Analisi strumentale dei farmaci

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Prof. Bruno TASSO Contatto Curriculum

Introduzione ai metodi analitici strumentali

Classificazione dei metodi analitici strumentali .

Strumenti per l'analisi: generatori di segnale; rivelatori; elaboratori di segnale; dispositivi di lettura.

La scelta del metodo analitico. Prestazioni degli strumenti: precisione, distorsione, sensibilità, limite di rivelabilità, intervallo di concentrazioni, selettività.

Segnali e rumore: rapporto segnale/rumore; sorgenti di rumore; rumore chimico e rumore strumentale; incremento del rapporto segnale/rumore.

Metodi Analitici Elettrochimici

Introduzione. Celle elettrochimiche: trasporto di carica nelle celle; celle galvaniche ed elettrolitiche; anodo e catodo, semireazioni; giunzione liquida; rappresentazione schematica delle celle. L'equazione di Nernst e le sue applicazioni: potenziale di cella e potenziale di elettrodo; potenziale standard . Elettrodo standard a idrogeno. Misura del potenziale di elettrodo. Calcolo dei potenziali di cella dai potenziali di elettrodo. Classificazione dei metodi elettroanalitici

Metodi Potenziometrici Elettrodi di riferimento: E. a calomelano. E. ad argento/cloruro di argento. Norme per l'uso degli elettrodi di riferimento. Elettrodi indicatori: metallici (di prima, di seconda e di terza specie); e. i. redox; e. i. a membrana (classificazione e proprietà delle membrane; elettrodo a vetro per la misura del pH; e. a membrana cristallina; e. a membrana liquida); sonde sensibili ai gas e membrane biocatalitiche. Misure potenziometriche dirette: convenzione sui segni. Taratura dell'elettrodo. Curve di calibrazione. Misure potenziometriche del pH con un elettrodo a vetro. Applicazioni farmaceutiche: misura potenziometrica del pKa; titolazioni potenziometriche di farmaci (generalità ; titolazioni acido-base; ricerca del punto finale).

Metodi Spettroscopici

Introduzione: Proprietà della radiazione elettromagnetica e parametri chimico-fisici associati allo spettro elettromagnetico. Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia. Assorbimento ed emissione di radiazione. Trasmittanza e Assorbanza. La legge di Lambert e Beer. Deviazioni dalla legge di L.-Beer: deviazioni strumentali e deviazioni chimiche. Classificazione dei metodi spettroscopici.

Strumenti per la spettroscopia ottica: Componenti degli strumenti ottici. Sorgenti di radiazione: s. continue; s. a righe; i laser. Selettori di lunghezza d'onda: filtri; monocromatori (a reticolo e a prisma). Contenitori del campione. Rivelatori di radiazione: r. di fotoni a fotoemmissione e a fotoconduzione (fototubi a vuoto, fotomoltiplicatori, rivelatori a diodi di silicio); r. di fotoni multicanale. Fotometri e spettrofotometri.

Spettroscopia di assorbimento UV-Visibile: Le specie chimiche che assorbono nell’UV-Vis.: cromofori organici e inorganici; auxocromi. Parametri che influenzano l’assorbimento: solvente, concentrazione, pH, temperatura, presenza di interferenti. Applicazioni qualitative della spettroscopia UV-Vis.: riconoscimento di sostanze assorbenti. Applicazioni quantitative: procedure di analisi; curve di taratura; curve di taratura in presenza di standard; Analisi di miscele; titolazioni spettrofotometriche.

Spettroscopia di Fluorescenza e Fosforescenza: Teoria della Fluorescenza e della Fosforescenza. Relazione tra fenomeni della Fl. e Fos. e struttura molecolare. Variabili che influenzano i due fenomeni: temperatura, solvente, pH, concentrazione. Strumenti per la misurazione della Fl. e Fosf.: componenti (sorgenti, filtri, rivelatori, celle); modelli degli strumenti: fluorimetri, spettrofluorimetri, fosforimetri. Applicazioni: determinazione fluorimetrica di specie inorganiche e organiche.

Spettroscopia atomica: Origine degli spettri atomici. Sp. at. di assorbimento e di emissione. Metodi di atomizzazione. Assorbimento in fiamma: atomizzatori; proprietà della fiamma; sorgenti e lampade; strumentazione. Interferenze chimiche e spettrali. Analisi quantitativa tramite spettroscopia di assorbimento atomico. Emissione in fiamma: strumenti e applicazioni. Emissione a plasma, ad arco e a scintilla. Alimentatori per il plasma: sistemi DCP, ICP, MIP. Sorgenti ad arco o a scintilla. Fluorescenza in fiamma: cenni. Applicazioni farmaceutiche

Metodi Cromatografici

Introduzione Classificazione dei metodi cromatografici. Brevi richiami alla teoria delle separazioni cromatografiche (piatti teorici e altezza dei piatti teorici, equazione di Van Deemter; efficienza, risoluzione).

Gascromatografia Principi generali. Strumentazione per gascromatografia: gas di trasporto ed erogatori; sistemi e modalità di introduzione del campione; sistemi di riscaldamento; colonne in gascromatografia (impaccate, capillari); fasi stazionarie; sistemi di rivelazione: FID (r. a ionizzazione di fiamma); TCD (r. a conducibilità termica o catarometri); ECD (r. a cattura di elettroni); TID (r. termoionici); FDP (r. a fotometria di fiamma; AED (r. a d emissione atomica). Accoppiamento tra gascromatografia e tecniche spettroscopiche: GC-FTIR; GC-MS. Applicazioni della gascromatografia qualitative (indice di ritenzione di Kovats, accrescimento del picco, confronto dei fattori di selettività) e quantitative (misurazione dell’altezza e dell’area del picco, curve di calibrazione, standard interno, normalizzazione delle aree). Tecniche di derivatizzazione.

Cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC ) Principi generali. Cromatografia liq.-liq: cr. in fase legata; supporti e fasi stazionarie; fasi mobili; indice di polarità dei solventi; cr. in fase diretta e in fase inversa. Efficienza delle colonne in HPLC. Ottimizzazione delle condizioni operative. Apparecchiature per HPLC: contenitori e dispensatori di fase mobile; sistemi di pompaggio; sistemi di iniezione del campione; colonne: analitiche, "small bore"; rivelatori: caratteristiche generali; r. ad assorbanza UV; r. a fluorescenza; r. elettrochimici; r. ad indice di rifrazione; FTIR-HPLC; MS-HPLC. Applicazioni qualitative e quantitative. Tecniche di derivatizzazione. Cromatografia sol-liq (di adsorbimento), cromatografia a coppia ionica, cromatografia di gel permeazione: cenni.

Elettroforesi Capillare Principi generali dell’elettroforesi: mobilità elettroforetica, flusso elettroosmotico, mobilità elettroosmotica. Parametri analitici: velocità di flusso, tempo di ritenzione, efficienza, dispersione e risoluzione. Variabili che influenzano i parametri analitici: pH, campo applicato, riscaldamento. Metodiche applicative: CZE, MEKC, CIEF, CITF. Strumentazione. Applicazioni farmaceutiche.

Nuovi metodi di preparazione del campione

Introduzione: Caratteristiche della matrice nelle formulazioni farmaceutiche. Metodi di estrazione classici (liq-liq e liq-sol) (ripasso).

Estrazione con fluidi supercritici (SFE): caratteristiche dei fluidi supercritici. Vantaggi e limiti della SFE. Apparecchiature utilizzate. Applicazioni.

Estrazione in fase solida (SPE): Caratteristiche generali del metodo; Vantaggi e limiti. Apprecchiature e materiali (cartucce, adsorbenti). Metodiche applicative (in fase direttta, in fase inversa, a scambio ionico). Sistemi di estrazione multipli: off-line, at-line, on-line, in-line. Sistemi integrati SPE-HPLC.

Preparazione di campioni da matrici biologiche complesse: Cenni sulle caratteristiche dei principali fluidi biologici analizzabili e metodiche di estrazione e purificazione di farmaci da essi.

Analisi dei farmaci chirali

Introduzione: vari tipi di isomeria, ripasso delle nozioni essenziali. Isomeria ottica nei farmaci: eutomero, distomero, rapporto eudismico.

Definizione della composizione enantiomerica: eccesso enantiomerico, purezza ottica, purezza enantiomerica.

Miscele racemiche solide: Racemati, Conglomerati, Pseudoracemati. Caratteristiche chimico fisiche e metodiche per la loro differenziazione.

Metodi per la determinazione della composizione enantiomerica: polarimetria, 1H-NMR (agenti di shift derivatizzanti e solvatanti chirali), metodi cromatografici di enantioseparazione.

Metodi (non cromatografici) per la risoluzione di miscele enantiomeriche.

Metodi cromatografici di enantioseparazione: meccanismi della ricognizione molecolare enantioselettiva; GLC e HPLC: caratteristiche, tipi ed usi delle fasi stazionarie chirali, con applicazioni farmaceutiche.

Testi consigliati

Chimica Analitica Strumentale-D.A. Skoog, J.J. Leary.- EdiSES.

Analisi Chimico farmaceutica- F. Savelli, O. Bruno- Piccin Ed. 2005

Pharmaceutical Analysis-D. G. Watson .- EdiSES 2003

Analysis of drugs in biological fluids, Chamberlain J., CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida.

Capillary Electrophoresis, Baker Dale R.- Wiley New York

Enantiomers, Racemates and Resolution, . Jaacques, A. Collet, S.H. Wilen. Eds. -Krieger Publishing Company, 1991.

Chromatographic enantioseparations, S.G. Allenmark. - Ellis Horwood Ed., 1988.

Modalità di esame:

L’esame si svolge mediante una prova orale. Vengono valutate anche le relazioni, preparate dagli studenti, relative alle esercitazione effettuate in laboratorio.
La prova orale si svolge in presenza di due docenti di ruolo, verte sul programma svolto durante le lezioni frontali e dura per lo studente medio circa 40 minuti.

Informazioni aggiuntive

  • Codice*: 67576
  • Corso di Studio*: CTF
  • Anno di corso*: Quarto
  • Semestre*: Secondo semestre
  • Docente incaricato*: Prof. Bruno Tasso
  • Obiettivi formativi*:

    Il corso si articola in una parte teorica e una parte pratica (esercitazioni di laboratorio). Si prefigge l’obiettivo di fornire conoscenze di base sulle principali metodiche analitiche strumentali utilizzate nell’analisi quali-quantitativa di sostanze ad uso medicinale, pure o contenute in preparati farmaceutici. Vengono fornite conoscenze su principi teorici, applicazioni in campo farmaceutico e aspetti tecnici essenziali inerenti la strumentazione impiegata. Inoltre sono fornite nozioni teorico-pratiche su moderne metodiche di estrazione dell’analita da matrici complesse.

  • Contenuti*:

    Introduzione e classificazione dei metodi analitici strumentali

    Strumenti per l'analisi: generatori di segnale; rivelatori; elaboratori di segnale; dispositivi di lettura.

    Prestazioni degli strumenti: precisione, sensibilità, limite di rivelabilità, intervallo di concentrazioni, selettività. Segnale e rumore.

    Metodi Elettrochimici

    Celle elettrochimiche. Equazione di Nernst e sue applicazioni. Classificazione dei metodi elettroanalitici

    Metodi Potenziometrici: Elettrodi di riferimento. Elettrodi indicatori: metallici e a membrana. Sonde sensibili ai gas e biosensori.

    Applicazioni farmaceutiche: misura potenziometrica del pKa; titolazioni potenziometriche di farmaci.

    Metodi Spettroscopici

    Proprietà della radiazione elettromagnetica. Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia: assorbimento ed emissione di radiazione. Legge di Lambert-Beer.

    Strumenti per la spettroscopia ottica. Componenti degli strumenti ottici: Sorgenti, Selettori di lunghezza d'onda, Rivelatori.

    Classificazione dei metodi spettroscopici.

    Spettroscopia di assorbimento UV-Visibile. Gruppi cromofori e auxocromi. Parametri che influenzano l’assorbimento. Applicazioni qualitative e quantitative della spettroscopia UV-Vis..

    Spettroscopia di Fluorescenza e Fosforescenza. Relazione tra fluorescenza e fosforescenza e struttura molecolare. Parametri che influenzano i due fenomeni. Applicazioni quali- e quantitative. Tecniche di derivatizzazione.

    Spettroscopia atomica: Spettroscopia atomica di assorbimento e di emissione. Metodi di atomizzazione. Assorbimento in fiamma. Emissione in fiamma, a plasma, ad arco e a scintilla. Applicazioni farmaceutiche.

    Metodi Cromatografici

    Classificazione dei metodi cromatografici. Teoria delle separazioni cromatografiche: equazione di Van Deemter. Parametri di Efficienza e Risoluzione.

    Gascromatografia. Principi generali. Strumentazione. Metodi ifenati.

    Applicazioni qualitative e quantitative della gascromatografia. Tecniche di derivatizzazione.

    Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Principi generali. Caratteristiche delle fasi stazionarie e mobili. Ottimizzazione delle condizioni operative. Strumentazione. Applicazioni qualitative e quantitative. Tecniche di derivatizzazione.

    Cromatografia ionica e ad esclusione dimensionale.

    Elettroforesi Capillare

    Principi generali. Parametri analitici. Metodiche applicative. Strumentazione. Applicazioni farmaceutiche.

    Nuovi metodi di preparazione del campione

    Estrazione con fluidi supercritici. Caratteristiche generali. Strumentazione. Applicazioni.

    Estrazione in fase solida. Caratteristiche generali. Strumentazione e materiali. Metodiche applicative.

    Analisi dei farmaci chirali

    Isomeria ottica nei farmaci. Miscele racemiche solide. Definizione della composizione enantiomerica e metodi per la sua determinazione.

    Metodi cromatografici di enantioseparazione.

  • Testi consigliati:

    Chimica Analitica Strumentale – Holler, Skoog, Crouch – EdiSES, 2009.

    Analisi farmaceutica - Watson - Edra 2014

  • Modalità d'esame:

    L’esame si svolge mediante una prova orale. Vengono valutate anche le relazioni, preparate dagli studenti, relative alle esercitazione effettuate in laboratorio.

    La prova orale, svolta in presenza di due docenti di ruolo e della durata media di circa 40 minuti, verte su quattro domande relative sia al programma trattato durante le lezioni frontali sia alle esercitazioni effettuate in laboratorio.

Letto 51717 volte Ultima modifica il Lunedì, 29 Giugno 2015 17:07