RA — Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Lo studente dovrà acquisire i principi e le tecniche di base della chimica analitica moderna necessari per la caratterizzazione strutturale, l'analisi quali-quantitativa e l'ottimizzazione dei processi produttivi di farmaci biotecnologici. In particolare, dovrà acquisire una preparazione teorica e pratica per la caratterizzazione strutturale di farmaci biotecnologici mediante tecniche spettroscopiche e spettrometriche, nonché conoscenze sui principi teorici delle separazioni cromatografiche e dell'elettroforesi capillare applicate all'analisi di farmaci biotecnologici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite nell'ambito dell'analisi strumentale per progettare, sviluppare e validare protocolli analitici finalizzati all'identificazione quali-quantitativa e alla caratterizzazione di farmaci biotecnologici in matrici complesse, sia nell'ambito della ricerca pre-clinica/clinica sia nel controllo qualità. Dovrà inoltre acquisire competenze relative alla preparazione del campione e alle strategie estrattive più appropriate.

Autonomia di giudizio

Lo studente dovrà essere in grado di interpretare criticamente i risultati sperimentali ottenuti, valutando l'affidabilità dei dati analitici e l'adeguatezza dei metodi impiegati.

Abilità comunicative

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di esporre le conoscenze acquisite utilizzando una terminologia scientifica appropriata e di presentare correttamente le metodologie analitiche utilizzate per la caratterizzazione e l'analisi dei farmaci biotecnologici.

Capacità di apprendimento

Lo studente dovrà aver sviluppato competenze teorico-pratiche utili per aggiornare e ampliare autonomamente le proprie conoscenze, al fine di affrontare nuove problematiche analitiche e applicare strategie innovative nell'ambito della caratterizzazione e del controllo dei farmaci biotecnologici. Attività che concorrono allo sviluppo: consultazione guidata di letteratura scientifica primaria.

MS — Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni teoriche (35 ore) in aula con l'ausilio di sistemi di videoproiezione di slides e filmati.

Lezioni di esercitazioni di laboratorio (12 ore).

Insegnamento english friendly.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Gli studenti e le studentesse possono utilizzare l'IA come strumento di supporto allo studio, nel rispetto della normativa vigente, ivi inclusa quella in materia di diritto d'autore e di utilizzo delle opere dell'ingegno come descritto nel punto 5.1 delle linee guida (https://www.unict.it/it/ateneo/cidia-centro-l'informatica-la-digitalizzazione-e-l'intelligenza-artificiale).

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l'integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche.

PR — Prerequisiti richiesti

Per una proficua frequenza dell'insegnamento sono indispensabili le seguenti conoscenze (propedeuticità culturali):

• Chimica Generale Inorganica
  
• Chimica Organica
  
• Fisica
  
• Matematica
  
• Biologia Generale e Molecolare
  
• Biochimica

MF — Frequenza lezioni

La frequenza in aula è obbligatoria. Il limite massimo di assenze consentite è del 30% come riportato nel regolamento didattico del CdS consultabile sul sito del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche. Superato tale limite di assenze non sarà possibile accedere alle esercitazioni di laboratorio. http://www.biometec.unict.it/it/corsi/l-2/regolamento-didattico 

CN — Contenuti del corso

Introduzione ai metodi analitici strumentali. Spettroscopia ultravioletta e visibile in assorbimento ed emissione (fluorescenza e fosforescenza). Spettroscopia infrarossa di assorbimento. Spettrometria di massa. Spettrometria di risonanza magnetica nucleare (1H- e 13C-NMR).

Tecniche cromatografiche. Principi generali del processo cromatografico e parametri cromatografici. Costante di distribuzione. Tempo di ritenzione. Fattore di capacità. Risoluzione. Selettività. Efficienza: teoria dei piatti; equazione di van Deemter. Cromatografia di adsorbimento, cromatografia di ripartizione, cromatografia di scambio ionico, cromatografia di coppia ionica, cromatografia di esclusione molecolare, cromatografia di affinità.

Cromatografia su colonna, cromatografia su strato sottile (TLC). Cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC): strumentazione. Gascromatografia (GC): strumentazione.

Tecniche combinate: cromatografia liquida e rivelatore UV-VIS a fotodiodi (HPLC-DAD); Cromatografia liquida e spettrometria di massa (HPLC-MS); Gascromatografia e spettrometria di massa (GC-MS).

Elettroforesi Capillare (EC): strumentazione, principi teorici, parametri analitici, tecniche (CZE, MEKZ, MEEKC).

Analisi qualitativa e quantitativa (metodo dello standard esterno, dello standard interno). Preparazione del campione e metodi estrattivi. Metodi di estrazione classici (liquido/liquido e liquido/solido). Estrazione con fluidi supercritici (SFE). Estrazione in fase solida (SPE). Preparazione di campioni da matrici biologiche complesse. Convalida del metodo analitico: linearità, precisione, accuratezza, riproducibilità, limite di rivelabilità (LOD), limite di quantificazione (LOQ). Sviluppo di metodi cromatografici per il controllo qualità e nella ricerca pre-clinica e clinica.

Determinazione delle interazioni farmaco/proteina bersaglio, mediante cromatografia di affinità ad alte prestazioni (HPAC), per lo sviluppo di nuovi farmaci.

TD — Testi di riferimento

1. R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione spettroscopica di composti organici - Ambrosiana Editrice, Milano, 2016

2. V. Cavrini. Principi di Analisi Farmaceutica, terza edizione. Società Editrice Esculapio, Bologna

3. J.F. Holler, S.R. Crouch. Fondamenti di chimica analitica di Skoog e West. EdiSES, III edizione 2015

4. Veronika R. Meyer. Practical High-Performance Liquid Chromatography, 5th Edition. Wiley, New York

5. Materiale didattico fornito dal docente.

Le slides (5) riportano la terminologia tecnica in inglese (english friendly); il testo 4 e il materiale di letteratura primaria sono in lingua inglese e sono utilizzabili come riferimento alternativo dagli studenti internazionali.

MV — Verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento sarà effettuata tramite esame scritto/orale finale.

La verifica dell'apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Il calendario degli esami è pubblicato sul sito del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche: http://www.biometec.unict.it/corsi/l-2/esami

Criteri di attribuzione del voto

Non idoneo: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti fondamentali dell'insegnamento. Dimostra una limitata o assente capacità di utilizzare il linguaggio specifico della disciplina e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

Voto 18–21: lo studente possiede una conoscenza di base dei contenuti fondamentali dell'insegnamento. Dimostra una limitata capacità di integrare e analizzare criticamente le problematiche proposte ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro, sebbene con una padronanza del linguaggio scientifico ancora poco sviluppata.

Voto 22–25: lo studente possiede una discreta conoscenza dei contenuti dell'insegnamento, sebbene prevalentemente riferita agli aspetti principali. È in grado di integrare e analizzare criticamente le problematiche proposte, anche se con un approccio non sempre completamente strutturato, ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro, utilizzando un linguaggio scientifico adeguato.

Voto 26–28: lo studente possiede una buona conoscenza dei contenuti dell'insegnamento. È in grado di integrare e analizzare criticamente e in modo organico le problematiche proposte, applicando le conoscenze acquisite nella risoluzione autonoma di problemi complessi. Espone gli argomenti in modo chiaro e utilizza un linguaggio scientifico appropriato.

Voto 29–30 e lode: lo studente possiede una conoscenza approfondita e completa dei contenuti dell'insegnamento. È in grado di integrare e analizzare criticamente, con rapidità e precisione, le problematiche proposte, risolvendo autonomamente anche problemi di elevata complessità. Dimostra eccellenti capacità comunicative, piena padronanza della terminologia scientifica e capacità di rielaborazione personale dei contenuti.

5. ED — Esempi di domande e/o esercizi frequenti

●      Descrivere i principi teorici delle separazioni cromatografiche e discutere gli approcci per migliorare la risoluzione in cromatografia liquida.

●      Principi teorici ed applicazioni dell'elettroforesi capillare: applicazioni a separazioni di molecole di interesse biotecnologico.

●      Preparazione del campione e metodi estrattivi.

●      Descrivere lo schema a blocchi di uno spettrometro di massa e le principali tecniche di ionizzazione.

●      Illustrare i parametri di convalida di un metodo analitico e le modalità sperimentali per determinarli.

●      Esercizio: dato un cromatogramma con due picchi parzialmente risolti (tempi di ritenzione e larghezze forniti), calcolare risoluzione, fattore di capacità e numero di piatti teorici, e proporre due modifiche delle condizioni cromatografiche per migliorare la separazione.

●      Esercizio: dati gli spettri IR, ¹H-NMR, ¹³C-NMR e MS di un composto incognito di interesse farmaceutico e biotecnologico, proporne la struttura giustificando l'attribuzione dei segnali diagnostici.

●      Caso analitico: si deve dosare un principio attivo basico e lipofilo in plasma umano a concentrazioni nanomolari. Proporre una strategia completa (preparazione del campione, tecnica separativa, rivelazione, standard) motivando ogni scelta.