Appunti completi Analisi dei farmaci 1

Analisi dei farmaci

Analisi quantitativa chimico-farmaceutica

Studia l’analisi quantitativa chimico-farmaceutica di sostanze inorganiche, metallo-organiche e organiche. Serve dunque per analizzare i metodi analitici necessari a determinare la quantità di un farmaco nel bulk e nel medicinale, quindi la sua purezza. È, infatti, necessario verificare con accuratezza sia l’identità sia la purezza del farmaco per verificare che la concentrazione del farmaco sia all’interno della sua finestra terapeutica. È quindi il medico curante a definire la posologia, cioè la quantità di farmaco somministrato, sulla base delle caratteristiche del paziente per avere massima efficacia e assenza di tossicità.

Inizialmente avviene quindi la produzione bulk del farmaco, che viene analizzato qualitativamente e quantitativamente per verificarne l’identità e la purezza. Successivamente vengono aggiunti gli eccipienti e anche questi vengono analizzati sia qualitativamente sia quantitativamente per verificarne identità e purezza. Una volta ottenuta la forma farmaceutica finale, questa viene analizzata quantitativamente per verificare il contenuto del farmaco nel medicinale, assicurandosi che non ci siano stati errori nel funzionamento della macchina dosatrice.

Nel caso in cui l’efficacia sia troppo bassa e non inclusa nella finestra terapeutica, la purezza del farmaco non risulta conforme: c’è un sottodosaggio di farmaco nel medicinale. Nel caso in cui, invece, la tossicità sia troppo alta e non inclusa nella finestra terapeutica, c’è un’errata produzione del medicinale, quindi iperdosaggio.

Solitamente la sostanza deve contenere non meno del 98% e non più del 102% di principio attivo: l’intervallo tiene conto della precisione del metodo sperimentale (CV%<2%). Quando la precisione è molto alta, come in titolazioni volumetriche, l’intervallo si restringe (99%-100.5%).

A effettuare le analisi sono i laboratori di Controllo Qualità delle Officine di produzione del farmaco e del medicinale, controllate a loro volta dall’AIFA (Agenzia Italiana del Farmaco), per garantire la qualità della produzione di farmaci e materie prime. Se il principio attivo prodotto da una Officina di Produzione è utilizzato anche negli Stati Uniti, allora la società verrà controllata anche dalla FDA.

Inoltre, la qualità viene garantita anche grazie a segnalazioni riguardanti la presenza di difetti in uno o più lotti di medicinali o materie prime. Queste segnalazioni vengono trasmesse da farmacie private, ospedaliere o comunali e dalla ASL, da medici operatori sanitari e da aziende produttrici. In questa situazione il NAS controlla un lotto ben preciso. Questo è successo ad esempio nella società Geymonat che produceva un farmaco senza principio attivo.

Dal 1991 non deve essere la società che detiene il brevetto a produrre il farmaco ma possono delegare questo a terzi, che si occupano inoltre del controllo qualità.

Farmaci e forma farmaceutica

Un farmaco (principio attivo), è una sostanza attiva farmacologicamente che dà vari effetti. I principi attivi vanno somministrati in quantità molto piccole, le quali risulterebbero difficili da somministrare tali e quali. È quindi importante costruire attorno un sistema che non solo veicola il farmaco, lo rende maneggevole e tangibile, ma anche che permetta il suo assorbimento a un certo tempo, a un certo tipo di sito di rilascio. Si deve costruire la forma farmaceutica, cioè si aggiunge al principio attivo tutta una serie di sostanze che costituiranno il farmaco: eccipienti; non hanno azione farmacologica, ma sono necessarie per dare consistenza al PA.

Ci sono 6 tipi di eccipienti:

• Leganti che danno compattezza alla forma farmaceutica e tengono assieme i componenti;
• Coloranti;
• Disaggreganti che controbilanciano l’azione dei leganti per consentire alla forma farmaceutica di disfarsi liberando il principio attivo. Essi disgregano, in certe condizioni queste sostanze a una certa T, permettono la rottura della complessa, facilitando la liberazione del principio attivo;
• Glidanti che consentono lo scorrimento della miscela principio attivo-eccipienti, facendola defluire in modo uniforme e rapido nello stampo;
• Lubrificanti che servono per la preparazione di compresse per facilitare la compressione della miscela e l’espulsione delle compresse;
• Aromatizzanti che mascherano gli eventuali sapori sgradevoli.

Le forme farmaceutiche possono essere di diversi tipi:

• Aerosol = dispersioni di particelle liquide o solide racchiuse in recipienti chiusi ermeticamente (nebulizzatori). Possono essere a uso topico o per inalazione.
• Capsule = preparazioni con un involucro gelatinoso duro o molle che contiene una dose di medicamento. Permettono di far arrivare il principio attivo nella sede di rilascio in modo sicuro e protetto, evitando dispersioni ed effetti collaterali.
• Cerotti transdermici = assicurano livelli costanti di principio attivo nel sangue e un’azione duratura.
• Colliri = soluzioni o sospensioni sterili, acquose o oleose applicate nell’occhio.
• Compresse = preparazioni ottenute comprimendo la miscela principio attivo-eccipienti. Alcune sono rivestite con uno o più strati di sostanze diverse (resine, gomme, cere) per migliorarne l’aspetto estetico, mascherare odori e sapori sgradevoli, proteggere il farmaco da luce e umidità, aumentare la resistenza meccanica, dare resistenza al succo acido nello stomaco o anche per controllare il tempo di cessione.
• Fiale = contengono una sostanza attiva liquida. Vengono somministrate per via intramuscolare, endovenosa o sottocutanea.
• Gocce = preparazioni liquide somministrate come gocce orali, nasali o auricolari.
• Pomate = preparazioni semisolide da impiegare sulla pelle o mucose. Si dividono in:
  • Unguenti = preparazioni con un eccipiente in fase unica (grassa o acquosa) in cui si disperdono sostanze attive liquide o solide;
  • Creme = emulsioni formate da due fasi (grassa e acquosa) in cui una prevale sull’altra. Le più comuni evaporano rilasciando la sostanza attiva;
  • Gel = liquidi trasformati in gel con dei gelificanti;
  • Paste = preparazioni in cui grandi quantità di polvere fine sono disperse negli eccipienti grassi o acquosi. Sono adsorbenti (imprigionano sostanze chimiche nocive) e opache (proteggono la pelle da radiazioni solari).
• Sciroppi = preparazioni a base acquosa che contengono principi attivi e sostanze dolcificanti.
• Sospensioni = preparazioni in cui la miscela principio attivo-eccipienti viene dispersa come polvere in un liquido in cui non si può sciogliere.
• Supposte = preparazioni con forma e consistenza tali da permetterne l’introduzione nel retto dove il farmaco viene rilasciato e assorbito.

Nel preparato finale possono, inoltre, essere presenti delle componenti diversi sia dagli eccipienti che dai principi attivi e che diminuiscono la purezza del prodotto finale. I contaminanti sono sostanze estranee al processo produttivo. Le impurezze, invece, sono sostanze legate ad errori che possono verificarsi a livello del processo produttivo oppure alla degradazione del farmaco che non produce nessun beneficio nel paziente. Queste vengono ricercate non solo nel farmaco ma anche nel medicinale perché possono anche essere legate al processo di produzione o all’interazione con il contenitore. Vengono analizzate anche a livello tossicologico perché costituiscono rischio di tossicità e di effetti avversi sulla stabilità. Inoltre, sono un segnale di deviazioni dal processo convalidato. Per esempio, sono stati ritirati dall’AIFA i medicinali contenenti ranitidina, che è un antagonista dei recettori H2 dell’istamina e inibisce la secrezione acida, utilizzato nel trattamento di ulcere, reflusso gastroesofageo e bruciore di stomaco. In alcuni lotti della ranitidina sono state trovate delle nitrosammine, che sono agenti cancerogeni per l’uomo; la fonte di questo contaminante era proprio il principio attivo e veniva venduto a moltissime aziende per produrre diversi medicinali. Un principio attivo viene considerato conforme alle norme se ha purezza compresa tra il 97 e il 103%, il limite tiene conto della possibilità di errori casuali.

Medicinali di origine industriale e allestiti in farmacia

I medicinali, cioè i preparati finali, si dividono in quelli di origine industriale e quelli allestiti in farmacia. Quelli di origine industriale a loro volta si dividono in:

• Specialità medicinali: preparati e messi in commercio con nomi di fantasia e in confezioni particolari, come l’aspirina e in confezioni particolari che non possono essere modificate dal farmacista; non sono presenti in farmacopea.
• Generici/galenici industriali: preparati e messi in commercio con il nome comune della sostanza o la denominazione scientifica, il confezionamento secondario più esterno può essere sconfezionato dal farmacista, come l’acido acetilsalicilico. La sostanza deve essere soprannominata non con nome di fantasia, ma con nome in commercio.

Quelli allestiti in farmacia: medicinali prodotti estemporaneamente nei laboratori di preparazione:

• Galenici magistrali: forme farmaceutiche semplici, destinati a un determinato paziente e preparati su prescrizione medica, principio attivo, %, dosaggio.
• Galenici ospedalieri: destinati a essere impiegati all’interno dell’ospedale, sono prodotti in farmacia ospedaliera, ad esempio farmaci chemioterapici che devono essere allestiti ad hoc per il paziente.
• Galenici multipli: preallestiti, preparati in un certo bulk e sono venduti all’interno della farmacia o dell’ospedale destinati a essere forniti ai clienti di una farmacia aperta al pubblico o all’interno dell’ospedale).

Analisi quantitativa chimico-farmaceutica

L’analisi quantitativa consiste dunque nella determinazione della quantità di una o più sostanze note (quindi di analiti) di un campione. La matrice è l’ambiente in cui è disperso l’analita. L’identificazione di analiti in matrici complesse richiede metodi altamente specifici e sensibili.

• Se l’analisi si fa su una sostanza pura, la matrice non c’è
• La matrice è la forma farmaceutica, ad esempio un collirio al 5%, la matrice è acqua, conservante
• Matrici complesse sono matrici biologiche come plasma, sangue e urine. Studiare come il farmaco si comporta in esse facendo gli studi di farmaco-cinetica (ng/ml di sostanza) e ne osservo il comportamento.

A seconda dell’analita cambia il metodo analitico, su matrici complesse si usano tecniche ifenate-accoppiate, si accoppia la cromatografia HCL con spettrometria di massa (tecnica analitica più versatile e più usata), ottenendo così un metodo analitico selettivo e sensibile:

• Selettivo: metodo che deve vedere solo l’analita da cercare, non deve vedere interferenze
• Sensibilità: in grado di permetterci di vedere ng/L

Strumentazione e materiali

Per compiere un’analisi quantitativa ci sono diversi metodi che in ordine crescente di sensibilità, specificità e costo sono: titolazione < spettroscopia < HPLC-UV-VIS < HPLC-MS.

• Titolazione: metodo ottimale, metodo non sensitivo e non sensibile, perché nel bulk c’è solo quella sostanza. Titolazione di un acido non è selettivo per l’analita, reagiranno tutti i componenti acidi nell’analita.
• Spettroscopia: non selettiva, poiché permette di dosare un solo analita; è più veloce e sensibile della titolazione.
• Cromatografia: tecnica che permette di separare i componenti e analizzarli con gli UV, utile in matrici complesse e con miscela di principi attivi. Ha maggiore selettività; non è estremamente precisa, utilizzo se non posso usare né titolazione né spettroscopia; un buon HPLC permette inoltre di determinare le impurezze, che devono essere identificate, non tossiche e sotto una certa quantità.
• HPLC-MS: cromatografia liquida di massa, tecniche ifenate molto selettive.

Farmacopea

• La Farmacopea Ufficiale della Repubblica Italiana risulta costituita dai testi della Farmacopea Italiana XII edizione nonché dai testi della 6° edizione della Farmacopea Europea e successivi supplementi, recepiti direttamente in lingua inglese e francese.
• La XII edizione della FU rimane lo strumento di supporto per il SSN sia in relazione al processo di autorizzazione all’immissione in commercio dei generici che per quanto riguarda l’attività preparatoria delle farmacie ospedaliere e private usata per i preparati officinali.
• L’obiettivo della Farmacopea Europea è la promozione della salute pubblica mediante la messa a punto di norme comuni riconosciute e che devono essere utilizzate dal personale sanitario e da chi coinvolto con la qualità dei medicinali. Tali norme o specifiche debbono essere appropriate a costituire la garanzia in materia di sicurezza d’uso dei medicinali per i pazienti e consumatori.

Monografia

La monografia contiene:

• Definizione: riporta la purezza dal 99 al 105%, con metodo analitico si liberalizza il bulk se la purezza rientra nel formice. Se fosse 98% si compierebbe un illecito della sostanza in commercio, in quanto al termine delle analisi devo emettere un certificato che attesti la conformità del prodotto.
• Chi firma i certificati? È il QP che lavora nell’azienda ed ha il titolo rilasciato dalle autorità, deve essere laureato, iscritto all’albo. Sono inoltre elencate le caratteristiche che la forma farmaceutica deve avere ad esempio, cristallina e priva di colore, ecc... Se la colorazione della sostanza non è conforme con quella descritta nella monografia, ci potrebbero esserci dei contaminanti.
• Il metodo quantitativo indica come procedere in laboratorio. Acido ascorbico: 99-100.5% impurezza, caratteristiche identificazione, l’analisi usa un metodo redox, poiché l’acido ascorbico è un riducente.
• Se devo fare l’analisi di purezza di una molecola in bulk priva di matrice, la farmacopea dà sempre, se possibile, reazioni volumetriche. Per fare ciò, la molecola deve avere un gruppo titolabile: deve dare reazioni redox, reazioni di chelazione, di precipitazione, reazioni di addizione. La tecnica di titolazione, quando possibile, è il metodo migliore perché poco costosa e molto precisa.
• Nel caso di una sostanza organica che non abbia gruppi identificabili con una titolazione è necessario utilizzare altre tecniche, come l’HPLC con detector UV.
• Nella farmacopea XII sono presenti anche metodi quantitativi anche dei galenici magistrali prodotti in farmacia.

Riassunto delle tecniche in Farmacopea

Analisi ponderale

Si determina il principio attivo tramite la pesata; viene utilizzata per determinare i solfati. Vengono fatti precipitare come BaSO₄, questo viene isolato e lavato con filtri inceneriti in una mussola; durante la combustione il filtro veniva eliminato, si filtrava il bario solfato sulla base della pesata si determinava il contenuto di bario solfato.

Analisi volumetrica

Analisi che è completata misurando un volume di una soluzione a concentrazione nota, necessario per avere una reazione quantitativa con la sostanza che deve essere determinata.

• Titolazioni acido-base in fase aq.
• Titolazioni indiretta in fase aq.
• Titolazioni in solventi non aq.
• Titolazioni con formazione di precipitato
• Titolazioni complessometriche e chelometriche basate su EDTA
• Titolazioni redox
• Titolazioni potenziometriche

Analisi strumentale

• Metodi cromatografici (HPLC, GC)
• Metodi spettroscopici (spettroscopia UV-VIS, fluorescenza)

Attrezzatura del laboratorio di analisi quantitativa

La prima operazione che si effettua è una pesata fatta in maniera corretta, si usa la bilancia analitica:

• Bilancia: può essere a due piatti, meccanica a piatto unico o elettronica, possono essere analitiche di precisione, hanno una gabbia in vetro per isolare l’ambiente per evitare che variazioni di temperatura e spostamenti d’aria influenzino la pesata.

Il piatto centrale in acciaio inox è solidale con un cilindro cavo che si inserisce all’interno di un magnete permanente, avvolto da spira. La posizione del piatto di equilibrio è assicurata da un fotodiodo, quando la bilancia è in equilibrio, copre la luce quindi il diodo non è colpito, aggiungendo un peso il piatto scende ed il diodo è colpito dalla luce, la corrente elettrica si oppone e induce un sollevamento del piatto; la corrente aumenta fin quando il piatto ritorna al punto di equilibrio, la parte dell’ago copre la luce ed il diodo non è investito da luce. Tanto più aumenta la massa, tanto più la corrente elettrica, c’è proporzionalità fra massa e corrente elettrica. Si mette una massa incognita sul piattello e si ottiene un volt.

Come converto la corrente elettrica in massa? Devo calibrare lo strumento. Appoggio una massa nota sul piatto e si associa la massa alla corrente elettrica; si fa la proporzione per determinare la variabile incognita ma la proporzionalità vale entro un certo valore e dopo si raggiunge la saturazione.

Per essere sicuri della proporzionalità si costruisce un grafico X-Y, con la massa sulle X e l’intensità sulle Y. Si considerano 3 standard (ad esempio 10, 20, 40) e per ognuno si misura il voltaggio, ossia la corrente necessaria a raggiungere l’equilibrio. Si ottiene così una retta di calibrazione con equazione y = mx + b. Quando si va a misurare la corrente di una massa incognita ottengo la Y e posso risalire alla X cioè la massa che sto cercando. Questo è quello che fa il sistema in modo automatico (ci sono bilance che si autocalibrano, hanno delle masse interne, viene fatto schiacciando il pulsante CAL). Hanno piatto di acciaio, finestrelle apribili, che devono essere chiuse in pesata dato che spostamenti di aria causano errori.