Tecnologia socioeconomica legislazione farmaceutica II

Decreto legislativo 24 aprile 2006, n. 219: definizione “prodotto medicinale (o medicinale)”

Ogni sostanza o associazione di sostanze:

• Presentata come avente proprietà curative o profilattiche delle malattie nella specie umana o negli animali.
• Da somministrare alla specie umana o animale con lo scopo di ripristinare, correggere o modificare funzionali fisiologiche esercitando un’azione farmacologica, metabolica o immunologica, ovvero di stabilire una diagnosi medica.

Classificazione dei medicinali

• Medicinale immunologico: ogni medicinale costituito da vaccini, tossine, sieri o allergeni. Azione principalmente immunostimolante.
• Medicinale omeopatico: ogni medicinale ottenuto a partire da sostanze denominate materiali di partenza per preparazioni omeopatiche o ceppi omeopatici, sostanze di origine minerale, chimica, vegetale, animale e biologica, secondo un processo di produzione omeopatico descritto dalla farmacopea europea o, in assenza di tale descrizione, dalle farmacopee utilizzate ufficialmente negli Stati membri della Comunità europea. La caratteristica dei medicinali omeopatici è quella di utilizzare sostanze altamente diluite e “dinamizzate”.
• Radiofarmaco: qualsiasi medicinale che, quando è pronto per l'uso, include uno o più radionuclidi, isotopi radioattivi, usati con scopo diagnostico e terapeutico. Si definisce nuclide una specie atomica caratterizzata dal n° atomico, n° di protoni, e dal n° di massa, n° di protoni + n° di neutroni. Gli isotopi di un elemento sono nuclidi avente stesso n° atomico ma diverso n° di massa. I radionuclidi sono i nuclidi radioattivi, ovvero instabili poiché decadono emettendo energia sotto forma di radiazioni.
• Fitoterapico: sono tutti quei medicinali il cui pa sono una o più sostanze vegetali.

Requisiti fondamentali per un medicinale

Requisiti fondamentali per un medicinale: qualità, assicurata dall’autorizzazione alla produzione, AP, sicurezza, efficacia, autorizzate dall’AIC: assicura anche la qualità, ed inoltre sostenibilità economica.

Il prodotto farmaceutico ideale dovrebbe:

• Essere in grado di produrre lo specifico effetto desiderato.
• Essere somministrato attraverso la via più accettata alla minima dose e frequenza possibili.
• Dar luogo ad insorgenza e durata ottimali dell’effetto.
• Minimizzare eventuali effetti collaterali.
• Essere facile da produrre ed economico, basti costi di fabbricazione.
• Essere elegante dal punto di vista farmaceutico.
• Garantire stabilità chimica, fisica, microbiologica e di prestazione biofarmaceutica per l’intero periodo di validità.

Sviluppo di un prodotto farmaceutico

Lo sviluppo di un prodotto farmaceutico avviene secondo diverse fasi:

• Ricerca: sintesi chimica, identificazione e caratterizzazione del target biologico; attività e selettività.
• Pre-sviluppo: studi di preformulazione, farmacologia, farmacocinetica, tossicità, primi studi clinici.
• Sviluppo: studi di formulazione, tossicologia, studi clinici, efficacia.
• Marketing: fabbricazione industriale, farmacovigilanza, miglioramento formulazione.

Quindi lo sviluppo di un F avviene mediante:

• Studi pre-clinici: scoperta e selezione delle molecole → studi su animale → richiesta autorizzazione alla sperimentazione.
• Studi clinici: fase I, soggetti sani → fase II e III, pazienti.
• Fase registrativa: richiesta di commercializzazione → valutazione delle autorità sanitarie, EMEA.

Studi di preformulazione

Hanno lo scopo di determinare le proprietà chimico-fisiche, biofarmaceutiche del p.a che possono influenzarne la disponibilità biologica.

I principali parametri chimico-fisici da determinare sono: stabilità chimica, solubilità, velocità di dissoluzione, costante di dissociazione, coefficiente di ripartizione, cristallinità, polimorfismo, solvatazione, dimensioni particellari. A ciò si deve aggiungere lo studio della compatibilità del F con gli eccipienti e le indagini preliminari in vivo.

Nello specifico la caratterizzazione di un pa avviene mediante l’identificazione delle proprietà:

• Fondamentali: dipendono dalla struttura molecolare, caratteristiche chimico-fisiche, e sono dei parametri assoluti. Esempi, ovvero non dovrebbero variare in seguito ad attività formulative e produttive, sono: la solubilità, il punto di fusione, stabilità.
• Derivate: dipendono dalla forma fisiche delle particelle del solido, aspetto morfologico, e sono parametri non assoluti. Esempi sono, ovvero possono variare in seguito ad attività formulative e produttive: dimensioni particellari, densità apparente, bulk density, compatibilità degli eccipienti.

Solubilità (s)

La s di una sostanza in un solvente ad una data T è la [ ] di sostanza disciolta nella soluzione satura. Per soluzione satura si intende una soluzione della sostanza in equilibrio con il soluto presente come corpo di fondo, contente quindi la max q. di sostanza disciolta. La s è espressa in mL di solvente richiesti per sciogliere 1g di soluto ad una determinata T. Nella FU è indicata la solubilità delle sostanze nel seguente modo:

Importanza negli studi di preformulazione: la s condiziona la disponibilità biologica del farmaco, infatti affinché un F venga assorbito deve essere disciolto nel fluido del sito di assorbimento: è perciò necessario conoscere la sua solubilità nell’intervallo di pH fisiologico da 1, stomaco, a 7,5, fisiologico.

La solubilità è una proprietà termodinamica, dipende dalla struttura della sostanze, mentre la velocità di dissoluzione è una proprietà cinetica, dipende anche da alcuni fattori formulativi.

La s di un F dipende da:

• Temperatura: il processo di solubilizzazione è in genere endotermico, richiede calore, ovvero il soluto assorbe calore per sciogliersi, H positivo; in tal caso, un aumento della T della soluzione determina un aumento della s. Tuttavia ci sono dei casi in cui al variare della T non varia la s, caso di NaCl che si scioglie senza assorbire o cedere calore. Ci sono dei casi in cui la dissoluzione è un processo esotermico, aumentando la T, diminuisce s. Questo è il caso del solfato di sodio che fino a 32,5° esiste come sale decaidrato Na2SO4 x 10 H20 e la sua dissoluzione in acqua è un processo endotermico, s aumenta con la T, sino a 32,5°C. Superata questa T il solido si trasforma nella sua forma anidra, Na2SO4, e la dissoluzione di questo composto è un processo esotermico. I grafici della solubilità in funzione della T H prendono il nome di “curve di solubilità”, FIG-1. Il calore di soluzione è espresso dall’equazione, dove S è la solubilità alla temperatura T, R=costante dei gas. Se il grafico H semilogaritmico in funzione del reciproco della T è lineare, dalla pendenza della retta si può ricavare, fig-2. L’entalpia della soluzione dipende dall’entalpia di fusione e di miscelazione.
• Caratteristiche del soluto.

Caratteristiche del soluto

• Struttura chimica: gruppi polari: soluti polari si sciolgono in solventi polari; catene lineari/ramificate.
• Impurezze: la presenza di impurezze può aumentare o diminuire la solubilità.

Nel particolare se il farmaco possiede un gruppo ionizzabile si parla di solubilità intrinseca, C. Si definisce solubilità intrinseca la solubilità della sostanza “pura” in forma non ionizzata e 0 viene misurata in assenza di impurezze, in ambiente acido per acidi deboli o in ambiente basico per basi deboli, in ambiente basico perché prevale la forma indissociata. Nel particolare il diagramma di fase della solubilità di un composto puro è il seguente: all’inizio tutto il F aggiunto nel solvente si scioglie e la pendenza della retta sarà pari ad 1. Quando si arriva alla saturazione, aggiungendo altro F alla soluzione non si osserva un aumento della s e la pendenza diventa pari a 0. NB: peso di soluto per unità di solvente identifica la quantità di soluto aggiunta/unità di solvente.

Tuttavia, un candidato farmaco raramente è puro. Quando è presente anche una singola impurezza, allora il diagramma di fase della solubilità può essere come uno dei seguenti modi.

Solubilità per composti che non interagiscono

Dall’origine al punto A entrambi i componenti si scioglieranno. Nel punto A il 1° composto ha raggiunto la sua solubilità. La retta AB rappresenta il procedere della dissoluzione per il 2° composto. Nel punto B il secondo composto raggiunge la sua solubilità e la pendenza della retta BC è pari a 0. La solubilità del 1° composto, S1, può essere determinata per estrapolazione della retta AB sull’asse delle y.

La solubilità del 2° composto, S2, si ricava dalla differenza tra la solubilità in BC, =S1+S2, e l’intercetta della retta AB estrapolata sull’asse delle y. Lo stesso principio è applicabile se sono presenti più impurezze.

Solubilità per composti che interagiscono

Un esperimento alternativo prevede di preparare 4 soluzioni del candidato F con differenti rapporti farmaco e solvente. Se il farmaco è puro allora la s sarà indipendente dal rapporto. Se l’impurezza fa aumentare la solubilità, per esempio tramite l’auto-associazione, la complessazione o la solubilizzazione, allora la pendenza della retta del grafico sarà positiva, mentre se l’impurezza diminuisce la s, di solito tramite l’effetto dello ione a comune, allora la pendenza della retta sarà negativa. Il punto in cui il rapporto è zero sta ad indicare che la [ ] dell’impurezza è pari a 0 e quindi si può calcolare la solubilità reale.

• Forma fisica, forma cristallina, dimensioni, etc.
• Caratteristiche del solvente.
• Natura del solvente, polare, apolare.
• Forza ionica.
• pH: il profilo solubilità-pH, che si ottiene mettendo in grafico il log della s del F in funzione del pH, presenta un andamento caratteristico in relazione della natura acida, basica o anfotera del composto.
• Acido debole: FIG-3.
• Base debole: FIG-4.
• Anfotero: FIG-5 -1.

Indicativamente, se la solubilità in acqua del farmaco è >1%, cioè di 10 mg/mL, nell’intervallo di pH 1-7-1 a 37°C non dovrebbero esserci problemi di assorbimento in vivo. Valori di solubilità <1 mg/mL rivelano invece la necessità di ricorrere ad una forma salina del F, aumenta il grado di dissociazione.

NB: se formo il sale devo ristudiarlo.

Come aumentare la solubilità

• Formazione del sale: sali di potenziale uso farmaceutico sono per esempio il solfato per i F basici e i sali sodici o di K per i F acidi. I criteri di scelta del sale sono: non tossicità, stabilità chimico-fisica, igroscopicità, tollerabilità, processabilità.
• Controllo del pH: le forme ionizzate sono + s delle specie neutre. Posso usare acidi/basi per variare il pH o tamponi, citrato, fosfato, carbonato.
• Ausilio di un cosolvente: l’acqua è un solvente polare e nel caso di un F apolare c’è la necessità di ridurre la polarità, i simili si sciolgono nei simili, e questo lo si può fare aggiungendo un altro liquido organico a bassa polarità miscibile con l’acqua. In tal caso il liquido apolare prende il nome di co-solvente, es: etanolo, glicerolo, glicole-propilenico.
• Solubilizzazione micellare: complessano i F.
• Complesso di inclusione: vedi sotto.

Complessazione del principio attivo

Uno dei metodi attualmente più impiegati, non solo per incrementare la solubilità ma anche per migliorare la stabilità e le caratteristiche biofarmaceutiche e tecnologiche dei farmaci, è rappresentato dalla complessazione per inclusione del principio attivo con ciclodestrine.

Le ciclodestrine sono oligosaccaridi ciclici costituiti da diverse unità di -D-glucopiranosio, forma chiusa del , -1,4.glucosio con C anomerico legate tramite legami. Si ottengono per degradazione enzimatica dell’amilosio ad opera dell’enzima “ciclodestrina-glucosil-transferasi, CGTasi, che provoca una reazione -1,4 intramolecolare con formazione di composti ciclici.

Le ciclodestrine hanno forma a tronco di cono, con la parte esterna idrofila, OH primari e secondari: responsabili della s in H O, che delimita una cavità centrale idrofobica, o apolare: atomi di H e ponti O-2 glucosidici, in cui possono essere incluse molecole o parti di molecole lipofile. Le funzione ossidriliche primarie, C6, sono situate presso il margine della base stretta del tronco di cono, mentre i gruppi OH secondari, C2 e C3, in corrispondenza di quella più larga.

Abbiamo 3 tipi di ciclodestrine naturali: , , . Dall’ alla  aumenta il PM, le unità di glucopiranosio, =6, =7, =8, il diametro della cavità interna, il punto di fusione. La  è solubile in acqua; ma lo è di meno rispetto la , infatti quest’ultima ha una struttura più grande e più flessibile e quindi risulta più solubile. La  è poco solubile in acqua, gli OH secondari O2 possono formare legami ad H con O3 di una unità di glucopiranosica adiacente conferendo, per la formazione di 6 L a H, una struttura piuttosto rigida che pare essere responsabile della < s in acqua.

Proprietà ciclodestrine naturali: s in acqua, non igroscopiche, chimicamente stabili agli acidi organici e basi, degradati da acidi forti a oligosaccaridi lineare, termicamente stabili, degradate nel colon, , o nell’ IT, , alto grado di purezza.

La formazione del complesso di inclusione non prevede formazione o rottura dei legami covalenti ma è basato sulla formazione di legami reversibili, interazioni di vDw, interazioni dipolo-dipolo, L a H, interazioni idrofobiche; infatti affinché il farmaco mostri la sua azione terapeutica, deve essere rilasciato dal complesso di inclusione prima di essere assorbito. La complessazione può anche proteggere i farmaci dal calore, dalla luce, dall'idrolisi e dall'ossidazione, migliorando così la stabilità delle formulazioni.

Equilibri durante la formazione del complesso d’inclusione: la formazione del complesso d’inclusione è la successione di una serie di equilibri: dove Ka, costante di affinità o di stabilità, esprime la tendenza ad esistere in forma di complesso piuttosto che in forma dissociata, F libero + CD libera.

Esempio di complesso d’inclusione: Piroxicam e beta-ciclodestrina: aumentano la solubilità, la velocità di dissoluzione e la stabilità di un dato F → Il piroxicam è un acido debole, di conseguenza a livello dell’IT è presente in forma indissociata, motivo per il quale quest’ultimo è la sede preferenziale dell’assorbimento.

La beta-ciclodestrina è p molecola vettore che si dissocia dal piroxicam prima dell’assorbimento. L’aumentato assorbimento del piroxicam complessato alla beta-ciclodestrina è da ricondursi all’aumentata velocità di dissolzuone del piroxicam.

L’utilizzo delle ciclodestrine permette di ridurre la dose → riduzione degli effetti collaterali.

Il coefficiente di ripartizione: indice del carattere lipofilo di un farmaco

La lipofilia di un F permette un miglior attraversamento delle membrane biologiche. La lipofilia di un F si valuta andando a considerare il “coefficiente di ripartizione” che indica la capacità del F di ripartirsi tra un solvente di tipo lipofilo e l’acqua. Il solvente immiscibile con l’acqua da preferire è l’n-ottanolo, mima i fosfolipidi delle membrane, e talvolta si usa anche il cloroformio.

Dove C rappresenta la [ ] del F indissociato nella fase lipofila e C rappresenta la [ ] del FOLIO acqua indissociato nella fase acquosa. Poiché questo rapporto normalmente assume valori che variano di diversi ordini di grandezza, di solito viene espresso in termini logaritmici, come logP.

Se P è > di 1 indica che il F è lipofilo e diffonde facilmente; invece se è < di 1 indica che il F è idrofilo e non diffonde facilmente.

Il coefficiente di ripartizione effettivo che tiene conto del grado di ionizzazione del F, quindi nel caso in cui un F è un acido o una base debole, è noto come coefficiente di distribuzione, D, ed è espresso normalmente in termini logaritmici, logD; esso è dato dalla seguente equazione per gli acidi e le basi.

Per gli acidi:

Per le basi:

P può influenzare:

• La solubilità.
• L’assorbimento del F in vivo.
• L’efficienza di estrazione del F da campioni.
• Scelta delle condizioni cromatografiche, HPLC, TLC.
• Formulazione di emulsioni, ripartizione dei preservanti.
• Rilascio da preparati semisolidi, dermatologici e rettali, vaginali.

Come si determina log P?

• Flask-shake method, metodo dell’imbuto separatore.

All’interno di un imbuto separatore si pone un determinato V di acqua e si aggiunge il F e poi si determina la concentrazione; dopo di che di aggiunge un ugual V di solvente apolare e si agita l’imbuto separatore per circa 30 minuti per poi lasciare il sistema a riposo per 5 minuti, tempo che equivale alla separazione tra le due fasi e si determina la [ ] di F presente nella soluzione acquosa per poi ricavare mediante sottrazione [ ] presente nel liquido apolare.

• Metodi computazionali: si basano sul calcolo dei contributi di logP dei vari frammenti della molecola.
• Metodo cromatografico: adoperando la cromatografia a fase inversa su strato sottile, si calcola il fattore di ritenzione proporzionare al logP mediante valutazione dell’avanzamento di un soluto rispetto al fronte del solvente; ovvero più la sostanza migrerà insieme al fronte del solv