37259 - SISTEMI FARMACEUTICI A RILASCIO MODIFICATO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le competenze necessarie per la formulazione e produzione di sistemi per il rilascio modificato di farmaci. In particolare, lo studente è in grado di: - caratterizzare sotto il profilo biofarmaceutico i sistemi a rilascio modificato; - identificare i differenti meccanismi alla base del rilascio da sistemi farmaceutici non convenzionali; - conoscere le più recenti strategie di direzionamento volte al miglioramento della biodisponibilità dei farmaci; - progettare nano- e micro-vettori farmaceutici sulla base delle proprietà chimico-fisiche del farmaco, dei materiali di supporto e delle metodologie preparative.

Contenuti

Modulo di RILASCIO MODIFICATO - 5 cfu (Prof. Barbara Luppi)

Biofarmaceutica e Rilascio Modificato

Sistemi a rilascio immediato e sistemi a rilascio modificato: definizioni, razionale biofarmaceutico, clinico e industriale. Biofarmaceutica. Correlazione fra liberazione del farmaco dalla forma farmaceutica e il suo destino nell'organismo (LADME). Concetto di bioequivalenza. Progettazione del regime posologico. Aspetti biofarmaceutici nei sistemi a rilascio immediato e a rilascio modificato.

I polimeri di interesse farmaceutico e la diffusione dei farmaci nei sistemi polimerici

Classificazione dei polimeri su base composizionale e strutturale. Polimeri amorfi e cristallini. Sintesi dei polimeri: poliaddizione e policondensazione. Polimeri idrofobici, polimeri idrofilici, polimeri idrosolubili e idrogeli. Polimeri biocompatibili e biodegradabili.

Principali meccanismi che governano il rilascio. La diffusione passiva e la legge del trasferimento di massa. I e II Legge di Fick. Concetto di stato stazionario e di stato transiente. Coefficiente di diffusione in diversi mezzi di diffusione: sistemi macroporosi, microporosi e non porosi. Diffusione nei polimeri idratati. Solubilità e coefficiente di partizione.

I Sistemi a Rilascio Modificato

I principali modelli cinetici che descrivono il rilascio: zero-order, first-order, Higuchi, Hixon-Crowel, Korsmeyer-Peppas. Analisi cinetica del rilascio.

Sistemi polimerici controllati dalla diffusione. Sistemi riserva: attività costante e non costante. Sistemi matriciali: matrici omogenee ed eterogene con il principio attivo in soluzione o in sospensione. Aspetti cinetici del rilascio, equazioni operative, aspetti formulativi ed applicazioni.

Sistemi attivati dal solvente. Sistemi osmotici: pompa osmotica elementare, pompa osmotica bicompartimentale. Sistemi attivati dal rigonfiamento. Idrogeli. Transizione vetrosa. Parametri relativi ai sistemi controllati dal rigonfiamento: numero di Deborah e numero d'nterfaccia di rigonfiamento. Aspetti cinetici del rilascio, equazioni operative, aspetti formulativi ed applicazioni.

Sistemi controllati chimicamente. Sistemi biodegradabili o bioerodibili. Degradazione/erosione omogenea ed eterogenea. Aspetti cinetici del rilascio, equazioni operative, aspetti formulativi ed applicazioni.

Sistemi attivati dalla dissoluzione. Sistemi tipo matrice e sistemi tipo riserva. Aspetti cinetici del rilascio, equazioni operative, aspetti formulativi ed applicazioni.

Sistemi pulsatili. Sistemi monopulsatili. Sistemi multipulsatili. Meccanismo a feed back. Open-loop systems e closed-loop systems. Aspetti cinetici del rilascio, equazioni operative, aspetti formulativi ed applicazioni.

Approcci tecnologici per migliorare la solubilità e la dissoluzione

Soluzioni e solubilità. Solubilità apparente. Teoria della dissoluzione: modello dello strato stazionario, equazione di Noyes-Whitney, equazione di Nerst e Brummer. Parametri termodinamici e loro correlazioni (equazioni di Gibbs e Van't Hoff).

Variazione della solubilità in funzione della stabilità dei legami soluto-solvente (complesso-formazione, micellazione, salificazione). Complesso-formazione: diagrammi di fase-solubilità e costante di affinità farmaco-legante. Correlazioni tra costante di affinità farmaco-legante, dissoluzione e diffusione attraverso biomembrane. Complesso-formazione con ciclodestrine. Micellazione mediante tensioattivi. Salificazione: effetto della natura del controione sul pH e sulla concentrazione nel microambiente. Biodisponibilità di farmaci a carattere debolmente acido o basico. Variazione della solubilità in funzione della stabilità dei legami nel solido: solidi amorfi, solidi cristallini, polimorfi, idrati e solvati.

Modulo di MICRO e NANOVETTORI - 2 cfu (Prof. Federica Bigucci)

Approccio terapeutico di tipo vettoriale. Micro/nanosfere e micro/nanocapsule: caratteristiche e metodi di preparazione (processi chimici e chimico-fisici: evaporazione del solvente, estrazione del solvente, coacervazione, reticolazione termica, reticolazione chimica, polimerizzazione in sospensione, polimerizzazione interfacciale, fusione del materiale di supporto; processi meccanici: stalagmopoiesi, essiccamento a spruzzo, raffreddamento a spruzzo, rivestimento in letto fluido).

Liposomi: caratteristiche dei principali tipi di liposomi (multilamellar vescicles, small unilamellar vescicles, large unilamellar vescicles, reverse phase evaporation vescicles) e metodi di preparazione (metodi meccanici: agitazione di una dispersione di fosfolipidi; metodi di sostituzione di solventi organici con mezzi acquosi: thin layer evaporation, reverse-phase evaporation, evaporazione del solvente, estrazione del solvente; metodi basati sul ridimensionamento della taglia: estrusione attraverso filtri, ultrasuoni). Liposomi come drug delivery systems: liposomi convenzionali, liposomi stealth, immunoliposomi, liposomi cationici.

Micelle polimeriche: caratteristiche e metodi di preparazione (equilibrio semplice, dialisi, emulsione O/A, solution casting, liofilizzazione).

Nanoparticelle lipidiche solide: caratteristiche e metodi di preparazione (omogeneizzazione ad alta pressione a caldo, omogeneizzazione ad alta pressione a freddo, diluizione di microemulsione, evaporazione del solvente, estrazione del solvente).

Strategie per il direzionamento. Direzionamento passivo e effetto EPR (Enhanced Permeability and Retention). Direzionamento fisico. Direzionamento attivo.

Modulo di ESERCITAZIONI DI MICRO e NANOVETTORI - 1 cfu (Prof. Barbara Luppi turno A e Prof. Federica Bigucci turno B)

Gli studenti sono divisi in due turni successivi (turno A e turno B). Le esercitazioni pratiche in laboratorio saranno condotte a piccoli gruppi di studenti e riguarderanno la preparazione e caratterizzazione di sistemi vescicolari (liposomi, transferosomi) e micro e nanoparticelle polimeriche (albumina, acido polilattico, alginato, chitosano, polivinilpirrolidone).

Testi/Bibliografia

A.T. Florence, D. Attwood, Physicochemical Principles of Pharmacy, Pharmaceutical Press, 2011

P. Colombo et al., Principi e Tecnologie Farmaceutiche, casa Editrice Ambrosiana, Milano, II Ed. 2015

Slides discusse durante le lezioni frontali

Metodi didattici

Lezioni teoriche. Esercitazioni. Test a scelta multipla da discutere in aula e in laboratorio.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento da parte di tutti gli studenti (compresi tutti gli studenti internazionali incoming, es. ERASMUS) dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio ("studiare"--"formazione obbligatoria su sicurezza e salute")

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà attraverso un colloquio orale, che accerterà l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. L'esame verterà sugli argomenti trattati in tutti i moduli didattici comprese le esercitazioni e non potrà essere scisso in momenti di verifica separati fra loro. Per sostenere la prova orale è necessaria l'iscrizione mediante lista d'esame AlmaEsami.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Barbara Luppi

Consulta il sito web di Federica Bigucci

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