Insegnamento PREFORMULAZIONE E SISTEMI A RILASCIO MODIFICATO - VEICOLAZIONE E DIREZIONAMENTO DEI FARMACI
| Nome del corso di laurea | Chimica e tecnologia farmaceutiche |
|---|---|
| Codice insegnamento | A003601 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Maurizio Ricci |
| CFU | 13 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 5 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
PREFORMULAZIONE E SISTEMI A RILASCIO MODIFICATO
| Codice | A003602 |
|---|---|
| CFU | 7 |
| Docente responsabile | Maurizio Ricci |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline tecnologiche normative e economico-aziendali |
| Settore | CHIM/09 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Biofarmaceutica e Biodisponibilità; Preformulazione, Stabilità e stabilizzazione chimica e fisica dei medicamenti; Polimeri; Sistemi a rilascio modificato dei farmaci; Reologia; Pharma 4.0 |
| Testi di riferimento | P. Colombo et al., Principi e Tecnologie Farmaceutiche, casa Editrice Ambrosiana, Milano A.T. Florence, D. Attwood, Le basi chimico-fisiche della tecnologia farmaceutica, EdiSES Remington’s Pharmaceutical Sciences Michael E. Aulton, Tecnologie Farmaceutiche Progettazione e allestimento dei medicinali. Edra Editore Argomenti di Tecnologia Farmaceutica (R. Calcinari Edizioni LINT, Trieste) Appunti delle lezioni e slides |
| Obiettivi formativi | Lo scopo del corso è fornire agli studenti la conoscenza delle problematiche riguardanti il percorso che compie il farmaco dall’idea terapeutica alla sua registrazione, per un loro inserimento nella ricerca e nell’industria Farmaceutica. In tale esperienza formulativa multidisciplinare rivestono particolare importanza sia gli studi di preformulazione nello sviluppo del farmaco e i relativi obiettivi quali biodisponibilità, stabilità e sicurezza, sia i nuovi metodi e approcci teorico-pratici per condizionare il rilascio e per veicolare e direzionare i farmaci. Conoscenze/Sapere: Lo studente acquisirà quelle conoscenze e metodologie che gli consentiranno di studiare e ragionare criticamente ed in modo autonomo le problematiche nel campo della tecnologia farmaceutica con particolare riferimento alla preformulazione ed allo sviluppo industriale di forme farmaceutiche tradizionali e a rilascio modificato. Capacità/Saper fare: Il corso mette le basi per lo sviluppo delle capacità di valutazione e scelta dei migliori approcci tecnologici per l’allestimento di forme farmaceutiche innovative e non, rispetto alle caratteristiche del principio attivo e delle finalità terapeutiche. |
| Prerequisiti | Lo studente, al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento, dovrebbe possedere solide conoscenze di matematica, chimica-fisica, fisiologia, farmacologia, chimica generale ed organica nonché nozioni inerenti la chimica dei polimeri. L'insegnamento prevede come propedeuticità aver sostenuto gli esami di Fisica e Chimica fisica ed è consigliabile aver sostenuto anche gli esami di Tecnologia-Socio-economia e legislazione farmaceutica e impianti dell'industria farmaceutica. Ciò rappresenta un prerequisito indispensabile per lo studente al fine di poter capire i vantaggi delle forme farmaceutiche innovative e per avere una migliore e più ampia visione della organizzazione di una azienda farmaceutica e del processo di ricerca e sviluppo. Inoltre trattandosi di un insegnamento che inevitabilmente coinvolge sfere appartenenti a più discipline, lo studente dovrebbe avere una buona panoramica delle discipline seguite negli anni precedenti per poter effettuare rapidi collegamenti necessari per seguire il corso con profitto. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali con ausilio di proiezioni su schermo e eventualmente alla lavagna. Ogni lezione inizia con un breve riassunto dei concetti illustrati nelle lezioni immediatamente precedenti e termina con una breve discussione in aula come verifica dell’apprendimento. Coinvolgimento diretto degli studenti alle tematiche trattate cercando di sviluppare in essi un approccio non solo reattivo, ma anche proattivo ai problemi sottoposti. Alcune dimostrazioni pratiche in aula serviranno per meglio fissare alcuni concetti affrontati teoricamente. Vengono fornite agli studenti le slide usate per la lezione frontale e pubblicazioni. |
| Altre informazioni | Attività didattica integrativa come prevista da programmazione didattica |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame di valutazione si basa essenzialmente su una prova in modo esclusivo orale inerente tutto il programma svolto avendo cura di sottoporre lo studente ad almeno due quesiti per ogni modulo che costituisce il Corso. Uno di tipo conoscitivo finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Questo tipo di prova consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell’allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell’esposizione necessari per affrontare qualsiasi tipo di esposizione dei propri risultati di ricerca in svariati contesti da quello accademico a quello industriale L’altro quesito è di logica che ha come obiettivo capire se lo studente è in grado di effettuare quelle correlazioni necessarie a sviluppare un determinato progetto formulativo in base al tipo di farmaco e alle esigenze terapeutiche. Questo secondo tipo di valutazione a volte viene effettuato mostrando allo studente pubblicazioni inerenti l’argomento sulle quali si appronta la discussione. Ciò è fondamentale per aiutare lo studente ad affrontare un “caso studio” in maniera razionale e costruttiva e lo costringe ad applicare le conoscenze acquisite durante il corso. Inoltre lo studente si abitua ad un tipo di colloquio che alcune industrie farmaceutiche utilizzano nella selezione di candidati |
| Programma esteso | PARTE A Alcuni principi di “farmacocinetica” e aspetti di “Biofarmaceutica” necessari per la comprensione dei parametri di biodisponibilità e scelta della giusta formulazione e via di somministrazione di un farmaco; Approccio allo sviluppo di un medicinale: dall'idea terapeutica alla realizzazione di un prodotto farmaceutico. Studi di preformulazione nello sviluppo del farmaco. Proprietà chimico-fisiche. Principi di fisica farmaceutica e biofarmaceutica. Solubilità, lipofilia, costante di dissociazione, logP. Stato solido: cristalli amorfi e polimorfismo. Diffusione e legge di Fick; velocità di dissoluzione e legge di Noyes Whitney. Stabilità delle formulazioni farmaceutiche: decomposizione chimica dei principi attivi e aspetti cinetici della decomposizione chimica in fase solida ed in soluzione; prove normali di stabilità, prove accelerate di stabilità: metodo isotermico di Garret; Linee Guida ICH Parte B Polimeri nelle formulazioni a rilascio modificato Generalità: definizioni e proprietà, massa molecolare, grado di polimerizzazione e di cristallinità. Classificazione dei polimeri, Polimeri di interesse farmaceutico di origine sintetica e naturale, polimeri naturali modificati. Sistemi a rilascio modificato Logica: cinetiche di rilascio del principio attivo; sistemi reservoir e matriciali Classificazione dei sistemi a rilascio modificato: sistemi controllati dalla diffusione, sistemi controllati chimicamente, sistemi attivati dal solvente, sistemi attivati dal rigonfiamento; disegno di una forma farmaceutica a rilascio prolungato. Sistemi a rilascio modificato per uso orale: Tecnologia DIFFUTAB, sistemi ad unità multipla, Tecnologia Microcaps, Tecnologia Diffucaps, MiniTabs, Sistemi orodispersibili (OTD - Orally Disintegrating Tablets) , Geomatrix, Tecnologia Pennkinetic, Pompe osmotiche elementari e Sistemi OROS push-pull, L-Oros, sistemi gastroritentivi. Cerotti transdermici. Iontoforesi. Reologia: concetti generali, classificazione dei fluidi in base al comportamento reologico e esempi pratici; strumentazioni per la determinazione del comportamento reologico e della viscosità. Pharma 4.0 |
VEICOLAZIONE E DIREZIONAMENTO DEI FARMACI
| Codice | 65013306 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Aurelie Marie Madeleine Schoubben |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline tecnologiche normative e economico-aziendali |
| Settore | CHIM/09 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Concetti generali di DRUG TARGETING e approfondimento dei vari carrier micro- e nanoparticellati da un punto di vista strutturale, formulativo e applicativo. Metodi di analisi della loro proprietà chimico fisiche. |
| Testi di riferimento | P. Colombo et al., Principi e Tecnologie Farmaceutiche, casa Editrice Ambrosiana, Milano A.T. Florence, D. Attwood, Le basi chimico-fisiche della tecnologia farmaceutica, EdiSES Remington’s Pharmaceutical Sciences Michael E. Aulton, Tecnologie Farmaceutiche Progettazione e allestimento dei medicinali. Edra Editore Argomenti di Tecnologia Farmaceutica (R. Calcinari Edizioni LINT, Trieste) Appunti delle lezioni e slides |
| Obiettivi formativi | Lo scopo del corso è fornire agli studenti la conoscenza delle problematiche riguardanti il concetto del direzionamento sito-specifico dei farmaci al fine di individuare i vantaggi e i limiti offerti dai vari carriers. In tale esperienza formulativa multidisciplinare rivestono particolare importanza sia gli studi di preformulazione nello sviluppo del farmaco e i relativi obiettivi quali biodisponibilità, stabilità e sicurezza, sia i nuovi metodi e approcci teorico-pratici per condizionare il rilascio e per veicolare e direzionare i farmaci. Conoscenze/Sapere: Lo studente acquisirà quelle conoscenze e metodologie che gli consentiranno di studiare e ragionare criticamente ed in modo autonomo le problematiche nel campo della tecnologia farmaceutica con particolare riferimento alla formulazione ed allo sviluppo industriale di forme farmaceutiche non tradizionali e a rilascio modificato sito specifiche. Capacità/Saper fare: Il corso mette le basi per lo sviluppo delle capacità di valutazione e scelta dei migliori approcci tecnologici per l’allestimento di forme farmaceutiche innovative, rispetto alle caratteristiche del principio attivo e delle finalità terapeutiche. |
| Prerequisiti | Lo studente, al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento, dovrebbe possedere solide conoscenze di matematica, chimica-fisica, fisiologia, farmacologia, chimica generale ed organica nonché nozioni inerenti la chimica dei polimeri. L'insegnamento prevede come propedeuticità aver sostenuto gli esami di Fisica con elementi di infornatica e Chimica fisica. Inoltre trattandosi di un insegnamento che inevitabilmente coinvolge sfere appartenenti a più discipline, lo studente dovrebbe avere una buona panoramica delle discipline seguite negli anni precedenti per poter effettuare rapidi collegamenti necessari per seguire il corso con profitto. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali con ausilio di proiezioni su schermo e eventualmente alla lavagna. Ogni lezione inizia con un breve riassunto dei concetti illustrati nelle lezioni immediatamente precedenti e termina con una breve discussione in aula come verifica dell’apprendimento. Coinvolgimento diretto degli studenti alle tematiche trattate cercando di sviluppare in essi un approccio non solo reattivo, ma anche proattivo ai problemi sottoposti. Esercitazioni in laboratorio sulle metodiche di preparazione di carrier micro- e nano-particellari e la loro caratterizzazione. Vengono fornite agli studenti le slide usate per la lezione frontale e pubblicazioni. |
| Altre informazioni | Attività didattica integrativa come prevista da programmazione didattica |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame di valutazione si basa su una prova in modo esclusivo orale inerente tutto il programma svolto avendo cura di sottoporre lo studente ad almeno due quesiti per ogni modulo che costituisce il Corso. Uno di tipo conoscitivo finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Questo tipo di prova consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell’allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell’esposizione necessari per affrontare qualsiasi tipo di esposizione dei propri risultati di ricerca in svariati contesti da quello accademico a quello industriale. |
| Programma esteso | Introduzione al corso: razionale del drug targeting. Processi biologici coinvolti nel destino dei carrier in vivo. La peghilazione: meccanismo e proprietà del PEG. I diversi schemi di drug targeting. I liposomi: definizione e composizione, i fosfolipidi: struttura, proprietà, comportamento termotropico del doppio strato fosfolipidico e importanza della temperatura di transizione principale, influenza del tipo di fosfolipide sulla temperatura di transizione principale, effetto del colesterolo sulla fluidità del doppio strato fosfolipidico. Classificazione dei liposomi a seconda delle dimensioni e del numero di lamelle, caratteristiche dei MLV, LUV e SUV, metodi di preparazione dei liposomi: il thin layer evaporation e il REV (reverse phase evaporation vesicle), utilizzo dell'estrusione e dell'omogeneizzazione ad alta pressione. Metodi di caricamento dei liposomi: freeze-thawing e caricamento remoto mediato da gradiente. Controlli di qualità sulle formulazioni liposomiali, metodi di purificazione dei liposomi. Applicazioni dei liposomi: aiuto formulativo, diagnosi e veicolazione di farmaci. Vie di somministrazione dei liposomi:la via orale. Applicazioni topiche dei liposomi:applicazione oculare e dermica. Somministrazione endovenosa dei liposomi: liposomi convenzionali, liposomi SUV, liposomi peghilati, immunoliposomi, AmBisome, Formulazioni liposomiali antitumorali in commercio: confronto. Strategie che sfruttano l'ipertermia combinata all'utilizzo dei liposomi. Le nanoparticelle polimeriche: definizione e strutture delle nanoparticelle, le varie vie di somministrazione delle nanoparticelle polimeriche: importanza della via orale e dell'assorbimento al livello delle placche del Peyer. Polimeri usati per la preparazione delle nanoparticelle: importanza della biodegradazione e della bioerosione e della loro influenza sulla tossicità delle nanoparticelle polimeriche. Metodi di preparazione delle nanoparticelle polimeriche: da polimeri preformati o da monomeri. Metodi di preparazione da polimeri preformati: emulsione acqua in olio o coacervazione per polimeri idrosolubili, emulsione olio in acqua (spontanea o meno) ed evaporazione del solvente. Metodi di preparazione da monomeri: polimerizzazione in soluzione ed in emulsione (alchilmetacrilati e alchilcianoacrilati). Vantaggi e svantaggi dei vari metodi di preparazione e caricamento dei principi attivi. I fluidi supercritici nella preparazione di particelle polimeriche. Applicazioni delle nanoparticelle polimeriche. Caratterizzazione delle nanoparticelle polimeriche. Introduzione sulle SLN: vantaggi rispetto agli altri carrier colloidali. Materie prime usate per la loro preparazione e metodo dell'omogeneizzazione a caldo ed a freddo per la preparazione delle SLN. Utilizzo della sonda ad ultrasuoni in alternativa all'omogeneizzatore. SLN: i fusi super-raffreddati, il polimorfismo dei lipidi, la forma delle SLN ed il fenomeno di gelificazione. I carriers alternativi: NLC (nanostructured lipid carriers) e LDC (lipid drug conjugate) per aumentare il caricamento in farmaco e la stabilità di quest'ultimo. Applicazioni delle SLN: applicazioni cutanee di formulazioni ad uso cosmetico (adesività e occlusione con effetto idratante, veicolazione di principi attivi cosmetici, formulazioni immesse sul mercato) ed a uso farmaceutico (strategia che prevede l'utilizzo di NLC piuttosto che di SLN, perché e come funziona). SLN: uso orale e assorbimento linfatico, uso parenterale. I dendrimeri: biomateriali nanoparticolati, definizione, descrizione, metodi di sintesi convenzionali, sintesi divergente e convergente, localizzazione del principio attivo nel dendrimero (cavità, flessibilità dei rami). Nuove strategie per la sintesi dei dendrimeri. Applicazione dei dendrimeri: nanocarrier, nanoscaffold e nanodrug. Biocompatibilità e tossicità dei dendrimeri. Il direzionamento dei farmaci al colon: breve descrizione e patologie che colpiscono il colon, la strategia del profarmaco per la veicolazione specifica al colon (legami azo, glucosidici, amidico-aminoacido, ciclodestrinici, polimerici). Utilizzo di polimeri pH sensibili per la veicolazione dei farmaci al colon-descrizione, proprietà e applicazioni degli Eudragit. La veicolazione polmonare di peptidi e proteine: potenzialità della somministrazione polmonare, anatomia delle vie aeree e meccanismi di difesa, meccanismi di deposizione delle particelle e caratteristiche necessarie che devono possedere tali particelle. Applicazioni per una terapia locale o sistemica: soluzione e polvere del farmaco (strategia del lattosio come carrier). La tecnologia farmaceutica nella veicolazione polmonare: liposomi, grandi particelle porose, microparticelle polimeriche biodegradabili. Le nanoparticelle polimeriche e solide lipidiche per la veicolazione di farmaci al cervello. Anatomia e caratteristiche della barriera ematoencefalica, possibili meccanismi di trasporto delle nanoparticelle nel sistema nervoso centrale. Confronto tra le nanoparticelle polimeriche e le nanoparticelle solide lipidiche per la potenziale veicolazione di farmaci al sistema nervoso centrale: metodo di preparazione, degradazione e tossicità, effetto del surfattante, caricamento in farmaco. Laboratori didattici: Preparazione di liposomi MLV con il metodo Thin Layer Evaporation utilizzando la DPPC. Analisi dimensionali delle MLV ottenute con la tecnica SPOS- utilizzo dello strumento Accusizer Particle Sizing System, Preparazione di nanoparticelle di albumina con il metodo della coacervazione di fase e reticolazione termica, analisi dimensionale delle NP di albumina preparate con la tecnica della coacervazione di fase. Preparazione di liposomi contenenti il colorante rosso alizarina con il metodo dell'etanolo injection. Dialisi dei liposomi preparati per solvente injection e analisi Uv-vis del dializzato per la determinazione dell'efficienza di incapsulamento dei liposomi. Acyclovir loaded oil entrapped calcium alginate beads: ionotropic gelation method. Preparation of Eudragit nanoparticles loaded with acyclovir, dimensional analysis and freezer-drying. Studio di rilascio in vitro dell'aciclovir dalle nanoparticelle di Eudragit e analisi allo spettrofotometro UV-Vis per determinare la concentrazione. Preparazione di idrogel con CMC e ialuronato di sodio. |
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