Capitolo 1- BIOTRASFORMAZIONE DI FARMACI 1.1 ENZIMI E COENZIMI NELLA BIOTRASFORMAZIONE DI FARMACI (ore 8) Generalità sulle reazioni enzimatiche. Meccanismi della catalisi enzimatica. Coenzimi coinvolti nelle reazioni enzimatiche di biotrasfonnazione. Piridossale 5'- Fosfato (PLP): reazioni catalizzate da enzimi PLP - dipendenti. Meccanismo generale di azione ed ipotesi di Dunathan. Meccanismi delle reazioni di racemizzazione, decarbossilazione, transaminazione e B-eliminazione. Tetraidrofolato: formazione, reazioni catalizzate da enzimi tetraidrofolato - dipendenti. Meccanismi del trasferimento dell'unità Cl da serina a tetraidrofolato e delle successive trasformazione degli addotti. Flavine: reazioni catalizzate da enzimi flavine - dipendenti. Meccanismi per la rigenerazione del coenzima ossidato e per ossidazioni condotte con acil - CoA DH, MAG, monoossigenasi flaviniche. Eme: reazioni catalizzate da enzimi eme - dipendenti. Meccanismi per la formazione delle forma attiva del coenzima e per reazioni di ossidrilazione ed epossidazione. Adenosina trifosfato (ATP) e coenzima A (CoA): reazioni promosse e meccanismi proposti. 1.2 FASE DI ATTIVAZIONE (FASE DI FUNZIONALIZZAZIONE, (FASE I) (ore 10) Generalità. Obiettivi. Problemi analitici nello studio dei metaboliti: sintesi di farmaci marcati da radioelementi. Reazioni di ossidazione. Generalità. Sistemi enzimatici e relative classi di substrati coinvolti. Ossidazione di atomi di C sp3, sp2 (sistemi aromatici ed olefinici), adiacenti a centri ibridizzati sp2 (carboni benzilici, allilici, in alfa a gruppi carbonilici). Ossidazione di sistemi carbonio azoto, carbonio-ossigeno, carbonio-zolfo, carbonio-eteroatomo. Reazioni ossidative diverse. Reazioni di riduzione. Generalità. Sistemi enzimatici e classi di substrati coinvolti. Riduzione di derivati carbonilici, nitro ed azo. Dealogenazione riduttiva. Reazione di idrolisi. 1.3. FASE DI CONIUGAZIONE (FASE Il) (ore 6) Generalità. Obiettivi. Sistemi enzimatici e classi di substrati coinvolti, tipi di coniugati. Reazioni di metilazione, solfatazione, glucuronidazione, acetilazione. Generalità. Meccanismi proposti. Classi di substrati coinvolte. Reazioni di coniugazione che coinvolgono CoA: generalità. Possibili evoluzioni dei coniugati: formazione di coniugati con amminoacidi, di trigliceridi misti e di esteri steroidici. Inversione chirale di acidi arilpropionici. Reazioni di coniugazione e redox con il glutatione: generalità. Meccanismo proposto per la formazione di coniugati con l'acido mercapturico. Classi di substrati e tipi di reazione coinvolti. Reazioni diverse di coniugazione. Fosforilazione. Reazione di idrazine con derivati carbonilici endogeni. 1.4. METABOLISMO DEI FARMACI e SINTESI FARMACEUTICA (ore2) Relazioni struttura - metabolismo: schemi metabolici. Modifiche strutturali come modulazione del metabolismo dei farmaci. Il concetto di farmaci soft e hard. CAPITOLO 2. PROFARMACI (ore 10) Definizione. Obiettivi raggiungibili con la messa a punto di un profarmaco. Classificazioni. Tipi di profarmaci progettabili per composti contenenti gruppi OH, COOH, NH. Tipi di profarmaci: bioprecursori, profarmaci legati a un carrier (a due e tre componenti, reciproci). 2.1. MECCANISMI DI FORMAZIONE E DI ATTIVAZIONE DI PROFARMACI Profarmaci di alcoli, acidi carbossilici, ammine, composti carbonilici. Profarmaci "carrier - linked" a due componenti. Profarmaci per incrementare la solubilità in acqua, per migliorare assorbimento e distribuzione, per conseguire specificità di sito d'azione, per migliorare la stabilità, per conseguire un rilascio controllato, per mÌnimizzare la tossicità, per migliorare la accettabilità, per eliminare problemi di formulazione. Profarmaci con sistemi carrier macromolecolari. Generalità, vantaggi e svantaggi. Requisiti del carrier. Polimeri sintetici. Poli (a - amminoacidi). Supporti macromolecolari diversi. Profarmaci "carrier - linked" a tre componenti. Schema generale. Il concetto di doppio profarmaco. Profarmaci reciproci. Bioprecursori. Attivazione ossidativa. N - ed O - dealchilazione, deamminazione ossidativa, N - ossidazione. Altre ossidazioni. Attivazione riduttiva di bioprecursori: riduzione di gruppi azo, solfossido, disolfuro, nitro. Bioriduzione ad agenti alchilanti. Attivazione per formazione di nucleotidi, per fosforilazione, per decarbossilazione. CAPITOLO 3. STABILITA' E STABILIZZAZIONE DI FARMACI (ore 6) Generalità. Tipi di instabilità e loro conseguenze. Vie chimiche e fisiche di degradazione. Principi generali per il controllo della degradazione di una forma farmaceutica. Richiami di cinetica chimica. Ordine e molecolarità di una reazione. Reazioni di ordine zero, primo, secondo, pseudo - primo. Tempo di emivita. Determinazione dell'ordine di una reazione. Equazioni cinetiche di reazioni reversibili, competitive, consecutive. Fattori che influenzano la velocità di decomposizione in forme liquide e solide. Saggi di stabilità dei farmaci: saggi accelerati basati sull'applicazione dell'equazione di Arrhenius e semplificati. Saggi su sospensioni. CAPITOLO 4. POLIMERI E MACROMOLECOLE (ore 6) Polimeri. Definizioni. Polidispersione. Solubilità. Caratteristiche generali delle soluzioni di polimero. Viscosità delle soluzioni polimeriche. Forma e solvente. Viscosità come specifica di farmacopea. Polimeri solubili in acqua che formano gel. Gel di tipo I e di tipo II. Eterogel. Complessi di polimeri. Legami di ioni con macromolecole. Interazione di polimeri con l’acqua. Rigonfiamento di idrogel e rilascio di farmaci. Polimeri idrofilici come lassativi di massa. Polimeri solubili in acqua usati in farmacia e medicina. Carbossipolimetilene. Derivati della cellulosa. Destrano. Polimeri insolubili in acqua: membrane polimeriche. Permeabilità dei polimeri: diffusione. Alcune applicazioni di sistemi polimerici nel rilascio di farmaci. Film di rivestimento. Matrici. Microcapsule e microsfere. Coacervazione. Reazioni all’interfase. Metodi fisici di incapsulazione. Nanoincapsulazione. Microsfere proteiche. CAPITOLO 5. OPERAZIONI FONDAMENTALI DELL'INDUSTRIA CHIMICA 5.1. FILTRAZIONE (ore 4) Generalità. Obiettivi. Tipi di materiale da assoggettare alla filtrazione e loro filtrabilità. Fattori che condizionano la scelta del tipo di apparecchiatura. Fattori che influenzano la velocità di filtrazione. Aspetti teorici della filtrazione. Equazioni di Poiseuille, Darcy, Kozeny. Tipi di filtri. Generalità. Filtri discontinui, a gravità, a letto. Filtri solidi porosi. Filtro presse a piastre e telai e a camera. Vantaggi e svantaggi delle filtro presse. Filtri continui: rotativo a vuoto, interno, con mezzo filtrante ausiliario. Vantaggi e svantaggi dei filtri rotativi. 5.2 STERILIZZAZIONE (ore 6) Definizione. Mezzi fisici. Sterilizzazione a caldo. Sterilizzazione al calore secco. Sistema a fiamma. Apparecchi ad aria secca. Sterilizzazione al calore umido. Vapore fluente, vapore saturo sotto pressione. Vantaggi dell’uso del vapore. Autoclavi. Tindallizzazione. Raggi UV. Raggi gamma. Raggi beta. Vantaggi e svantaggi. Mezzi fisici diversi: ultrasuoni, raggi X. Cinetiche di sterilizzazione. Parametri per la valutazione dei processi di sterilizzazione: valore D, valore Z, fattore di inattivazione. Mezzi chimici: Sostanze battericide, disinfettanti. Sterilizzazione con gas: ossido di etilene, beta-propiolattone. Mezzi meccanici. Filtrazione. Setti filtranti, candele, filtri Berkefeld, candele Chamberland e Selas, filtri Seitz, cartucce Pal. Filtri di vetro. Filtri a membrana. Preparazione asettica. Trattamento dell’aria. Cappe a flusso laminare. Deumidificazione. 5.3 LIOFILIZZAZIONE (ore 6) Precongelamento. Velocità di congelamento e tipo di liofilo ottenuto. Equazione di Noyes-Whitney. Punto eutettico. Essiccamento sotto vuoto. Stato di aggregazione dell’acqua. Calore di sublimazione: equazione di Clapeyron. Riscaldamento del campione. Pressione di esercizio.Pompe da vuoto. Pompe rotative. Uso del gas-ballast.Pompe rotative ad uno e due stadi. Pompe rotative a pistone. Pompe Roots. Eliminazione del vapore acqueo: fissazione chimica, condensatori a freddo. Legge di Knudsen. Miscele frigorifere. Essiccamento finale. Apparecchi di misura. Vuoto e temperatura. Congelamento statico e dinamico. Vantaggi e svantaggi del pre-congelatore separato e di quello in autoclave. Precongelamento a strati. Carte di controllo. Umidità residua. Trattamento finale.

1) R. B. Silverman "The Organic Chemistry of Drug Design and Drug Action" Academic Press, 2a edizione, 2004. 2) "Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery" - 5a edizione, Volume I-M. E. Wolff editore - J. Wiley, 1995 3) G. S. Banker - C. T. Rhodes "Modern Pharmaceutics" 3a edizione- M. Dekker, 1996.