Appunti di Dispositivi medicali e diagnostici

Continuazione della farmacocinetica

Il farmaco può andare incontro ad esempio ad una clearance plasmatica, cioè processi di metabolizzazione che fanno partecipare il farmaco alla reazione chimica quindi il farmaco viene utilizzato. Parliamo di una clearance anche dovuta al metabolismo del farmaco. La k di eliminazione potrebbe essere la somma di diversi processi dal tratto gastrointestinale, dalle vie respiratorie e altri processi che possono diminuire la concentrazione del farmaco. Alcuni possono addirittura non essere noti. Se conosciamo la clearance del farmaco possiamo capire quali sono le costanti di eliminazione; se ce ne sono diverse si sommano come diversi contributi. La somma dà luogo ad una k totale che sarà la clearance del farmaco dal plasma fratto il volume apparente, dovuta al fatto che la k di eliminazione contiene tutti i processi di eliminazione.

Quando il farmaco viene iniettato ha un certo periodo di tempo per essere presente. Si cerca di definire il tempo per cui abbiamo il dimezzamento della concentrazione, il tempo in cui la concentrazione plasmatica si dimezza. Durante questo tempo la concentrazione è quella che può agire, poi l’effetto successivo non sarà garantito. Il tempo di emivita del farmaco dipende dalla sua costante di eliminazione.

Modello ad un compartimento: iniezione intravenosa

Possiamo determinare l’area sottesa alla curva come un integrale della funzione della concentrazione nel tempo in un certo intervallo di tempo. Per calcolare l’area sotto la curva devo considerare un intervallo ampio, fino ad infinito. Misura semplice e diretta data dal fatto che l’area è data dalla concentrazione iniziale e la k di eliminazione totale. Posso calcolare l’equazione che mi permette di passare attraverso i punti nel modo ottimale. Si possono ricavare anche altri parametri, tra cui il volume di clearance che è indipendente dalla taglia del soggetto.

Per determinare la clearance possiamo prendere diverse concentrazioni nel tempo e calcolare l’area sottesa. L’iniezione intravenosa sarà adottata quando si vuole ottenere un aumento della concentrazione in tempi brevi, ma non deve agire per tempi lunghi. L’ideale sarebbe mantenere la concentrazione costante e non data da picchi di massimo e minimo. Per far ciò si ricorre ai sistemi infusionali, che rilasciano nel paziente una soluzione che contiene una certa quantità di farmaco e permette di mantenere costante la concentrazione nel range farmaceutico.

Sistemi infusionali e pompe

Sistemi che permettono di infondere una certa quantità di fluido basata su pompe come pompe peristaltiche, tubi in una feritoia e cilindri che schiacciano il tubo in modo sequenziale facendo avanzare il volume. Movimento peristaltico che permette di controllare il battente a cui la boccia è collegata. Serve preparare la soluzione con una certa concentrazione di farmaco e infondere un certo volume di soluzione fisiologica con la pressione osmotica come quella del plasma ad una certa velocità di infusione. Non si può utilizzare acqua distillata altrimenti si va a variare l’equilibrio elettrolitico. Si riesce anche a rendere il sistema autonomo programmando i tempi di infusione e permettere ad un certo numero di infermieri di gestire più pazienti.

Pompa-siringa

Siringa polimerica ben calibrata disposable, sterilizzate e caricate con soluzione da infondere con volumi inferiori a circa 50 ml rispetto alla siringa. Il controllo della portata volumetrica è più alto, il movimento dello stantuffo avanzato con sistema meccanico collegato ad un motore passo-passo dove un impulso genera una rotazione di pochi gradi, più impulsi che permettono di determinare l’avanzamento della pompa siringa. Possiamo programmare la pompa per rilasciare una certa portata. Sono programmabili e mediante un’interfaccia la cartella clinica può rilevare la velocità della pompa di infusione. Massa di dati che se automatica permette di seguire tutti in modo più efficiente, direttamente dal pc. Gestione automatica precisa ed efficiente.

Sistemi con all’interno una parte meccanica elettronica e di controllo. Motore collegato a un meccanismo che permette il funzionamento della pompa, sorgente ad energia elettrica della rete o una batteria per rendere costante l’infusione. Automatico, sicuro e permette il trasferimento di dati dal dispositivo ai sistemi di gestione. Parte elettronica che permette la gestione dei dati e un sistema di controllo dotato di allarmi.

Infusione costante di un farmaco

Dobbiamo equilibrare la quantità che viene infusa con quella che viene eliminata e con quella che viene utilizzata. La scomparsa del farmaco è data dalla variazione della concentrazione nell’intervallo di tempo, per il volume di farmaco si ottiene la quantità che esce. All’inizio l’infusione è maggiore di ciò che viene eliminato. Poi l’eliminazione aumenta perché aumenta la concentrazione. Bilancio: le quantità entranti sono positive quelle uscenti negative. Le pompe funzionano a ritmo costante. Le condizioni al contorno saranno che al tempo zero il paziente non ha assunto nessun farmaco e che la quantità infusa è costante.

Dimostrazione di C. Si ottiene una funzione esponenziale che va da zero ad un certo valore limite quando il transitorio è esaurito. All’inizio c’è un transitorio importante con un aumento quasi lineare poi si raggiunge una certa concentrazione nel range terapeutico e poi l’aumento continua a diminuire rimanendo quasi costante.

Cerotti transdermici

Applicati mediante uno strato adesivo sulla cute con l’obiettivo di far arrivare un farmaco nei capillari del sottocute e farlo entrare in circolo. Sistema simile a quello di infusione costante. Serbatoio del farmaco all’interno molto concentrato, con questi sistemi si fa arrivare attraverso la cute, per via di una forte differenza di concentrazione tra spazio sottocutaneo e serbatoio per far passare il farmaco attraverso il derma e lo strato sottocutaneo, quindi, è mosso dalla differenza di concentrazione, cioè trasporto diffusivo ostacolato dalla barriera della pelle, tempi lunghi ma con geometrie sottili, cioè minime distanze che deve superare il farmaco. Permette un effetto locale evitando di includere tutto il sistema. Vantaggio di non passare per il tratto gastro-intestinale dove alcune sostanze andrebbero scisse, denaturate. Come svantaggio il passaggio per diffusione si può avere solo se le molecole hanno certe dimensioni e disposizione di cariche.

Come funziona. Serbatoio con farmaco e strato che fa da barriera al passaggio la cute, se la quantità di farmaco nel dispositivo è elevata la quantità che esce non diminuisce molto la differenza di concentrazione, cioè quella nel serbatoio rimane quasi costante. Delta c su delta x costante, infusione costante del farmaco. I con zero dipende dalla permeabilità dello strato corneo di circa 15 strati cellulari, infatti il flusso del soluto nell’unità di tempo attraverso una superficie dipende dalla permeabilità, flusso Js. La quantità di farmaco assorbito è costante.

Esempio: nitroglicerina

La nitroglicerina che andrebbe distrutta passando a livello gastrico, deve agire localmente e serve per controllare l’angina pectoris dovuto ad un problema alle coronarie, uno dei dolori più forti che ci sono. La nitroglicerina è un vaso dilatatore che permette alle coronarie di perfondere il miocardio. Concentrazione a transitorio esaurito Css, stade in stade.

Promotori di assorbimento per velocizzare ed aumentare l’assorbimento del farmaco. Devono essere inerti e facilitare la diffusione della sostanza attraverso la cute. Il trasporto dipende dalla permeabilità dello strato, quindi, va aumentata la permeabilità.

Via orale

Con la digestione la quantità di farmaco da assorbire diminuisce, nell’arrivare fino ai capillari la possiamo descriver come una reazione del primo ordine, cioè il trasporto è dovuto ad una costante che è la quantità trasportata in funzione della quantità presente. Stabilire la dinamica con cui viene riassorbito un farmaco. Non tutta la quantità del farmaco viene assorbita, nel migliore dei casi 80%, ci serve che sia una quantità efficace. Se una sola frazione viene assorbita definiamo A la quantità di farmaco assorbita nel tempo.

La situazione è più complessa quando vi sono più compartimenti facendo il bilancio di massa non solo del plasma, ma anche degli altri compartimenti, come tessuti. Nella fase iniziale la concentrazione nel plasma sarà più alta che nel tessuto e il passaggio verso il tessuto dipende da una costante di trasporto. Così come dal tessuto al plasma. Se il farmaco viene iniettato la concentrazione aumenta rapidamente ed è max nel plasma e nullo nel tessuto poi per la constante di trasporto passa nel tessuto, ma diminuisce anche per la sua costante di eliminazione e potrebbe arrivare a concentrazioni inferiori rispetto a quella del tessuto e in questo caso il trasporto sarà da tessuto a plasma.