Appunti analisi dei farmaci 1

ANALISI DEI FARMACI I

Analisi dei farmaci è la materia che permette di applicare sperimentalmente le prime metodiche i cui principi si

studiano con la chimica analitica. Quindi l’analisi chimica prevede comunque l’esecuzione di una serie di reazioni

chimiche, quindi la manipolazione del campione attraverso delle reazioni chimiche che permetteranno di avere delle

indicazioni di tipo qualitativo o quantitativo, sul campione che si sta valutando.

L’analisi dei farmaci I ci introduce alla determinazione quantitativa classica di alcune molecole presenti in alcune

formulazioni farmaceutiche, anche se i farmaci sono prevalentemente costituiti da molecole organiche.

Quindi l’analisi chimica si occuperà della separazione di miscele nei loro componenti originali, e dell’identificazione,

cioè la valutazione quantitativa dei singoli componenti. Attraverso questa analisi chimica che noi possiamo eseguire

sulla materia, possiamo individuare la qualità dei componenti di una miscela che generalmente costituisce il

campione, e non solo valutarne la composizione in termini qualitativi, ma anche in termini quantitativi spesso

avvantaggiati da una separazione dei componenti che risultano importanti.

I campioni sono costituiti da miscele; le miscele che costituiscono i nostri campioni possono essere costituite da

liquidi, solidi o gas e si dividono in:

• miscele omogenee: sono quei sistemi nei quali i singoli componenti non sono più distinguibili tra di loro e si

presentano in un’unica fase, e sono dispersi l’uno nell’altro (es.: vino, acqua di mare).

proprietà̀

• miscele eterogenee: sono quei sistemi nei quali i componenti differiscono per fisiche e/o stato della

materia. Una miscela eterogenea è costituita da due o più componenti facilmente distinguibili (es.: sabbia, latte che è

una sospensione). FARMACOPEA

La Farmacopea: è un insieme di norme (CODICE FARMACEUTICO UFFICIALE) a cui le ditte del settore farmaceutico

devono attenersi; quindi è un insieme di disposizioni tecnico-scientifiche e anche amministrative che il farmacista

deve conoscere e che deve utilizzare sia per il controllo della qualità delle sostanze o dei preparati chimici, attraverso i

metodi di verifica analitica e tecnologica. Cioè all’interno della Farmacopea si trovano anche indicate le tecniche che

bisogna utilizzare per determinare, ad esempio, il grado di purezza di un determinato composto.

Questa è divisa in tanti capitoli ed è strutturata in modo da dedicare alcuni capitoli alle caratteristiche dei principi

attivi, alle metodiche indispensabili da utilizzare, alla legislazione e a ciò che all’interno della farmacia deve esserci per

legge per poter essere aperta secondo la normativa italiana ed europea.

Essa è a disposizione del pubblico.

La IX edizione della Farmacopea è organizzata in 3 Volumi.

-1° Volume si hanno: Prescrizioni e metodi generali, Apparecchiature, Metodi generali fisici e chimico-fisici, Metodi

analitici chimici e chimico-fisici, Metodi generali d farmacognosia, Metodi biologici, Preparazioni radiofarmaceutiche,

Saggi e procedimenti tecnologici, Reattivi e soluzioni titolanti, Tabelle in cui vengono raccolte le indicazioni

indispensabili alle effettuazioni delle determinate metodologie.

-2° Volume è dedicato alle: Singole Monografie di materie prime;

-3° Volume è dedicato alle: Singole Monografie dei preparati galenici (FORMULARIO NAZIONALE) –

La X edizione della Farmacopea, ultima in italiano, è in un unico Volume e si può trovare anche sottoforma di CD.

Esempi: - Monografia del Metile-p-idrossi benzoato (principio attivo) - Monografia del Mercurio ossido giallo

(preparato Galenico).

Alla base della chimica analitica stanno tutti quei metodi di indagine qualitativa e quantitativa; e dal punto di vista

farmaceutico, queste indagini quantitative possono rappresentare la percentuale di purezza dei principi attivi, quindi

le sostanze farmacologicamente attive presenti in una determinata forma farmaceutica, e la determinazione della

quantità dei componenti di una determinata forma farmaceutica. Ovviamente, per arrivare a dare questi risultati, è

indispensabile fare la scelta del metodo analitico più corretto.

Il metodo analitico può essere scelto in funzione, per esempio, della conoscenza qualitativa del campione.

(Es. se si sa cosa c’è dentro al campione e si deve andare a determinare la concentrazione dei diversi componenti, si

potrà scegliere più facilmente la tecnica analitica che porterà facilmente alla determinazione quantitativa dei

componenti). La scelta del metodo è anche legata alla

conoscenza delle interferenze possibili presenti all’interno del campione quando l’obiettivo è la determinazione di una

determinata componente presente all’interno del campione.

(Esempio: se si hanno 2 o 3 sostanze all’interno del campione che si comportano in maniera molto simile, applicando il

metodo di analisi che si intende applicare, quello non potrà essere un metodo di elezione, cioè di scelta, perché ci sono

queste interferenze che se non vengono eliminate possono portare a delle valutazioni errate nell’applicazione del

metodo).

Il grado di accuratezza analitica che si vuole ottenere. Un dato quantitativo, è accurato quando si avvicina il più

possibile al dato considerato vero.

(Es. quando si deve andare a determinare una certa concentrazione di analita, non si conosce la sua concentrazione, e

quindi si deve applicare un metodo che porti ad ottenere un risultato che sia più possibile vicino al valore vero, cioè ciò

che veramente c’è all’interno del campione).

Quindi la scelta del metodo, è legata all’accuratezza del dato. Se, ad esempio, in un determinato momento si ha la

necessità di avere rapidamente un ordine di grandezza della concentrazione di una determinata sostanza, si scelgono

dei metodi più rapidi ma meno accurati. Se, invece, si ha la necessità di stabilire la concentrazione o la purezza di un

principio attivo all’interno di un farmaco, allora bisogna scegliere un metodo che dà un risultato più vicino al valore

vero, ma che richiede più tempo di lavorazione. Non si devono applicare metodi più accurati di quello che serve,

perché arrivare ad un dato molto vicino ad un dato vero, prevede non solo l’applicazione di metodi più lunghi nel

tempo, ma probabilmente richiede anche personale più specializzato, strutture più ricche di strumentazione o

materiale da utilizzare per eseguire la propria analisi.

La quantità di campione che si ha a disposizione, vincola sulla scelta del metodo, perché ci sono metodi che hanno

bisogno di quantitativi consistenti, anche perché forse la sensibilità del metodo non è così spinta; ci sono metodi che

invece possono essere applicati a piccolissime quantità di campione e quindi, necessariamente, a seconda della

quantità di campione che si ha a disposizione si potrà scegliere un metodo piuttosto che un altro.

Anche la facilità e la rapidità dell’analisi fa parte della scelta del metodo e del dato che si deve produrre. Cioè se c’è

bisogno di produrre un dato rapido, non si può scegliere un metodo che ha bisogno di tempo, ma si ha bisogno di un

metodo rapido.

CLASSIFICAZIONE DEI METODI CHE ABBIAMO A DISPOSIZIONE:

- Metodi chimici

- Metodi fisici e chimico-fisici

- Metodi biologici

METODI CHIMICI prevedono l’analisi gravimetrica o ponderale per cui lo strumento più importante è la bilancia; e

l’analisi volumetrica, ovvero le titolazioni per cui lo strumento più importante è il matraccio tarato.

Tra i METODI FISICI e CHIMICO-FISICI abbiamo la Spettroscopia di Assorbimento, la Spettroscopia Spettroscopia di

Emissione, Polarimetria, Rifrattometria, Nefelometria e Turbidimetria, Potenziometria e Conduttometria,

Radioattività, Cromatografia (GC, HPLC).

I vantaggi dei metodi fisici e chimico-fisici (o strumentali) sono:

- Velocità di esecuzione: generalmente sono analisi più rapide di quanto non lo siano l’analisi gravimetrica e

volumetrica.

- Sensibilità e Specificità: esse possono essere tecniche che permettono di arrivare a quantificare quantità

molto piccole di analita all’interno del campione, quindi sono tecniche dalla sensibilità molto elevata e anche

di una specificità maggiore rispetto ad altri metodi.

- Versatilità: essi sono applicabili con una discreta facilità.

Gli svantaggi sono:

- Il costo di acquisto e di manutenzione della strumentazione necessaria per la loro esecuzione.

- È necessario il trattamento chimico preliminare dei campioni per poter applicare questi metodi chimico-fisici.

- È necessario avere a disposizione degli standard di riferimento per la taratura, cioè per poter essere certi che

lo strumento risponda in maniera coerente alla concentrazione della specie che si va a cercare.

Anche all’interno dell’analisi quantitativa si possono fare ulteriori classificazioni, classificando l’analisi quantitativa

come Macro, SemiMicro e Micro a seconda della quantità di campione che serve per eseguire l’analisi.

- Analisi Macro: si ha quando la quantità di campione necessario da avere a disposizione sarà superiore a 50

mg e avrà una sensibilità 0.2 mg, cioè arriverà a determinare fino a 0.2 mg

- Analisi SemiMicro: si ha quando la quantità di campione è compresa tra 2 e 50 mg, e avrà una sensibilità di

0.01 mg;

- Analisi Micro: si hanno quando bastano meno di 2 mg, e si avrà una sensibilità di 0.001 mg.

Quindi anche le tecniche quantitative possono essere classificate in virtù della quantità di campione che hanno

bisogno per poter essere applicate.

Qualunque sia la tecnica utilizzata per poter ottenere un dato quantitativo, l’analisi consiste in una serie di tappe o

fasi: - 1. Il campionamento: il campione che arriva sul bancone del laboratorio deve essere un campione

rappresentativo della materia che si deve andare a studiare, quindi se si parte da una matrice disomogenea,

bisogna essere in grado di portare in laboratorio, quindi campionare, cioè avere un campione, che sia

effettivamente rappresentativo del campione nella sua complessità. (es. se si ha un terreno da analizzare, il

campionamento dovrà essere fatto raccogliendo porzioni di questo terreno da diverse posizioni in modo da far

si che se questo terreno non è omogeneo nella sua composizione, quindi composto da tante componenti e in

quantità differente, prelevando su certi punti di una certa area, si è sicuri di prendere porzioni diverse fra loro

ma che nella loro somma rappresentano in maniera coerente la qualità del campione che si deve analizzare).

Tanto più omogeneo è il campione da analizzare e tanto meno questo problema della rappresentatività del

campione è importante.

- 2. Preparazione del campione (Polverizzazione, Mescolamento ed Essiccamento): cioè se, ad esempio, il

campione è disomogeneo e si vuole fare la percentuale di acetilsalicilico delle compresse di aspirina, per

avere un campione più rappresentativo, non si prende solo una compressa, ma si prendono tutte le

compresse di una scatola, si polverizzano tutte, si mescolano e si prendono delle aliquote. In questo modo si

è sicuri che il campione è effettivamente rappresentativo di tutta la scatola; questo si fa perché se si prende

una sola compressa, e per puro caso, essa ha una concentrazione leggermente superiore o inferiore rispetto

alle altre, si dà un risultato che si estende a tutta la scatola sbagliando.

La preparazione del campione, quindi, prevede la polverizzazione, il mescolamento e l’essicamento nel caso

in cui questi materiali con cui si opera sono in grado di assorbire umidità dall’aria, quindi diventano

microscopici e quindi quando si va a fare la pesata alla bilancia per riportare il peso o quantità di analita sulla

quantità di campione dal quale si parte, si fa un errore in partenza perché il campione è pieno d’acqua.

- 3. La misura esatta di un’aliquota del campione: anche nella pesata si dovrà scegliere la bilancia più idonea

ad ottenere il valore di massa più accurato possibile, cioè il più vicino possibile al valore vero. Quindi avendo

a disposizione diversi tipi di bilance come la bilancia analitica o la bilancia tecnica, se si deve fare una pesata

molto accurata, si sceglierà quello strumento che permette di fare questo; mentre se si ha bisogno di fare

delle pesate veloci e grossolane, si sceglierà una bilancia di tipo tecnico che è più facile da utilizzare, più

rapida nell’utilizzo, ma che dà una cifra o al massimo due dopo la virgola.

- 4. Solubilizzazione del campione pesato: bisogna essere sempre certi di portare a completa solubilizzazione il

campione solido che si ha pesato se la procedura prevede il trattamento di una soluzione del campione.

Solubilizzazione completa significa non vedere più niente di fase solida ad occhio nudo, ma avere un’unica

fase che è la fase liquida in cui si ha portato solubilizzando il campione.

- 5. Eliminare le interferenze: sapendo qual è il tipo di analisi che si va ad effettuare, un’altra cosa importante

da valutare è la possibilità di eliminare le interferenze. Esse si possono eliminare attraverso azioni di

mascheramento o attraverso la formazione di complessi estraibili.

- 6. Separazione del costituente da dosare: esso potrebbe essere in alternativa all’eliminazione delle

interferenze o potrebbe essere in aggiunta ad esso; cioè si eliminano le interferenze, ma si fa sì che la specie

a cui si è interessati, venga allontanata dal resto della matrice del campione. E allora anche qui si può

adottare:

• La precipitazione selettiva: cioè si utilizza un reattivo che è in grado, selettivamente, di far

precipitare solo il componente che ci interessa, cioè l’analita.

• Si può estrarre l’analita con il solvente adatto: cioè far passare l’analita dalla soluzione ottenuta per

solubilizzazione del campione, ad un solvente miscibile con questo solvente e che abbia una buona

interazione con l’analita; e quindi l’analita passa dal primo solvente al secondo solvente, e si lascia

nel primo solvente tutte le interferenze.

- 7. Cromatografia e resine a scambio ionico: la cromatografia ha uno scopo separativo, poi con la sua

evoluzione, attraverso la cromatografia si può avere un grafico finale che rappresenta la separazione

avvenuta e che è in grado di dare indicazioni dal punto di vista quantitativo, ma anche sulla natura dei

componenti che si sono separati in un determinato tampone.

- 8. Esecuzione dell’analisi e misura: una volta che la soluzione è pronta, l’analita è pronto per essere

sottoposto all’analisi che si intende applicare, si procede con la misura finale che può essere la misura del

volume o della massa (a seconda di cosa si deve misurare), e poi si eseguono i calcoli per arrivare a quella che

era la richiesta del committente. Una volta finiti i calcoli c’è l’azione critica dell’operatore (questi dati sono

compatibili con quelli che avrei dovuto/potuto ottenere? Sono risultati che possono rientrare in quella

programmazione che avevo fatto per quel determinato campione?)

Queste sono le fasi indispensabili che si affrontano quando si fa un’analisi quantitativa, e sono tutti gli step che un

chimico farmaceutico deve affrontare in autonomia.

Tutte le volte che dobbiamo produrre un dato di concentrazione, un dato quantitativo, questo va valutato, è un dato

che va sottoposto da un’analisi da parte dell’operatore.

MISURARE UNA GRANDEZZA: confrontare quella grandezza con un’altra, ad essa omogenea, detta unità di misura.

PORTATA: massima quantità misurabile da uno strumento.

SENSIBILITA’: minima quantità che uno strumento può misurare.

Più grande è la portata di uno strumento e minore è la sua sensibilità. Cioè l’intervallo non può essere infinito, quindi

se ci spingiamo verso portate elevate è chiaro che la sensibilità dello strumento diminuisce e viceversa.

PRONTEZZA: velocità con la quale uno strumento fornisce la misura (nelle operazioni di pesata, ad esempio, la

prontezza in genere è di qualche secondo. Quindi la prontezza di una bilancia è la risposta molto rapida. Ci sono però

strumentazioni che hanno una prontezza, una rapidità di risposta decisamente inferiore.

VALUTAZIONE DEL DATO ANALITICO È

impossibile effettuare un’analisi chimica, e in genere qualunque tipo di misura, con risultati privi di errore; il chimico

analitico deve minimizzare tali errori e stimarne la grandezza con un’accettabile accuratezza.

Il valore va sempre corredato da un ± per simboleggiare l’incertezza.

Le incertezze su una misura non possono essere eliminate completamente perciò il valore vero è sempre sconosciuto.

E’ quindi importante:

-valutare l’entità probabile dell’errore: essere in grado di prevedere la dimensione dell’errore.

-definire dei limiti entro cui il valore vero di una quantità misurata (µ) cade con un certo grado di probabilità: posso

prevedere un intervallo intorno al valore che io ho determinato entro al quale con un grado di probabilità che io

dichiaro cadrà anche il valore vero µ.

QUINDI: il mio dato analitico so che devo corredarlo di un’incertezza, so che l’incertezza è ineliminabile e so anche che

devo cercare di contenere il più possibile questa incertezza e posso anche fare il calcolo di un intervallo di probabilità

(lo stabilisco io) comprendente il valore che io ho dato come mio risultato ed entro quell’ intervallo cadrà anche il

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