Proprietà dello stato solido importanti per lo sviluppo del farmaco. Tecniche termoanalitiche, diffrattometria ai raggi X e altri metodi di indagine dello stato solido. Diffusione e dissoluzione. Principi di biofarmaceutica e farmacocinetica. Studi di preformulazione. Studi di stabilità. Sistemi terapeutici a rilascio modificato e/o sito-specifico per le diverse vie di somministrazioen. Polimeri di interesse farmaceutico. Biotecnologie nella preparazione, rilascio e direzionamento di farmaci.
THE THEORY AND PRACTICE OF INDUSTRIAL PHARMACY, Lachman, Lieberman, Kanic, Lea & Febiger Eds., Philadelphia (Preformulazione (cap. 8)
Biofarmaceutica (cap. 9); Forme a rilascio modificato (Cap. 14)
BIOFARMACEUTICA E FARMACOCINETICA, Shargel, Ed. Masson
REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES (Soluzioni e solubilità (cap. 16); Cinetica (cap. 18); Farmacocinetica (Cap. 36); Preformulazione (cap. 75)
Stabilità di prodotti farmaceutici (cap. 81); Forme a rilascio modificato (Cap. 91
Obiettivi Formativi
Lo scopo del corso è lo studio delle caratteristiche del principio attivo e degli eccipienti che lo accompagnano nelle varie forme farmaceutiche, al fine di ottimizzare e modulare la risposta terapeutica del preparato stesso. Vengono fornite le basi metodologiche e le conoscenze necessarie per la soluzione dei problemi chimico-fisici e tecnologici alla base sia della trasformazione di un principio attivo in medicamento composto sia del miglioramento delle proprietà biofarmaceutiche, dello sviluppo dell’appropriata formulazione, del condizionamento del rilascio e del direzionamento al sito di azione del principio attivo stesso.
Prerequisiti
vedi piano di studi
Metodi Didattici
Il corso consta di una serie di lezioni teoriche frontali, oltre che di una serie di esercitazioni teoriche in aula e esercitazioni pratiche di gruppo in laboratorio.
Altre Informazioni
Ricevimento studenti tutti i giorni, previo appuntamento.
All’inizio del corso vengono forniti agli studenti files con le slides degli argomenti che saranno via via trattati; tale materiale, integrato dagli appunti presi direttamente durante le lezioni, è del tutto sufficiente per la preparazione dell’esame. Vengono inoltre consigliati alcuni testi che gli studenti possono consultare se desiderano approfondire specifici argomenti
Modalità di verifica apprendimento
Prova finale consistente in un esame orale volto ad accertare la conoscenza degli argomenti trattati durante il corso. Le date degli appelli sono riportate sul sito web del Corso di Laurea. La prenotazione per sostenere la prova orale avviene tramite iscrizione online
Programma del corso
Dall'idea terapeutica alla realizzazione di un prodotto farmaceutico: Problematiche connesse con lo sviluppo di un farmaco dalla sua scoperta fino alla registrazione della specialità medicinale.
Proprietà dello stato solido importanti per lo sviluppo di un farmaco: Stato amorfo e cristallino: habitus e struttura interna (cella elementare, sistemi cristallini); polimorfismo: aspetti strutturali e termodinamici, enantiotropia e monotropia; pseudopolimorfismo; stato solido e relazioni con solubilità, dissoluzione e assorbimento dei farmaci.
Tecniche termoanalitiche nell’indagine dello stato solido dei farmaci: Principi della TGA, EGA, DTA, DSC (a flusso di calore e a compensazione di potenza), HSM e TMA. Applicazioni: caratterizzazione di materie prime (fusione, desolvatazione, transizioni polimorfe, decomposizione), studi di sistemi binari, diagrammi di fase, studi di compatibilità, di stabilità, sviluppo di forme galeniche, controllo di forme finite.
La diffrattometria con i raggi X nell’indagine dello stato solido dei farmaci: Caratteristiche e diffrazione dei raggi X (legge di Bragg); metodo delle polveri e caratterizzazione di sostanze amorfe e cristalline nell’analisi quali e quantitativa di miscele. Analisi su cristallo singolo e struttura cristallina.
Altri metodi di indagine dello stato solido: Applicazioni della spettroscopia FTIR e NIR.
Diffusione e dissoluzione di farmaci: Trasporto di massa attraverso membrane e barriere naturali e artificiali; coefficienti di diffusione e di permeabilità; applicazioni della I e della II legge di Fick; diffusione da soluzioni, sospensioni, matrici, geli o pomate (equazioni di Higuchi). Solubilità: determinazione e fattori che la influenzano. Velocità di dissoluzione; modelli cinetici; leggi di Noyes-Whitney e di Nernst-Brunner; “sink conditions"; velocità di dissoluzione intrinseca (metodo di Wood) e di sistemi particellari (equazione di Hixson-Crowell). Fattori correlati alle proprietà fisico-chimiche del farmaco, alla forma farmaceutica ed ai parametri del test che possono influenzare la velocità di dissoluzione. Apparecchi ufficiali (U.S.P., F.U.I) e non ufficiali per i test di dissoluzione.
Studi di preformulazione nello sviluppo di un farmaco: Valutazione e ottimizzazione della molecola del farmaco. Caratterizzazione "in bulk”. Approcci per migliorare le caratteristiche di solubilità di farmaci scarsamente idrosolubili: a) metodi di intervento sulla molecola del farmaco; b) modifiche dello stato solido del farmaco; c) dispersioni solide; d) altri metodi; e) complessazione; complessi con ciclodestrine. Caratteristiche molecolari di ciclodestrine naturali e derivate, aspetti termodinamici dell’interazione con i farmaci in soluzione acquosa e allo stato solido; altri impieghi delle ciclodestrine.
Principi di biofarmaceutica e farmacocinetica: Vari tipi di equivalenza delle forme farmaceutiche; bioequivalenza. Biodisponibilità assoluta e relativa; fattori biologici, chimico-fisici e tecnologici che la influenzano, in relazione al tipo di forma farmaceutica. Valutazione della biodisponibilità e metodi di studio in vitro (test di assorbimento simulato). Classificazione secondo BCS (metodo di Amidon). Correlazioni vivo-vitro. Curve livello plasmatico-tempo. Modelli farmacocinetici. Parametri farmacocinetici. Calcolo della dose in formulazioni a rilascio modificato.
Principi di cinetica chimica e studi di stabilità dei farmaci: Tipi di stabilità e fattori che la influenzano. Velocità e ordine di reazione, equazioni cinetiche, half-life e shelf-life. Equazione di Arrhenius, energia di attivazione, test accelerati di stabilità isotermici e non isotermici. Statistica nella previsione della shelf-life di forme farmaceutiche solide. Approcci per la stabilizzazione dei farmaci nei confronti delle principali reazioni di decomposizione. Requisiti di stabilità e problemi di stabilità fisica di varie forme galeniche.
Sistemi terapeutici a rilascio modificato e/o sito-specifico: Definizioni e terminologia. Principali meccanismi di controllo del rilascio del farmaco. Metodi e approcci per ottenere il rilascio modificato. Classificazione in base al meccanismo di rilascio del farmaco. Forme farmaceutiche solide orali (sistemi reservoir-membrana; a matrice; a scambio ionico; osmotici; profarmaci) e parenterali (iniezioni intramuscolo; impianti sottocutanei, intravaginali, intrauterini, intraoculari; sistemi transdermici; polveri nasali). Sistemi "right time". Metodi per ritardare il transito gastrointestinale. Rilascio colonico. Sistemi a rilascio direzionato: vettori microparticellari (microsfere, microcapsule, microaggregati), nanoparticellari (liposomi, niosomi, nanocapsule, nanosfere) e con elemento di ricognizione cellulare (anticorpi monoclonali; immunotossine).
Applicazioni di metodi biotecnologici nella preparazione, rilascio e direzionamento di farmaci
Materiali polimerici di impiego e di interesse farmaceutico: Pesi molecolari medi e grado di sostituzione; interazioni polimero-acqua e proprietà delle soluzioni acquose; struttura, grado di cristallinità, transizione vetrosa, e proprietà meccaniche (legge di Hooke, curve stress-strain) dei polimeri allo stato solido. Polimeri in U.S.P. e F.U.I.; applicazioni in campo farmaceutico.