appunti analisi 1

Lezione 1

Nel campo farmaceutico si sa quali sono i suoi componenti e si sa quali sono le impurezze che possono essere presenti in un farmaco. Quindi la maggior parte delle analisi non è un'analisi qualitativa ma è un'analisi quantitativa.

Analisi chimica quantitativa e qualitativa

Per distinguere tra analisi chimica quantitativa e qualitativa si usano due termini:

• Quando si parla di analisi di un composto si intende l'analisi qualitativa, quindi identificazione dei componenti di un determinato campione.
• Quando si parla di determinazione di un composto si intende l’analisi quantitativa, cioè andare a determinare la quantità di uno o più componenti presenti nella sostanza.

Fasi tipiche dell'analisi

Ci sono tante fasi che precedono la determinazione vera e propria che, sono molto più importanti della determinazione vera e propria perché, se non si eseguono correttamente tutte le operazioni preliminari, i risultati delle analisi non saranno significativi. In altre parole saranno sbagliati!

1. Primo stadio: Io so che ho un campione che ha una determinata origine e una determinata composizione, devo scegliere la metodica analitica più appropriata per determinare la quantità di uno o più componenti di questo campione. Questo come si fa? Si consultano i testi di riferimento. Per i medicinali il testo di riferimento è la farmacopea/e o altri codici che specificano la metodica analitica da utilizzare per la determinazione quantitativa di un determinato componente, di un determinato campione e, se questo non basta, si va a cercare nella letteratura (quindi articoli scientifici che trattano di metodiche analitiche).
2. Altra fase: Una volta scelta la metodica analitica, bisogna ottenere un piccolo campione che sia omogeneo e rappresentativo di tutto il campione d'esame.
3. Dopodiché, bisogna preparare il campione d'analisi: normalmente devo mandare in soluzione i componenti da analizzare, miscelare ed eliminare gli eventuali componenti che potrebbero dare fastidio.
4. È necessario determinare tutti quei componenti che possono interferire con l'analisi del mio campione. Come si fa a determinare questi componenti? Ad esempio:
   • Lo si può far precipitare mentre gli altri componenti si fanno rimanere in soluzione o viceversa.
   • Oppure si possono utilizzare determinati solventi che portano in soluzione quello che ci interessa oppure quello che ci disturba.
5. Si deve, poi, prelevare una quantità della soluzione con opportuni strumenti.
6. Una volta fatte tutte queste operazioni si può fare la determinazione vera e propria.
7. Fare i calcoli per ottenere un risultato.
8. Stimare l'attendibilità di questo risultato.

Errore

Si può determinare l'errore assoluto e l'errore relativo. Questo errore non è altro che, il grado di lontananza tra il risultato sperimentale di una determinata analisi e il valore vero (entità astratta).

Accuratezza

Più importante è l'accuratezza, e questa deriva dalla metodica analitica scelta, ed è il grado di accordo tra il valore vero e il risultato ottenuto da una determinata analisi.

Precisione

Altro parametro importante per la valutazione del risultato ottenuto da una determinata analisi è la precisione. È la riproducibilità del risultato dell'analisi perché, una determinazione non si fa una sola volta ma bisogna ripeterla più volte per avere una valutazione della precisione del metodo analitico (piuttosto che dell’errore).

Metodi analitici

Che metodi analitici si possono utilizzare?

• I metodi chimici che, come dice la parola stessa, utilizzano una qualsiasi relazione chimica che, avviene solitamente tra due specie chimiche:
  • Analita è la specie da determinare.
  • Altro reattivo di cui noi conosciamo la concentrazione.
• I metodi chimico-fisici, in cui si affiancano una reazione chimica e la determinazione di una caratteristica fisica dell'analita. In realtà questa distinzione non è mai così netta. Molto spesso, anche per effettuare delle analisi con metodi chimico-fisici, è necessario sottoporre il campione e l’analita a una reazione chimica.

Qualsiasi sia il metodo chimico di analisi, si può descrivere con questa semplice reazione, dove abbiamo:

• Analita e reattivo che reagiscono tra di loro in rapporti stechiometrici definiti, facciamo quell’operazione scelta del metodo analitico che abbiamo visto prima, non possono reagire “a caso” ma secondo rapporti stechiometrici ben definiti.

Nei metodi chimici d'analisi, questa reazione chimica generale si può usare in svariati modi. Per determinare la quantità x dell’analita, si può andare a misurare esattamente la quantità stechiometrica di reagente con cui reagisce e, da lì, andare a risalire alla quantità x di analita oppure si può andare a determinare, misurare (ad esempio, pesando) la quantità di prodotto che si forma.

Questo dipende dal metodo analitico. Posso andare a determinare la quantità di reattivo, la quantità di prodotto e da questi risalire alla quantità di analita. A seconda del metodo utilizzato, posso avere:

• Analisi gravimetrica in cui si va a determinare (pesandolo) la quantità del prodotto e da questa quantità si risale alla quantità di analita.
• Analisi volumetrica (analisi quantitativa più usata) si risale alla quantità x dell’analita in base alla quantità di reagente necessaria per reagire con tutto l'analita. Quindi non andiamo a considerare la quantità di prodotto che si forma.

Metodi chimico-fisici

Oltre ai metodi chimici che vi ho riassunto, ci sono anche i metodi fisici o meglio chimico-fisici. Perché? Perché spesso, il metodo fisico viene affiancato da una reazione chimica. Quello più frequente è la determinazione della quantità dell'analita andando ad estrarne una sua proprietà fisica, ad esempio, l’assorbimento nel visibile o dell'ultravioletto che è correlata alla concentrazione della soluzione.

Alcuni analiti sono di per sé stessi colorati, quindi assorbono nel visibile oppure assorbono nell’UV. Alcuni analiti non hanno queste proprietà e perciò vengono trasformati chimicamente in un loro prodotto (che in realtà si chiama derivato) che ha la capacità di assorbire la radiazione nel visibile o nell'ultravioletto.

Facciamo un esempio:

• Le soluzioni di ioni manganese sono incolori, invece il manganese nel suo stato di massima ossidazione è colorato e dà soluzioni viola (che utilizzeremmo). L’intensità della colorazione è direttamente correlata alla concentrazione della soluzione. Utilizzando uno spettrofotometro si può risalire alla concentrazione. Il manganese sotto forma di permanganato, però, non è diffuso in natura. È molto più comune lo ione manganese. Lo ione manganese, però, non assorbe nel visibile e non assorbe nell’ultravioletto. Per usare un metodo fisico, bisogna trasformarlo: ad esempio, lo si ossida in permanganato in modo da avere un derivato del manganese che sia colorato, e quindi possa essere determinato.

Metodi di analisi chimico-fisici

I metodi di analisi chimico-fisici sono tanti e sono quasi tutti metodi strumentali. Si dividono anch'essi in due grandi famiglie. Quando sarete laureati, sarà molto difficile che siate voi ad eseguire l’analisi in quanto viene eseguita dal tecnico. Il laureato deve controllare che il risultato sia compatibile, controllare che l’operatore abbia svolto la determinazione nella maniera opportuna in modo che il risultato sia attendibile.

Chi risponde del risultato di quell’analisi? L’operatore o il laureato che controlla? Il laureato. La responsabilità del dosaggio di un medicinale la ha il farmacista anche se l’ha eseguita il tecnico. Il chimico che è addetto all’acquedotto di Cagliari e dice: “l’acqua è potabile”, si sta prendendo la responsabilità e non può mica dire: “lo strumento mi ha detto che andava bene”. Bisogna verificarlo!

Se io passo in laboratorio a vedere le vostre postazioni e vi chiedo il risultato che avete ottenuto, quello che non voglio sentire è: “la calcolatrice mi ha detto”. La calcolatrice non parla! La calcolatrice è stupida, siete voi ad essere intelligenti e dovete controllarla.

In laboratorio farete qualche esercitazione sul controllo, con la buretta per impratichirvi. Perché? Perché anche con i metodi strumentali, la cosa essenziale è: saper preparare il campione, saper preparare una soluzione esattamente misurata di quel campione. Lo strumento, se non sapete fare queste operazioni nel modo corretto, vi darà dei risultati non validi. Quei risultati possono inficiare la vita di altre persone. Quindi, adesso in laboratorio non succede niente, ma quando lavorerete avrete delle responsabilità su altri individui. Non bisogna fidarsi degli strumenti, sono macchine. Le macchine prendono ordini dall’uomo, non viceversa!

Metodi di analisi chimico-fisici

• Metodi elettroanalitici: che sono legati tutti alla misura delle variazioni elettriche: potenziale, conducibilità della corrente elettrica, coulombometria.
• Metodi spettroscopici: assorbimento nel visibile e nell’infrarosso, spettri vibrazionali (NMR, spettroscopia atomica, etc.).
• Altri metodi: come la polarimetria (che serve per misurare il potere rotatorio delle sostanze otticamente attive, quelle che hanno dei centri chirali) e spettrometria di massa.

Analisi dei medicinali

Il corso si chiama analisi dei medicinali e cosa sono questi medicinali? Parleremo ora di questo. Durante il corso non vedremmo soltanto l’analisi dei medicinali ma vedremmo l’analisi di composti di interesse farmaceutico.

Analisi dei composti di interesse farmaceutico

A cosa serve l'analisi dei composti di interesse farmaceutico? Vi ho fatto l’esempio del controllo delle materie prime che sia in farmacia o in una grande industria farmaceutica, vi ho fatto l’esempio del controllo durante la produzione, il controllo va fatto sia nelle grandi industrie sia nelle preparazioni galeniche che si preparano in farmacia, controllo dei processi di produzione (vi ho parlato di lotto, vanno fatte delle verifiche puntuali perché se qualcosa va male in quella produzione, quel lotto viene tutto compromesso). Il controllo va fatto sia durante sia alla fine del processo. Tutte queste analisi si possono definire controllo della qualità durante la produzione (su piccolo e su grande scala che sia, sempre controllo della qualità è!)

Farmaco e medicinale

Vuol dire medicina e che differenza c’è con il farmaco? Dal punto di vista del parlato comune, questi due termini vengono usati indifferentemente. In realtà, c’è una differenza tra farmaco e medicinale. Il farmaco è il principio attivo, cioè la sostanza che esercita la funzione farmacologica che è contenuto nel medicinale. I medicinali (compressa, sciroppo, soluzione iniettabile, collirio) non contengono soltanto il principio attivo (perché, come vedrete nell’esame di tecnologia, non sarebbe possibile somministrarli e sarebbe anche molto difficile farli assorbire, cioè farli arrivare al sito d’azione del farmaco). Il principio attivo viene miscelato in maniera opportuna con i cosiddetti eccipienti che hanno diverse funzioni ad esempio, far sì che io possa costituire la forma farmaceutica (FF).

• Una compressa di aspirina non può essere costituita soltanto da aspirina perché sarebbe troppo piccolina (non riuscirei a maneggiarla) e sarebbe anche troppo fragile (non rimarrebbe come compressa) e quindi la vado a mescolare con l’eccipiente.
• Una soluzione iniettabile deve avere il solvente altrimenti il solido non può essere iniettato. Non solo per costituire la FF, quindi il medicinale. Anche gli eccipienti fungono da conservanti, per far sì che il principio attivo non si alteri durante il tempo di conservazione.

Il farmaco è il principio attivo cioè la sostanza che esercita l’azione farmacologica che è contenuto nel medicinale.

Farmacopee

Le farmacopee non parlano di farmaci e di medicinali, ma parlano di:

• Sostanze medicinali che corrispondono al farmaco e quindi al principio attivo.
• Sostanze ausiliare che corrispondono agli eccipienti.

Le farmacopee sono i testi di riferimento in campo farmaceutico. Sono testi di legge, vengono pubblicati nella gazzetta ufficiale e in quella della comunità europea, ecco perché sono testi di riferimento ma anche di legge. La farmacopea italiana è ormai diventata molto scarna. Perché? Perché le farmacopee nazionali (dei paesi della comunità europea) contengono solo le monografie che non sono riportate nella farmacopea europea (è il testo di riferimento per tutti i paesi dell’UE). La farmacopea ufficiale italiana va tenuta obbligatoriamente in farmacia.

Quella che vedete qui, è la cosiddetta monografia, questo è il testo della monografia italiana, non è la XII edizione (anche in laboratorio avrete a disposizione la X edizione della farmacopea italiana che è l’ultima completa). Cosa viene riportato nella farmacopea? Viene riportato il nome della sostanza in italiano, in latino, la formula di struttura della sostanza, la formula bruta e il PM. Poi è riportato in un quadratino il numero 0066, quello è il riferimento al numero di monografia nella farmacopea europea. La farmacopea europea esiste in due edizioni: una in francese e una in inglese. La prima parte della farmacopea è identica (struttura e quindi monografie). Inoltre, la farmacopea descrive il grado di purezza che deve avere quella sostanza per entrare a far parte di una sostanza o di un componente che vengono utilizzati in campo farmaceutico. Contengono, ad esempio, l’acido benzoico, non meno del 99,0% e non più dell’equivalente del 100,5% di acido benzencarbossilico.

Come fa una sostanza ad essere più pura del 100%? Alcune sostanze possono essere contenute nell’acido benzoico e alcune di quelle impurezze vengono determinate con una determinazione quantitativa che non riesce a distinguerle dall’acido benzoico. Ecco perché 100,5%, questo è il motivo. L’altro motivo quale è? Lo trovate sempre qua determinazione quantitativa che vi dice esattamente come va disciolto il campione, come va eseguita la determinazione quantitativa. Questa è una metodica che ha una determinata accuratezza, l’errore c’è, non può essere nullo! Gli errori possono essere positivi (100,5) e negativi (99).

Poi dice molte altre cose: identificazione (la vedrete in analisi dei medicinali II) e tutti i saggi che dovete fare per l’identificazione che possono essere consentite entro questo intervallo di accuratezza che è di circa l’1%. Inoltre vi dice una cosa molto importante di cui parleremo nelle prossime lezioni: 1 ml di sodio idrossido 0,1M (che è quello che descrive la farmacopea per la titolazione benzoico) equivale a 12,21 mg di acido benzoico, questo si chiama equivalente volumetrico.

Determinazione delle ceneri

L'altra determinazione quantitativa che è sempre presente nelle monografie della farmacopea è una determinazione di tipo gravimetrico determinazione delle ceneri (ne parleremo nella prossima lezione). Qui abbiamo una monografia della farmacopea europea, la struttura è la stessa di prima. Abbiamo la descrizione del tipo di sostanza (in inglese), formula di struttura, formula bruta, PM, definizione, deve contenere non meno del 99,0% di Carbimazolo, le caratteristiche (quando è solubile), saggi di determinazione quantitativa, impurezze presenti e come si effettua la determinazione.

Scala delle analisi

Per finire, le analisi si possono distinguere, a prescindere che siano quantitative o qualitative, secondo la scala. La scala dipende dalle quantità di campione che si hanno a disposizione, si distinguono:

• Le Macroanalisi, in cui il campione ha un peso compreso tra 100 e 500 mg.
• Le Semimicroanalisi, in cui il campione ha un peso compreso tra 10 e 100 mg (quelle che faremo in laboratorio).
• Le Microanalisi, in cui il campione ha un peso compreso tra 1 e 10 mg.
• Le Ultramicroanalisi, in cui il campione ha un peso inferiore ad 1 mg.

La scala delle analisi si può definire anche prendendo in considerazione i suoi componenti che, si possono distinguere in componenti:

• Maggiori, quando sono presenti in percentuale compresa tra 1 e 100%.
• Minori, quando sono presenti in percentuale compresa tra 0,01 e 1%.
• Tracce, quando sono presenti in percentuale inferiore allo 0,01%.
• Ultratracce, quando i componenti sono inferiori a una parte per milione (ppb) e vanno fino alla parte per miliardo.

Sono analisi ultramicro per definizione. Queste si fanno solo con metodiche strumentali. I metodi analitici classici non sono adatti per misurare quantità così piccole.

Lezione 2

Bilancia meccanica

La bilancia è costituita da un giogo a cui sono appesi due piatti. Nel mezzo è fissata una barretta metallica che va a toccare su un indice che, può essere in grammi. Questa è una bilancia meccanica che ha due piattelli: in un piattello si mette una massa campione di riferimento, nell’altro piattello si mette la sostanza da pesare. In questo caso la bilancia sta confrontando due masse. Una bilancia fatta in questa maniera non risente della forza di gravità, quindi la massa corrisponde al peso se...