Do ponto de vista farmacêutico, as penicilinas em si não são alergénicos comuns; são as impurezas produzidas durante a síntese e produção de penicilinas (tiazóis de penicilina, enolatos de penicilina, aminas de penicilina e outros polímeros) que causam alergia nos doentes. De acordo com a investigação actual, as reacções alérgicas à penicilina são semelhantes às reacções alérgicas a outros medicamentos, na medida em que são o resultado de semi-antigénios que entram no corpo e se ligam às proteínas dos tecidos do corpo para formar antigénios completos, estimulando assim uma resposta imunitária no corpo. O que é a substância alergénica nas reacções alérgicas à penicilina? Em estudos de reacções alérgicas à penicilina, verificou-se que as moléculas de penicilina são rapidamente rearranjadas em soluções aquosas com pH 7,5 em ácido enólico de penicilina, que é depois decomposto em ácido tiazólico de penicilina. Este ácido tiazólico de penicilina pode ligar-se à gama-globulina e à albumina nos tecidos humanos para formar a proteína tiazol da penicilina. Esta proteína tiazol da penicilina é a principal substância alergénica que provoca reacções alérgicas à penicilina. Os anticorpos do tiazol da penicilina podem ser medidos no soro de doentes que acabaram de ter uma reacção alérgica, o que confirma o importante papel da proteína do tiazol da penicilina na formação de uma reacção alérgica. A proteína tiazol da penicilina não se forma apenas no corpo humano, mas também durante a produção ou armazenamento da penicilina, especialmente quando a pureza da própria solução de penicilina refinada pode conter a proteína tiazol da penicilina ou conter mais impurezas, e a injecção desta solução de penicilina pode causar directamente uma reacção alérgica à penicilina, ou mesmo anafilaxia.