Obiettivi formativi
L’insegnamento si pone l’obiettivo di fornire allo studente la conoscenza e la comprensione delle metodologie chimiche e delle tecniche strumentali impiegate nell’identificazione qualitativa, nel dosaggio quantitativo e nelle determinazioni di purezza dei farmaci. Il corso ha anche lo scopo di fornire allo studente la capacità di utilizzare le conoscenze e la comprensione acquisita nella risoluzione di problematiche sperimentali attraverso esercitazioni individuali in laboratorio. Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare conoscenze e capacità di comprensione in relazione a: a) Norme di sicurezza nel laboratorio chimico-farmaceutico; b) Protocolli sperimentali per l’identificazione qualitativa di un composto incognito inorganico, organico o metallo-organico in base alla reattività di base, dei gruppi funzionali e all’analisi delle proprietà chimico-fisiche e spettrali; c) messa a punto di procedure di estrazione e dosaggio quantitativo di un farmaco in miscela o in matrice; d) metodiche sperimentali per la determinazione di proprietà chimico-fisiche di interesse farmaceutico; d) Principali tecniche spettroscopiche, con annessa strumentazione ed applicazioni all’identificazione quali-quantitativa dei principi attivi di interesse farmaceutico. Lo studente dovrà essere in grado di applicare la conoscenza e la comprensione acquisite attraverso l’identificazione qualitativa di sostanze incognite di interesse farmaceutico mediante valutazione della reattività di base e dei gruppi funzionali in esso presenti, l’estrazione ed il dosaggio quantitativo di principi attivi in forme farmaceutiche finite, la determinazione sperimentale di proprietà chimico-fisiche e spettrali di sostanze incognite.
Prerequisiti
Conoscenze di Chimica Organica e Chimica Analitica
Contenuti dell'insegnamento
Formazione specifica in materia di rischio chimico nel laboratorio di analisi dei farmaci: sicurezza e prevenzione in laboratorio (dispositivi di protezione collettiva, dispositivi di protezione individuale, schede di sicurezza); definizioni e classificazioni delle sostanze chimiche; rischio chimico e misure di prevenzione e protezione; gestione dei rifiuti.
Caratteri organolettici di sostanze di impiego farmaceutico. Solubilità e sue espressioni. Metodi di purificazione. Determinazione delle costanti chimico-fisiche. Analisi elementare qualitativa e quantitativa. Analisi organica funzionale qualitativa e quantitativa. Riconoscimento dei composti iscritti nella Farmacopea Europea. Saggi Limite. Spettroscopia UV-Visibile ed IR: strumentazione, applicazioni all’analisi farmaceutica quali-quantitativa. Spettrometria di
massa: sorgenti ioniche; Analizzatori; Applicazioni in campo
farmaceutico.
Tecniche cromatografiche. Strumentazione. Teoria di separazione
cromatografica. Convalida del metodo analitico: linearità, accuratezza,
precisione, riproducibilità, limite di rilevazione e di quantificazione. Linee
guida. Analisi delle impurezze.
Esercitazioni Pratiche: Analisi qualitativa organica secondo le procedure
descritte in Farmacopea Europea (Ultima Edizione). Dosaggi quantitativi di
principi attivi mediante spettroscopia UV-VIS. Determinazione
sperimentale di proprietà chimico-fisiche (pKa).
Programma esteso
Formazione specifica in materia di rischio chimico nel laboratorio di analisi dei farmaci: sicurezza e prevenzione in laboratorio (dispositivi di protezione collettiva, dispositivi di protezione individuale, schede di sicurezza); definizioni e classificazioni delle sostanze chimiche; rischio chimico e misure di prevenzione e protezione; gestione dei rifiuti. Caratteri organolettici di sostanze di impiego farmaceutico: stato fisico, colore, odore. Solubilità e sue espressioni. Tipi di solventi: polarità, legame idrogeno, forze di Van der Waals. Relazioni struttura-solubilità; relazioni solubilità-carattere acido e basico. Stato liquido: punto di ebollizione, estrazione in corrente di vapore, legge di Raoult, diagrammi liquido-vapore. Stato solido: solidi cristallini ed amorfi, punto di fusione, effetto delle impurezze sul punto di fusione.
Cristallizzazione come metodo di purificazione: diagrammi di stato,
miscele eutettiche. Polimorfismo.
Trattamento del campione. Estrazione con solvente: estrazione
liquido/solido, liquido/liquido, coefficiente di ripartizione, estrazione
singola e multipla. Variabili che influenzano la resa di estrazione.
Applicazioni a formulazioni farmaceutiche e ad associazioni di farmaci.
Determinazione delle costanti fisiche. Indice di rifrazione: misura
sperimentale, analisi qualitativa e quantitativa di sostanze liquide di
interesse farmaceutico. Potere rotatorio specifico: determinazione
sperimentale; polarimetro. Purezza ottica di farmaci chirali. Densità.
Calcolo della densità relativa e assoluta.
Analisi elementare qualitativa e quantitativa: comportamento alla
combustione; riconoscimento degli eteroatomi. Analisi organica
funzionale qualitativa e quantitativa. Preparazione di derivati funzionali.
Profilo analitico di alcune classi di farmaci. Riconoscimento dei composti
iscritti nella Farmacopea Europea. Saggi Limite.
Spettroscopia di assorbimento molecolare. Spettroscopia UV-Visibile.
Strumentazione. Analisi qualitativa: correlazione tra spettro UV e
struttura chimica. Riconoscimento dei principali cromofori semplici e
coniugati; effetto del pH e del solvente. Analisi quantitativa: legge di
Lambert Beer; costruzione della retta di calibrazione. Spettroscopia IR:
strumentazione, applicazioni all’analisi farmaceutica, riconoscimento dei
principali gruppi funzionali dei farmaci.
Spettrometria di massa: sorgenti ioniche (EI, CI, FAB, ESI, APCI, MALDI);
Analizzatori (settore magnetico, quadrupolo, ToF, trappola ionica 3D e
lineare); Rivelatori; Accoppiamento con GC e LC. Applicazioni della
spettrometria di massa in campo farmaceutico.
Tecniche cromatografiche. Classificazione dei principali metodi
cromatografici: gas cromatografia e cromatografia liquida.
Strumentazione. Teoria di separazione cromatografia: tempo di
ritenzione, efficienza, selettività, fattore di capacità, risoluzione.
Equazione di Van Deemter. Tecniche di separazione cromatografica:
liquido/liquido di ripartizione, liquido/solido di adsorbimento: TLC, HPLC,
GC. Rivelatori per HPLC (UV-Vis, UV-Vis a fotodiodi, fluorimetrico,
elettrochimico, spettrometro di massa) e Gas cromatografia (FID,
conducibilità termica, cattura di elettroni, spettrometro di massa).
Convalida del metodo analitico: linearità, accuratezza, precisione,
riproducibilità, limite di rilevazione e di quantificazione.
Bibliografia
A. CARTA, M.G. MAMOLO: “Analisi Farmaceutica Qualitativa” – EdiSES,
Napoli
V. CAVRINI, V. ANDRISANO: “Analisi Farmaceutica” – Esculapio, Bologna.
F.CHIMENTI: “Identificazione sistematica di composti organici” – Grasso,
Bologna.
D.A. SKOOG, J.J.LEARY: “Chimica Analitica Strumentale” – EdiSES, Napoli.
F. SAVELLI, O. BRUNO: “Analisi Chimico Farmaceutica” – PICCIN, Padova
R.M. SILVERSTEIN, F.X. WEBSTER: "Identificazione spettroscopica di
composti organici" - Ambrosiana Editrice, Milano.
A. VOGEL: “Chimica Organica Pratica” – Ambrosiana Editrice, Milano.
D. SICA, F. ZOLLO: "Chimica dei composti eterociclici farmacologicamente
attivi" - PICCIN, Padova
EUROPEAN PHARMACOPEIA, Last available Edition.
Metodi didattici
Durante le lezioni verranno discusse problematiche generali connesse alle metodologie chimiche e alle tecniche sperimentali impiegate nell’analisi farmaceutica quali-quantitativa. Il corso sarà affiancato da esercitazioni di laboratorio. Le esercitazioni saranno individuali e pratiche ed avranno lo scopo di fornire a ciascun studente la possibilità di potersi misurare nella risoluzione di problemi sperimentali connessi alle tematiche del corso. Le attività pratiche saranno programmate in modo che lo studente possa in autonomia adoperarsi per la risoluzione dei problemi chimici precedentemente esposti durante le lezioni teoriche.
Modalità verifica apprendimento
L’accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso prevede una verifica pratica individuale in laboratorio effettuata al termine del corso ed un esame scritto. Mediante la prova pratica individuale si accerterà se lo studente ha raggiunto l’obiettivo di applicare le conoscenze acquisite nella identificazione qualitativa di sostanze incognite di interesse farmaceutico secondo le modalità descritte in Farmacopea Europea. Mediante l’esame scritto, lo studente dovrà dimostrare di avere raggiunto l’obiettivo della conoscenza e della comprensione dei contenuti del corso. In particolare, nel voto finale, espresso in trentesimi, si terrà conto della capacità dello studente di riportare e/o bilanciare correttamente le reazioni chimiche organiche o di ossido-riduzione (fino a un massimo di 8 punti su 30); di avere compreso e di saper esporre correttamente la reattività qualitativa dei gruppi funzionali e le principali reazioni dei farmaci iscritti in Farmacopea Europea selezionati nell’ambito del corso (fino a un massimo di 8 punti su 30); di saper integrare informazioni sulla reattività qualitativa, le proprietà spettrali e cromatografiche di un farmaco incognito al fine della identificazione (fino a un massimo di 8 punti su 30); di saper esporre correttamente nozioni relative all’impiego di tecniche spettroscopiche e cromatografiche nell’analisi farmaceutica con particolare riferimento alla strumentazione associata (fino a un massimo di 6 punti su 30). Alla definizione del voto finale concorrerà inoltre la valutazione (in trentesimi) del quaderno di laboratorio compilato durante il corso.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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