x 1Q6
EMI13.3
<tb> 29.66 <SEP> 130 <SEP> x <SEP> 106
<tb>
The solvent is removed from the last three fractions under reduced pressure) and lyophilized with the following results:
EMI13.4
<tb> Fraction <SEP> Weight <SEP> in <SEP> grams <SEP> Units <SEP> per <SEP> mg
<tb>
<tb> B <SEP> la, 3 <SEP> 1500
<tb>
<tb> C <SEP> 7.7 <SEP> 8640
<tb>
<tb> D <SEP> 3.6 <SEP> 8500
<tb>
<tb> 21.6
<tb>
The total recovery of activity units in the three dried samples is approximately 112 x 106 units (1 microgram crystalline antibiotic = 45 activity units).
EXAMPLE IX.-
New purification - - Fractionated column.-
The n-butanol and water are stirred together in a separating funnel and separated to give two mutually saturated solutions. About 500 cm3 of n-butanol are added to about 15 liters of water-saturated butanol. so that the solvent phase used in this column is formed from butanol incompletely saturated with water.
1 kg of "Celite 545" washed with ecid, is intimately mixed with 500 cm3 of aqueous phase :, and the mixture is packed to form a column 42 cm2 in cross section and about 83 cm high.
Samples from Examples V and VI, weighing 3.6 g and containing about 8850 activity units per mg, or a total of about 14.9 g of partially purified antibiotic containing about 129 x 10, are put together. activity units, and we add it all to about 153 cm3
<Desc / Clms Page number 14>
of aqueous phase, then the mixture is stirred constantly at room temperature while bringing the pH to 2.0. After further stirring, the mixture is filtered to remove a small amount of insoluble material.
On 3 cc of the filtrate, titration and determination of the total solids are carried out and the remaining 150 cc is mixed with 300 g of acid washed "Celite 545". The resulting mixture is packed at the top of the column, a further 25 cm is added thereto, to give a total height of 108 cm.
The column is then developed with the solvent phase, and the percolation product is fractionated as follows
EMI14.1
<tb> Fraction <SEP> Volume <SEP> in <SEP> cm3 <SEP> Accumulated volume <SEP> <SEP> Total solids <SEP> <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb> mg / cm3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F1 <SEP> 1.120 <SEP> 4.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F2 <SEP> 1.070 <SEP> 2.190 <SEP> 0.52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F3 <SEP> 675 <SEP> 2.865 <SEP> 0.48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F4 <SEP> 800 <SEP> 3.665 <SEP> 0.38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F5 <SEP> 900 <SEP> 4. <SEP> 565 <SEP> 0.40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F6 <SEP> 1.070 <SEP> 5. <SEP> 635 <SEP> 0.22
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F7 <SEP> 1.020 <SEP> 6. <SEP> 655 <SEP> 0.23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F8 <SEP> 1.040 <SEP> 7.
<SEP> 695 <SEP> 0.21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F9 <SEP> 1.200 <SEP> 8. <SEP> 895 <SEP> 0.14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F10 <SEP> 1.060 <SEP> 9.955 <SEP> 0.45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Thread <SEP> 640 <SEP> the <SEP> * 595 <SEP> 1, <SEP> 21 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F12 <SEP> 4.000 <SEP> 14.595 <SEP> 0.56
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F13 <SEP> 0.94
<tb>
Fractions F10, Fil and F12 were combined, concentrated under reduced pressure to remove the solvent, and lyophilized to give 3.34 g of product.
EXAMPLE X.
Crystallization of the new antibiotic.
3.34 g of partially purified antibiotic are dissolved in 80 cm3 of water at 65 C, and the pH of the solution is adjusted to 1.5 with acid. Dilute hydrochloric acid The mixture is filtered to remove some insoluble gum. The pH is adjusted to 4.0 with dilute aqueous sodium hydroxide, a seed crystal is added, and the solution is left to stand overnight at 4-5 C. The next morning, the crystals are filtered off, washed with water. cold water, and dried in a vacuum desiccator over "Drie- rite" at a pressure of less than 1 mm, for about 24 hours; yield 1.19 g.
<Desc / Clms Page number 15>
EXAMPLE XI. -
Crystallization of the new antibiotic after extraction of impurities with butanol.
Several samples purified by the first adsorption, for example the samples of Example VI, are combined and subjected to a second purification in an adsorption column, as described in Example VIII. The antibiotic-rich portion of the infusion product is concentrated under reduced pressure to a small aqueous volume and lyophilized as in Example VIII. A sample weighing 1.67 g and containing a total of about 12.8 x 106 units of activity is dissolved in 80 cm 3 of water, and hydrochloric acid is added until the solution is obtained. decinormal with respect to this acid. This solution is extracted twice, each time with 80 cc of n-butanol, thus removing about 1.07 g of total solids but only about 9% of the activity.
The pH of the residue is adjusted to 6.5 and the solvent removed from the resulting solution under reduced pressure, then concentrated to 5-10 cm3 and kept under refrigeration. The crystalline product is filtered, taken up in about 10 cm3 of water at pH 3-4 while heating slightly, and filtered. The filtrate is cooled, the crystals obtained are filtered off, washed with cold water and dried; yield, 145 mg of white crystals.
EXAMPLE XII.- Recrystallization of the novel antibiotic - Preparation of samples ana- ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯lytics.-¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ On'd dissolve, in 200 om3 of water at 60 C, 4522 g of various combined batches of crystalline antibiotic (prepared as described in example X), and the pH of the solution is adjusted to 2.5. The solution is filtered and the filtrate is adjusted to pH 4, and the mixture is left to stand overnight at 4-5 C. The crystals are filtered off and the same recrystallization operation is repeated four times. The final recrystallization comprises a decoloration step. with a small amount of charcoal o The final product is 1.89 g of analytical sample (after drying under a pressure of 2 mm).
From this sample, 1.25 g are taken, which are further dried for 2 hours with an Abderhalden gun at the boiling point of chloroform. The product obtained is constituted by tangles of filiform crystals. The principal directions of vibration and the corresponding principal refractive indices are difficult to determine, and are not given, due to the possibility of error.
<Desc / Clms Page number 16>
EXAMPLE XIII.-
EMI16.1
<tb> Dextrin <SEP> 1%
<tb>
<tb> N-Z <SEP> Amine <SEP>. <SEP> A <SEP> 1%
<tb>
<tb> NaCl <SEP> 0.2%
<tb>
EMI16.2
(NH 4) 2EPO4 0,
EMI16.3
<tb> KH2PO4 <SEP> 0.15%
<tb>
<tb> K2HPO4 <SEP> 0.05%
<tb>
<tb> MgSO4.7H2O <SEP> 0.025%
<tb> Solution <SEP> Wiso.A-Z <SEP> 0.1% <SEP> (in <SEP> volume)
<tb>
<tb> Water <SEP> from <SEP> tap <SEP>: <SEP> q.s. <SEP> for <SEP> 100%
<tb>
100 cm3 of the above medium are taken, sterilized for 20 minutes in a 500 cm3 Erlenmeyer flask, under a vapor pressure of 1.05 kg / cm2, and inoculated with 3 cm3 of inoculum prepared in advance. The flask is incubated on an alternating shaker at 28 ° C for 72 hours. The fermented liquor is found to be active against Trypanosoma equiperdum.
EXAMPLE XIV. -
Equal volumes of n-butanol and the above fermented liquor are stirred together at the pH indicated, then separated. The table below shows the activities in the butanol extracts and the aqueous residues, as well as the extraction coefficients.
EMI16.4
<tb>
Butanol <SEP> Water <SEP> K
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 135 <SEP> 0.06
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 5 <SEP> 51 <SEP> 100 <SEP> 0.5
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 7 <SEP> 49 <SEP> 88 <SEP> 0.6
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> 9 <SEP> 23 <SEP> 123 <SEP> 0.2
<tb>
EXAMPLE XV.-
A quantity of the above fermented liquor is saturated with ammonium sulfate. Five liters of this solution are extracted twice, each time with 2.5 liters of n-butanol. Another five-pound batch is taken and extracted twice, each time with 2.5 liters of acetone.
The two extracts are combined with butanol, and they are found to contain almost all of the activity of the fermented liquor. The two extracts were combined with acetone and were also found to contain all the activity of the fermented liquor.
<Desc / Clms Page number 17>
EXAMPLE XVI.-
9 liters of a similar fermented liquor are stirred at harvest pH 11 with 55 g of "Darco G-60" for 1/2 hour. The suspension is filtered with a small amount of "Celite" and washed on a Buchner funnel with 500 cc of water.
The washed cake is then stirred for about 20 minutes, with
300 cm3 of acetone, and filtered. The residual cake is again eluted twice, each time with 300 cm3 of 95% acetone. The three liquors eluting with acetone are combined and titrated; the results show a recovery of 35% of the activity of the fermented liquor. The overall solution is concentrated in vacuo until an aqueous concentrate is obtained which is freeze-dried, obtaining 3.64 g of solids, the titration of which determines that they represent a material eleven times purer than the antibiotic of fermented liquor.
Butanol or acetone can be replaced in the above extraction with beta-methoxyethanol or beta-ethoxyethanol.
EXAMPLE XVII.-
50 mg of the antibiotic, free base, of Example XII are dissolved in approximately 5 cm3 of water, adding 0.1N hydrochloric acid, then
5 cm3 of a saturated aqueous solution of picric acid. The resulting crystalline precipitate is centrifuged and washed with about 5 cc of cold water.
The product is recrystallized three times from water, followed by hot filtration (60-75 C) in the final step, and dried for 24 hours under 1 mm, and finally dried for 4 hours over P2O5. , at 110 C and under 1 mmo Yield: 35 mg of bright yellow picrate crystals.
.Analysis:
Calculated for C17H18O15H9S: C 32.9; H 2.91; N 20.3; S 5.17; 0 (by difference) 38.1;
Effective: C 33.19; H 3.13; N 20.19; s 5.70; 0 (by difference) 37.79.
Melting point 143-144 C (uncorrected) with slight decomposition.
Ultraviolet # max (millimicrons) 253.356 (20 micrograms cm3 in ethanol).
EXAMPLE XVIII.-
150 mg of the antibiotic, free base, are dissolved in 5 cm3 of glacial acetic acid and treated with 5 cm3 of glacial acetic acid saturated with hydrochloric acid.
The white hydrochloride precipitate which formed was removed by filtration, washed with 10 cm3 of glacial acetic acid and 10 cm3 of anhydrous ethyl ether, and dried for 24 hours over "Drierite" at 1 mm. and at room temperature.
<Desc / Clms Page number 18>
EXAMPLE XIX. -
A solution of 150 mg of the free base is taken in about 10 cm3 of absolute ethanol, the mixture is treated with a mixture of 5 cm3 of absolute ethanol and about 4 drops of concentrated sulfuric acid. The sulfate precipitate obtained is filtered off, washed with absolute ethyl ether, and dried under 1 mm for 24 hours. The product is amorphous.
EXAMPLE XX.-
A concentrated aqueous solution containing about 150 mg of the free base is taken, and treated with a saturated aqueous solution of methyl orange to obtain a colored crystalline precipitate of hemianthate.
CLAIMS.
A process for the preparation of an antibiotic, in which an aqueous nutrient medium is fermented with a microorganism of the species Streptomyces T-3018.