抗生素是一種化學物質(zhì)，可以抑制甚至消滅有害微生物的生長。它們來源于特殊的微生物或其他生物系統(tǒng)，并通過發(fā)酵過程以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。盡管抗生素作用的原理直到二十世紀才被發(fā)現(xiàn)，但已知的初次抗生素制劑使用是在2500多年前由中國人發(fā)明的。今天，已經(jīng)報道了10000多種抗生素物質(zhì)。目前，抗生素代表著每年持續(xù)增長的數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。

背景

抗生素有多種形式——每種形式都有不同的生產(chǎn)要求。對于皮膚表面、眼睛或耳朵上的細菌感染，抗生素可以作為軟膏或乳膏使用。如果感染是內(nèi)部的，抗生素可以被吞咽或直接注射到體內(nèi)。在這些情況下，抗生素通過吸收到血流中而被輸送到全身。

抗生素在化學上有所不同，因此它們治療的感染類型和治療方法也不同，這是不可接受的。某些抗生素通過影響細胞結(jié)構(gòu)來消滅細菌。這可以通過兩種方式之一發(fā)生。首先，抗生素會削弱感染細菌的細胞壁，導致它們破裂。其次，抗生素會破壞細胞膜，導致細菌細胞內(nèi)容物泄漏。抗生素發(fā)揮作用的另一種方式是干擾細菌的新陳代謝。一些抗生素如四環(huán)素和紅霉素會干擾蛋白質(zhì)合成。像利福平這樣的抗生素抑制核酸生物合成。還有其他抗生素，如磺胺或甲氧芐啶，對細胞代謝有普遍的阻斷作用。

抗生素的商業(yè)開發(fā)是一個漫長而昂貴的提議。它始于旨在識別產(chǎn)生抗生素化合物的生物體的基礎(chǔ)研究。在這個階段，成千上萬的物種被篩選出任何抗菌作用的跡象。當發(fā)現(xiàn)一種細菌時，就對該物種進行各種已知感染細菌的測試。如果結(jié)果是有希望的，這種生物就可以大規(guī)模生長，這樣就可以分離出產(chǎn)生抗生素效應的化合物。這是一個復雜的過程，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了成千上萬的抗生素材料。通常，科學家發(fā)現(xiàn)他們的新抗生素并不是沒有可以相比的。如果材料通過了這個階段，可以進行進一步的測試。這通常包括臨床試驗，以證明抗生素對動物和人類有效，并且無害。如果這些測試通過，必須批準該抗生素作為一種新藥。整個過程可能需要很多年。

抗生素的大規(guī)模生產(chǎn)依賴于發(fā)酵過程。在發(fā)酵過程中，大量產(chǎn)生抗生素的有機體生長。在發(fā)酵過程中，微生物產(chǎn)生抗生素物質(zhì)，然后將其分離出來用作藥物。為了使一種新抗生素在經(jīng)濟上可行，制造商必須能夠從發(fā)酵過程中獲得高產(chǎn)量的藥物，并且能夠容易地將其分離出來。在一種新抗生素被商業(yè)化推廣之前，通常需要進行廣泛的研究。

歷史

雖然我們對抗生素的科學知識是近期才發(fā)展起來的，但抗生素的實際應用已經(jīng)存在了幾個世紀。已知的初次使用是在大約2500年前由中國人使用的。在此期間，他們發(fā)現(xiàn)將發(fā)霉的大豆凝乳用于感染有一定的治療效果。它非常有效，成為了一種標準的治療方法。證據(jù)表明，其他培養(yǎng)物使用抗生素類物質(zhì)作為治療劑。早在350年，蘇丹-努比亞文明就使用了一種四環(huán)素抗生素公元在中世紀的歐洲，粗植物提取物和奶酪也被用來抵抗感染。盡管這些培養(yǎng)物使用抗生素，但抗生素作用的一般原理直到二十世紀才被理解。

現(xiàn)代抗生素制劑的發(fā)展依賴于幾個關(guān)鍵人物，他們向世界證明了來自微生物的物質(zhì)可以用來治療傳染病。路易斯·巴斯德是這一領(lǐng)域的一批先驅(qū)者之一。1877年，他和一名同事發(fā)現(xiàn)，引起疾病的炭疽細菌的生長可以被腐生細菌抑制。他們表明，只要腐生桿菌也給藥，大量的炭疽桿菌可以給動物，而不會有不良影響。在接下來的幾年里，其他觀察結(jié)果支持了這樣一個事實，即一些細菌衍生的物質(zhì)可以阻止致病細菌的生長。

1928年，亞歷山大·弗萊明對抗生素領(lǐng)域做出了重要的貢獻之一。在一次實驗中，他發(fā)現(xiàn)一株綠色青霉菌霉菌抑制細菌在瓊脂平板上的生長。這導致了一種現(xiàn)代抗生素青霉素的發(fā)展。幾年后的1932年，發(fā)表了一篇論文，提出了一種使用青霉素制劑治療感染傷口的方法。盡管這些早期的青霉素樣本是有功能的，但它們并不可靠，需要進一步的改進。這些改進出現(xiàn)在20世紀40年代初，當時霍華德·弗洛雷和他的同事發(fā)現(xiàn)了一種新的青霉菌，這產(chǎn)生了高產(chǎn)量的青霉素。這使得青霉素的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，這有助于現(xiàn)代抗生素工業(yè)的啟動。

青霉素發(fā)現(xiàn)后，人們開始尋找其他抗生素。1939年，從土壤細菌鏈霉菌中分離出潛在抗生素產(chǎn)品的工作開始了。大約在這個時候，抗生素這個術(shù)語被引入。塞爾曼·維克斯曼和他的同事在1944年發(fā)現(xiàn)了鏈霉素。隨后的研究發(fā)現(xiàn)了許多新的不同的抗生素，包括放線菌素、鏈絲菌素和新霉素，它們都是由鏈霉菌。此后發(fā)現(xiàn)的其他抗生素包括桿菌肽、多粘菌素、維霉素、氯霉素和四環(huán)素。自20世紀70年代以來，大多數(shù)新抗生素都是天然抗生素的合成變體。