Farmacognosia

Farmacognosia

Introduzione: preparazione droghe vegetali

La farmacognosia è la disciplina che si occupa del riconoscimento e della descrizione dei farmaci naturali, detti droghe. La farmacognosia può essere vista come l’insieme di diverse discipline che studiano il farmaco naturale:

• Botanica farmaceutica, che si occupa della classificazione e della distribuzione delle piante officinali;
• Fitochimica, che si occupa della struttura e del comportamento dei principi attivi nelle piante;
• Fitoterapia, che si occupa dell’utilizzo delle piante medicinali per scopi terapeutici.

Quindi, il compito della farmacognosia consiste nell’occuparsi della fonte e della droga cercando di migliorare i processi di produzione, di conservazione e di preparazione. Inoltre, per quanto riguarda esclusivamente la droga, si occupa della sua identificazione, distribuzione, descrizione ed uso farmaceutico. I farmaci naturali sono utilizzati sin dal XIX secolo ed attualmente, grazie alla chimica, è possibile sintetizzare e riprodurre in laboratorio le molecole che prima si ottenevano dalle piante.

Ricordiamo che: La pianta medicinale è la pianta che possiede proprietà provate di svolgere una determinata attività terapeutica. Possono essere spontanee (di difficile utilizzo, data l’elevata variabilità nel contenuto di principi attivi) o coltivate. I vantaggi della coltivazione sono diversi: si possono controllare dei parametri ambientali, si ha una miglior efficienza nella raccolta e si possono scegliere delle varianti a maggior contenuto di principi attivi. È detto tempo balsamico il periodo entro il quale è opportuno effettuare la raccolta per avere un massimo contenuto di principi attivi.

Esistono diverse regole di raccolta che riguardano soprattutto il momento perfetto per la raccolta. Ad esempio, i fusti e le cortecce vanno raccolti durante l’inverno; i semi vanno racconti prima della piena maturità; le foglie vanno raccolte nel pieno sviluppo, prima della formazione dei boccoli floreali.

La parte impiegata è la parte della pianta che viene raccolta o utilizzata per trarne la droga e i principi attivi. Da una stessa pianta possiamo raccogliere differenti parti che costituiranno differenti droghe.

La droga è la parte di pianta che, trattata opportunamente, viene utilizzata a scopo terapeutico. Può essere organizzata (contiene elementi cellulari e sono foglie, radici, fiori) o non organizzata (non contiene elementi cellulari e sono le resine e gli estratti). Può essere considerato l’equivalente di un medicinale complesso, contenendo diversi principi attivi e altre sostanze che funzionano da eccipienti naturali.

La qualità delle piante e delle droghe può essere influenzata da diversi fattori:

• Endogeni che possono essere genetici (ibridazione, mutazione) e non genetici (età, stadio di sviluppo);
• Esogeni che riguardano quindi l’ambiente in cui crescono, quindi clima, altitudine, luce, temperatura, terreno (pH, elementi nutritivi), latitudine, fattori biotici.

In particolare, i fattori genetici che inducono mutazione possono avvenire spontaneamente o essere indotti dall’uomo. In agronomia, si utilizza spesso la selezione: si utilizza il seme di piante che possiedono i caratteri desiderati in modo da avere una coltura d’élite. In altri casi, abbiamo delle mutazioni che possono essere di diversi tipi. Può essere di forma se abbiamo la modifica di una sequenza amminoacidica di una proteina o se si introduce un codone-stop che tronca la sintesi. Può essere per sostituzione, inserzione o delezione di nucleotidi. La mutazione può essere causata da agenti chimici interni (rottura di legami) o da agenti chimici/fisici esterni (raggi UV, X o γ).

Si può avere poliploidia, ovvero un aumento del numero di cromosomi. Può essere indotta immergendo i semi in soluzioni di colchicina. Nelle piante poliploidi gli organi sono nettamente maggiori e si ha un aumento dei principi attivi. Infine, si può avere l’ibridazione che consiste nell’incrocio di varietà della stessa specie (intraspecifica) o di specie differenti (interspecifica) per impollinazione spontanea o indotta dall’uomo.

Raccolta, preparazione e conservazione

Il contenuto in principi attivi di una droga ed il suo valore commerciale dipendono soprattutto dal modo in cui viene raccolta, preparata e conservata. Ricordiamo che le piante vanno raccolte durante il tempo balsamico. Va prestata una certa attenzione nella fase post-raccolta, quindi nelle fasi che seguono la raccolta e si intersecano con la preparazione e la conservazione della droga.

Una volta raccolte, le parti della pianta che interessano vengono mondate, cioè private di residui, parti guaste o estranee.

• Metodi meccanici

La prima e più semplice forma di somministrazione di una droga è la polvere che può essere per uso orale o per applicazioni cutanee. Generalmente le polveri si ottengono per polverizzazione della droga essiccata e devono poi essere setacciate per avere un preparato con granulometria omogenea. In base alla consistenza, fibrosità e fragilità della droga si adoperano opportuni metodi di polverizzazione. La frantumazione, impiegata soprattutto per corpi duri, viene effettuata con frantumatori, macinatori o grattugie rotanti. Una variante è la criofrantumazione. La triturazione per polverizzare droghe erbacee, gemme, bulbi, tuberi, utilizza omogenizzatori a coltelli rotanti e taglierine di vario tipo. La vera e propria polverizzazione viene ottenuta con vari tipi di mortaio e con molini di vario tipo, al fine di ottenere una droga ad una consistenza polverosa di 125 μm. In caso di droghe oleaginose si aggiungono amido, talco, zucchero o cloruro di sodio. La droga ottenuta va conservata in recipienti di acciaio o di vetro.

• Metodi estrattivi

Nei metodi estrattivi la droga viene posta a contatto con un solvente verso cui migrano i principi attivi. L’efficacia dell’estrazione può essere influenzata da diversi fattori come il pretrattamento della droga che dipenderà dal suo stato (fresca, essiccata, frantumata), dal tipo di solvente o miscela di solventi utilizzata, dalla temperatura di estrazione e dal tempo di esecuzione. Le estrazioni possono essere classificate in estrazioni meccaniche (droga fresca) ed estrazioni con solventi (droga fresca o essiccata).

Tra le estrazioni meccaniche abbiamo:

• La spremitura e punzonatura utilizzate per droghe generalmente fresche. Si ottengono così succhi, oli essenziali ed oli vegetali fissi. Le preparazioni sono da consumarsi entro le 24h salvo addizione di conservanti;
• La compressione utilizzata per droghe fresche come frutti e droghe oleaginose;
• La centrifugazione è utilizzata per droghe fresche, solitamente accompagnata dalla spremitura o compressione.

Da questi metodi estrattivi si possono ottenere diverse frazioni che saranno lasciate decantare o verranno filtrate. In particolare, si ottengono:

• Il succo che sarà ricco di principi attivi e che potrà essere raffinato;
• L’emulsione oleosa che necessita di raffinazione. Passa nella centrifuga per ottenere la separazione degli oli essenziali puri dall’acqua;
• I pannelli che sono le parti centrali con la polpa e i semi. Potranno essere utilizzati come, ad esempio, mangimi per animali.

Abbiamo altri metodi estrattivi. La macerazione in cui la droga polverizzata viene posta a bagno nel solvente ad una temperatura non superiore ai 30 °C. La droga viene sottoposta numerose volte a macerazione con solvente nuovo fino ad esaurimento. La digestione che è una macerazione a temperature superiori. La decozione è utilizzata per le parti più dure della droga, come le radici, la corteccia, i semi. La droga viene immersa in un contenitore con acqua fredda che viene poi portata ad ebollizione per ottenere il decotto. L’infusione è utilizzata principalmente per i fiori e si intinge la droga in acqua bollente, quindi senza portare ad ebollizione. La percolazione in cui il solvente viene fatto passare attraverso uno strato uniforme di droga che viene umettata o macerata. L’enfleurage che prevede l’adsorbimento delle essenze volatili in grassi solidi. È utilizzato per quelle droghe, generalmente fiori, che con le normali tecniche di distillazione non garantirebbe qualità e quantità. La distillazione è un metodo impiegato per processi estrattivi o di purificazione. Consiste nell’utilizzare due variabili fisiche, temperatura e pressione, attraverso cui è possibile separare le varie componenti. Esistono vari tipi di distillazione.

• Distillazione diretta à sottoporre un liquido ad ebollizione raccogliendo in un contenitore a parte i composti volatili. Può essere a pressione ridotta, molecolare, distruttiva o frazionata.
• Distillazione in corrente di vapore d’acqua à la droga viene umettata con il solvente e poi viene sottoposta ad estrazione dove il vapore, attraversandola, trascina con sé oli essenziali e composti volatili che vengono poi raccolti.
• Distillazione preceduta da macerazione à la droga viene lasciata macerare per estrarre i composti solubili e successivamente per distillazione si separano i volatili.

Esiste anche l’estrazione con fluidi supercritici. È utilizzata per l’estrazione di oli essenziali ed oli fissi. È un metodo abbastanza costoso. L’estrazione con il campo elettromagnetico può essere considerato come una fonte di ultrasuoni. Distrugge le cellule vegetali, consentendo una maggiore penetrazione e diffusione del solvente. L’estrazione continua in controcorrente à la droga sotto forma di soluzione, emulsione o massa solido è in movimento su una massa liquida, ovvero il solvente, che fluisce in senso contrario.

Tipologie di estratti

Abbiamo estratti acquosi ed idroalcolici. Tra gli estratti acquosi abbiamo la tisana. Viene definita come una soluzione acquosa diluita di sostanze medicamentose, formate da fitocomplessi da utilizzarsi per via orale. Nella preparazione di una tisana, le erbe devono essere opportunamente sminuzzate; il grado di sminuzzamento è importante in quanto può influire sull’estrazione dei principi attivi. In una tisana di più erbe, i componenti devono essere tra loro omogenei e, per evitare l’insorgenza di interazioni sfavorevoli, si consiglia di non superare le 5 erbe in una stessa tisana. L’infuso è un tipo di tisana che viene utilizzata per estrarre i principi attivi delle parti più delicate di una pianta come i fiori, le parti erbacee e le foglie. Viene preparato versando sulle parti interessate della pianta dell’acqua bollente e lasciando il tutto a contatto per 10 o 15 minuti. Si procede alla filtrazione e, dopo aver spremuto il residuo solido rimasto sul filtro, l’infuso si può dichiarare pronto. Viene generalmente utilizzato per droghe aromatiche ricche di componenti volatili e che cedono facilmente i propri principi attivi al solvente.

Il decotto è una forma di tisana che viene utilizzata al fine di poter estrarre i principi attivi non termolabili dalle parti della pianta che risultano essere più dure come le radici, i semi, la corteccia o il legno. La droga viene tagliata e messa nel recipiente insieme a dell’acqua fredda; successivamente, viene portato a bollore a fuoco lento che viene mantenuto per un periodo variabile. Infine, viene lasciato intiepidire e si filtra.

Gli estratti idroalcolici si ottengono macerando per il tempo indicato la droga essiccata o fresca in una soluzione di acqua e alcool etilico. Il rapporto tra acqua e alcol e il conseguente grado alcolico cambiano a seconda della droga. La tintura madre è un estratto idroalcolico da pianta fresca col rapporto droga solvente tra l’1:5 e 1:10. Gli enoliti, chiamati anche vini medicinali, sono soluzioni idroalcoliche ottenute per l'azione solvente di un vino sulla droga. Gli oleoliti sono estratti per uso topico che si ottengono utilizzando come solvente oli vegetali. Si fa macerare per alcuni giorni la parte di pianta interessata nel solvente oleoso e il rapporto pianta/solvente varia da uno a 1:1 a 1:5. Gli estratti fluidi sono soluzioni di norma idroalcoliche nelle quali sono disciolti principi attivi. Per agevolare la lavorazione industriale una parte del solvente viene fatto evaporare sottovuoto fino ad ottenere un preparato in rapporto 1:1.

Esistono anche gli estratti molli in cui si spinge l’evaporazione del solvente finché il residuo ottenuto non è più in grado di bagnare la carta. Ha una consistenza pastosa ed è quindi più manipolabile e difficilmente viene inquinato. Gli estratti secchi vengono ottenuti con lo stesso procedimento svolto per gli estratti fluidi e molli, però si prosegue con evaporazione sottovuoto finché il prodotto finito sia riducibile in polvere.

Abbiamo anche gli estratti secchi nebulizzati che vengono ottenuti partendo da un estratto acquoso, il quale viene nebulizzato in corrente di aria calda e molto secca; in questo modo, l'acqua evapora rapidamente lasciando una polvere finissima.

• Conservazione

Tra i metodi di conservazione abbiamo l’essicazione e la liofilizzazione, che provocano una temporanea inibizione enzimatica, e l’utilizzo di conservanti che invece provocano una denaturazione irreversibile degli enzimi. Appena raccolte, le diverse parti della pianta sono ricche di acqua e questa risulta dannosa quando le cellule cessano di vivere. Infatti, grazie alla presenza di acqua permangono per lungo tempo delle attività enzimatiche che concorrono all’alterazione chimica degli organi stessi. Pertanto, il mezzo più sicuro e comune per la conservazione delle droghe senza che queste perdono la maggior parte dei loro principi attivi è l’essicazione. Questa è tanto più efficiente quanto più rapida ed omogenea; inoltre, deve essere effettuata a temperature non molto elevate. In genere viene fatta in essiccatoi ben aerati. Si possono collocare dei graticci sopra esposti.

Quando i componenti chimici di una droga sono sensibili al calore si utilizza la liofilizzazione, che consiste in una disidratazione a bassa temperatura. La droga viene congelata tra i -20 e -40 °C e sottoposta a vuoto spinto. Il materiale disidratato in questo modo si presenta spugnoso e facilmente trattabile. L’essicamento delle droghe non sempre è sufficiente a bloccare le attività enzimatiche: queste rimangono allo stato di quiescenza fino al ripristino delle condizioni ottimali. Per fare in modo che le droghe conservino la loro attività iniziale è possibile stabilizzarle inattivando in modo irreversibile gli enzimi. Questa operazione prende il nome di stabilizzazione e consiste nel porre in autoclave alla pressione di un ¼ di atmosfera la droga fresca a vapori di acqua, alcool o acetone per pochi minuti alla temperatura di 105-110 °C. Infine, si possono utilizzare dei conservanti chimici come l’anidride solforosa e solfiti, acido ascorbico, butilidrossianisolo butilidrossitoluene.

• Controllo qualità ed etichetta

Prima di mettere in commercio un farmaco è necessario effettuare il controllo di qualità che consiste, prima di tutto, nel controllare il porto di transito e di stoccaggio e il paese di origine; successivamente, è necessario effettuare un esame organolettico quindi analizzare e bisogna valutare la presenza di colore, odore e sapore; bisogna verificare la presenza di corpi estranei e bisogna effettuare il controllo della contaminazione microbica come i funghi; bisogna verificare la contaminazione microbica e bisogna effettuare il controllo dei residui tossici come i pesticidi (es. il DDT da composti che vengono dall'India). Bisogna anche controllare il contenuto di umidità.

Innanzitutto, ogni azienda mette in atto una propria procedura da seguire nel momento in cui riceve il materiale, al fine di provvedere al corretto trasferimento nei locali di stoccaggio e utilizzo. Quando si ricevono le piante officinali, si prelevano dei campioni e si controlla al microscopio la qualità del prodotto ed eventuali sofisticazioni; effettuate queste verifiche, la merce conforme entra fa parte del ciclo produttivo. Ulteriori verifiche con saggi laboratorio possono rendersi opportuni per avere la certezza della qualità delle droghe in entrata prima di procedere a dispendiose lavorazioni. La droga puoi venire accettata se rientra nei limiti tollerabili stabiliti dal Ministero della Sanità o riportati in farmacopea.

Una volta che il prodotto arriva all’officina di laboratorio deve riportare sull’etichetta:

• La composizione e il titolo dei principi attivi principali;
• La denominazione con nome botanico e scientifico della specie;
• Il luogo di coltivazione e il periodo di raccolta;
• Indicare la droga con riferimento alla certificazione della provenienza, che rappresenta una vera e propria carta d'identità della pianta;
• La data e il numero di lotto della preparazione;
• Il nome del prodotto o il paese di origine, il nome dell'importatore e del responsabile dell'immissione in commercio.

Biosintesi dei principi attivi

È ormai noto che i diversi organismi viventi utilizzano per i loro processi vitali un numero piuttosto limitato di sostanze: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici, coenzimi, vitamine ecc. La biosintesi e la degradazione di questi composti sono processi fondamentali per la vita.