Analisi dei medicinali

Analisi dei medicinali

Lo scopo fondamentale di un controllo analitico è quello di rispondere ai due quesiti riguardanti che cosa contenga un determinato campione e quale quantità dei singoli componenti sia presente.

Tipi di analisi

Qualitativa —> Analisi identificazione chimica dei componenti presenti nel campione. Analisi di un composto: determinazione dei singoli componenti presenti nel composto.

Quantitativa —> Analisi sfruttando proprietà chimiche, chimico-fisiche e biologiche di un determinato composto permette di determinare la quantità esatta di quel composto nel campione in esame. Determinazione di un composto: dosaggio di un principio attivo o di un solo componente.

Definizioni

• Sostanza —> Qualsiasi materia di origine umana, animale o vegetale, o di origine chimica, sia naturale che di trasformazione o di sintesi.
• Medicinale —> Ogni sostanza avente proprietà curative o profilattiche delle malattia umane o animali che viene somministrata allo scopo di stabilire una diagnosi o ripristinare, correggere o modificare funzioni organiche dell’uomo o dell’animale.
• Specialità medicinali —> I medicinali preparati industrialmente ed immessi in commercio con una denominazione speciale ed in convenzione particolare.
• Galenici ospedalieri —> Medicinali preparati direttamente nella farmacia ospedaliera e destinati ad essere impiegati all’interno dell’ospedale.
• Galenici magistrali —> Destinati a malati determinati, preparati in farmacia solo in base a prescrizioni mediche. Il farmacista è responsabile della corretta preparazione.
• Galenici officinali —> I medicinali preparati in farmacia in base alle indicazioni della Farmacopea Ufficiale e destinati ad essere forniti direttamente ai clienti di tale farmacia.

L’azione farmacologica come medicamento è determinata dalla concentrazione del farmaco.

Somministrazione e concentrazione

• Somministrazione parenterale —> La concentrazione massima del farmaco entra subito nel circolo sanguigno per poi diminuire.
• Somministrazione orale —> Le concentrazioni di farmaco tornano a calare perché viene metabolizzato ovvero inattivato per poi prendere le vie di eliminazione.

Finestra terapeutica —> (Tra le due righe MTC e MEC) dalla minima concentrazione efficace alla minima concentrazione tossica. Il farmaco dal tempo 0 finché non arriva alla minima concentrazione efficace (MEC) la sua attività non viene esplicata ma concentrando troppo il farmaco si supera MET rendendolo tossico.

Componenti del farmaco

• Principi attivi —> Responsabili dell’attività farmacologica.
• Eccipienti —> Sostanze che si trovano in più all’interno del farmaco, che servono a migliorare la solubilità del farmaco, la sua stabilità chimica, il sapore ecc.

Finalità dell'analisi

• Controllo del composto e delle impurezze presenti nel prodotto finito (materia prima o specialità medicinale). Esempio: vitamina B1 in preparazione iniettabili o cortisone in unguento.
• Controllo durante la lavorazione del prodotto: durante un’operazione di processo, alla fine di una reazione chimica o enzimatica, alla fine di un processo estrattivo.

Domande dell'analisi farmaceutica

L’analisi farmaceutica può essere usata per rispondere alle seguenti domande:

1. Il principio attivo presente nella specialità medicinale è effettivamente quello riportato?
2. Qual è la sua percentuale in questa formulazione?
3. Nella formulazione è presente solo il principio attivo o sono presenti impurezze?
4. Qual è la concentrazione delle impurezze specificate nel principio attivo?
5. A che velocità viene rilasciato il principio attivo in questa formulazione in maniera che possa essere assorbito dall’organismo?
6. Qual è la concentrazione del farmaco in un campione di tessuto o nei fluidi biologici?
7. Quali sono i valori di pKa, dei coefficienti di partizione, della solubilità e della stabilità di un determinato farmaco?

Fonti di contaminazione

• Materiale di partenza —> Tracce di acidi organici o alcaloidi o solvente di estrazione.
• Produzione —> Solventi; acidi o basi usati nel processo di lavorazione; reagenti usati per rimuovere altre impurezze; materiale usato per la costruzione dell’impianto; contaminazione di origine microbiologica (difetti dell’impianto di sterilizzazione).
• Conservazione —> Instabilità chimica; cessione di elementi dannosi da parte del recipiente.

Impurezze non tollerate possono provocare attività farmacologiche incompatibili con il composto di interesse. Fenacetina 4-cloro-acetanilide (attività analgesica ed antipiretica) (proprietà nefrotossiche, danni renali). Profarmaco del paracetamolo (-OH).

Fase sintetica

Fenacetina 4-cloro-acetanilide (proprietà nefrotossiche) - occorre rimuovere il componente iniziale perché attraverso un suo eccesso causa il prodotto tossico.

Le impurezze possono essere costituite da isomeri ottici ovvero la presenza di enantiomeri o diastereoisomeri che presentano diverse proprietà chimico-fisiche.

Talidomide

Talidomide —> Ritirato dal commercio perché il C chirale nella forma S era terapeutico ma nella sua forma R è un teratogeno.

Talidomide S sedativo R teratogeno Chinina —> Nella forma 8S 9R è un antimalarico ma nella sua forma opposta è un antiaritmico. 2(8S;9R)-Chinina antimalarico (8R;9S)-Chinidina antiaritmico.

Necessità di un'analisi stereospecifica per determinare la forma terapeutica.

Fasi di un’analisi quantitativa

Le fasi di un’analisi quantitativa (sequenziali) sono:

1. Seleziona il metodo —> volumetrico, gravimetrico, elettroanalitico, spettroscopico.
2. Procura un campione rappresentativo.
3. Prepara un campione da laboratorio —> CAMPIONAMENTO: macinazione, frantumazione, essiccamento.
4. Solubilizza i campioni.
5. Misura le proprietà dell’analita —> massa, volume, potenziale, assorbanza.
6. Calcola i risultati.
7. Valuta l’attendibilità dei risultati —> determinazione della quantità relative del campione, applicazione di metodi statistici, uso del computer.

Selezione del metodo

Richiede esperienza ed intuito dato che si tratta di effettuare un compromesso fra: livello di accuratezza richiesto ed economicità (numero di campioni da analizzare). Non esiste un metodo analitico migliore degli altri in assoluto e tale da potersi applicare in ogni circostanza.

Criteri di selezione

• Qual è l’intervallo di concentrazione che deve essere determinato? Se [ppm] usiamo un'analisi spettroscopica, potenziometrica.
• Qual è il grado di accuratezza richiesto? Se aumenta l’accuratezza aumenta il tempo di analisi e aumentano i costi.
• Quanti campioni devono essere esaminati?
• Quali sono le proprietà fisiche e chimiche del campione? Omogeneo? Volatile? Igroscopico?
• Quali altri componenti sono presenti nel campione? Si necessita a monte di un'analisi qualitativa.

Criteri di precisione e accuratezza

• Precisione —> Grado di concordanza tra misurazione diverse di un campione seguite nello stesso modo. Si determina mediante analisi replicata. È espressa mediante la deviazione standard.
• Accuratezza —> Grado di concordanza tra valore misurato e valore vero. Viene espressa in termini di errore (solitamente %). Per determinare l’accuratezza di un metodo analitico si può ricorrere a: materiali di riferimento certificati, confronto con altri metodi standard, intercalibrazione fra laboratori.

Comuni metodi analitici

I comuni metodi analitici impiegati nell’analisi quantitativa si basano su proprietà chimiche o chimico-fisiche e di conseguenza si possono distinguere in:

• Metodi chimici —> Si basano su una reazione chimica alla quale partecipa l’analita.
• Metodo gravimetrico —> Si determina la massa dell’analita o di qualche composto in relazione chimica con esso. Può essere diretto o indiretto.
• Metodo volumetrico —> Si misura il volume di una soluzione contenente reagente sufficiente per reagire completamente con l’analita; può essere diretto o indiretto. Si possono anche basare sulla quantità di gas prodotto o consumato.
• Metodi elettroanalitici —> Implicano la misura di proprietà elettriche (potenziale, corrente, resistenza, quantità di elettricità).
• Metodi spettroscopici —> Si basano sulla misura della interazione tra una radiazione elettromagnetica e gli atomi o le molecole di analita; oppure sulla produzione di tali radiazioni da parte degli analiti.
• Metodi misti —> Si basano sulla misura di proprietà quali il rapporto massa/carica (spettrometria di massa), la velocità del decadimento radioattivo, il calore di reazione, la velocità di reazione, l’attività ottica e l’indice di rifrazione.

Vantaggi e svantaggi dei metodi fisici e chimico-fisici

• Maggiore velocità di esecuzione
• Risparmio
• Elevata sensibilità e specificità
• Ampia applicabilità

• Elevato costo d’acquisto e manutenzione dello strumento
• Trattamento preliminare del campione con metodi chimici
• Necessità di standard puri (taratura)

Campionamento

Consiste nel prelevare dall’intero lotto di prodotto da esaminare una quantità adeguata all’esecuzione dell’analisi, il cosiddetto campione analitico. Questo deve rispecchiare la composizione media di tutto il lotto, al quale vengono poi riferiti i dati analitici ottenuti, per cui l’operazione del campionamento ha un’importanza fondamentale.

In un’analisi chimica si utilizza solo una piccola frazione del materiale in esame pertanto l’analisi viene effettuata su un campione che rappresenta fedelmente la composizione della matrice da cui deriva. Per campionamento si intende il processo attraverso cui una popolazione del campione è ridotta di dimensioni fino ad una quantità di materiale omogeneo che possa essere facilmente trattata in laboratorio e la cui composizione si rappresentativa della popolazione stessa.

Fasi del campionamento

1. Identificare una popolazione materiale e poi riuniti e mescolati (omogeneità)
2. Raccogliere un campione grossolano
3. Ridurre il campione grossolano in un campione di laboratorio. CAMPIONAMENTO CASUALE

Abbiamo due tipi di campionamento:

• Campionamento composto —> I campioni vengono prelevati da ogni zona caratteristica del materiale e poi riuniti e mescolati (omogeneità).
• Campionamento casuale —> Il materiale di partenza è diviso in tanti settori reali o immaginari ed i campioni vengono scelti casualmente tra suddetti settori preferibilmente con una tabella di numeri casuali.

Pochi campioni reali sono omogenei! Il risultato dell’analisi dipenderà dal modo in cui verrà scelta la parte di campione da analizzare. Ne risulta che sarà influenzata l’accuratezza dell’analisi (valore vero). Gli errori dovuti a un cattivo campionamento non possono essere controllati con l’uso di bianchi e di standard. Gli errori di campionamento sono trattati separatamente da tutte le altre fonti di incertezza associate a un’analisi.

Preparazione del campione analitico

• L’ottenimento del campione analitico da materiali omogenei come i liquidi non presenta particolari difficoltà.
• Invece i campioni solidi devono essere frantumati e polverizzati. Esempio: compresse, se ne pesa un certo numero, si polverizza (in mortaio), si preleva il campione analitico ed alla fine si esprimono i dati dell’analisi come quantità media di principio attivo per compressa.
• Il campione da analizzare deve essere secco, poiché l’umidità eventualmente presente falserebbe l’analisi. Spesso si risolve il problema scaldando il campione per un certo tempo a 100°C o mantenendolo in atmosfera secca (essiccatore con calcio cloruro).

Forme di acqua nei solidi

• Acqua essenziale —> È l’acqua che rappresenta una parte integrante della struttura molecolare o cristallina di un composto nel suo solido. Acqua di cristallizzazione: BaCl₂·2H₂O. Acqua di decomposizione: si trova nei composti che quando riscaldati danno origine a quantità stechiometriche di acqua.
• Acqua non essenziale —> È l’acqua che è fisicamente trattenuta da un solido.

Pesata del campione

La pesata del campione analitico viene eseguita con modalità diverse secondo lo stato fisico della sostanza in esame.

1. Mediante una spatola se il campione è solido oppure mediante una pipetta la si porta su un vetro d’orologio adeguato (o beuta, becker o contenitore di vetro), perfettamente pulito ed asciutto e preventivamente pesato (p).
2. Si ripesa il contenitore con la sostanza (p) e dalla differenza dei pesi (p’-p) si ha il peso della quantità prelevata.
3. Questa viene poi trasferita nel recipiente indicato dal metodo d’analisi (beuta, becker, matraccio) lavando accuratamente il vetrino con solvente opportuno ed aggiungendo questi lavaggi alla sostanza nel recipiente.

Solubilizzazione del campione

Generalmente l’analisi quantitativa è condotta su una soluzione della specie da determinare. La scelta del solvente adatto è molto importante, perché esso deve consentire la completa solubilizzazione del campione in esame e non deve interferire con l’analisi.

Esecuzione dell’analisi

I metodi utilizzati nell’analisi quantitativa si basano in genere su proprietà che sono caratteristiche di più specie. Perciò l’analista deve prevedere le eventuali interferenze di altri specie e provvedere adeguatamente caso per caso.

Elimina le interferenze

L’interferenza è provocata da una specie diversa dall’analita che genera un errore accrescendo o attenuando la quantità che si sta misurando in un’analisi.

• Precipitazione
• Estrazione —> Se l’interferente ha la capacità di sciogliersi in un solvente acquoso o non, secondo i metodi di partizione l’interferente nel solvente non acquoso si concentra nella fase organica che viene estratta da quella acquosa e viene analizzata.
• Cromatografia —> Separare chimicamente l’interferente dall’analista sfruttando una sua caratteristica chimica usando metodi strumentali.
• Scambio ionico
• Mascheramento —> Consiste nel prendere la soluzione e aggiungere alla soluzione un agente/reattivo detto mascherante che forma e dà luogo a una reazione selettiva e quantitativa con l’interferente e non con l’analita. Immaginiamo di dover titolare un campione che contiene ioni magnesio 2+ e alluminio 3+, con il mascheramento aggiungo ioni fluoruro che stabiliscono con legami gli ioni aluminio 3+ ma non il magnesio, quindi dopo aver aggiunto il F, vado a titolare con EDTA che titola solo il magnesio perché l’aluminio forma un complesso con F.

I risultati immediati dell’analisi vanno riferiti alla specie presente nel campione.

Misure di peso

Per rendere il peso indipendente dalle condizioni di misura si preferisce eseguire delle misure relative, confrontando direttamente la sostanza di peso incognito con campioni di peso noto. In tal modo si misura in effetti un rapporto tra le masse.

Le bilance

• Sensibilità —> È il rapporto tra lo spostamento dell’ago indicatore e la variazione di peso sul piatto della bilancia. La sensibilità reciproca è invece il sovrappeso necessario per spostare di una divisione, sulla scala, la posizione di equilibrio dell’ago.
• Precisione —> È il grado di concordanza fra diverse misure successive della stessa quantità. La precisione è quindi una misura statistica degli errori accidentali e dipende anche dall’abilità dell’operatore.
• Accuratezza —> È il grado di concordanza fra il risultato di una misura ed il valore vero della grandezza misurata.
• Portata —> È il carico massimo che può essere sopportato senza che si verifichi alcuna interferenza con la normale capacità operativa dello strumento.
• Risoluzione —> Viene spesso confusa con la sensibilità e rappresenta la più piccola variazione di massa capace di modificare, in modo apprezzabile, l’indicazione dello strumento. Per le bilance provviste di display, la risoluzione rappresenta il valore di massa associato all’ultima cifra indicata.

La bilancia è composta da due piattelli sospesi attraverso un braccio meccanico con dei fulcri.