Analisi e controllo di qualità dei farmaci biotecnologici

L'insegnamento è suddiviso in due unità didattiche: "Metodi fisici in chimica bioorganica" e "Analisi e farmaco-dinamica di principi attivi biotecnologici".

Unità didattica "Metodi fisici in chimica bioorganica":
- PARTE GENERALE: spettro elettromagnetico e radiazione elettromagnetica, caratterizzazione della radiazione elettromagnetica, radiazione elettromagnetica e interazioni con la materia, le tecniche spettroscopiche.
- SPETTROSCOPIA INFRAROSSA: Principi fondamentali, frequenza dell'assorbimento infrarosso e struttura chimica. Lo spettro IR. Assorbimenti caratteristici: idrocarburi (alcani, alcheni, alchini, aromatici), alcoli, eteri, alogenuri, composti carbonilici, ammine. Lettura di spettri IR. Strumentazione e registrazione degli spettri. Strumentazione e registrazione degli spettri, Spettrofotometro IR e Spettrofotometro IR a trasformata di Fourier (FT-IR). Tecniche in riflessione (ATR, DRIFT, RAIRS, ATR). Applicazioni della spettroscopia IR.
- RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE: principi generali, proprietà dei nuclei, campo magnetico e radiazione elettromagnetica (radiofrequenza). Risonanza magnetica protonica: Introduzione. Spettrometria NMR ad impulsi con trasformata di Fourier. Sistema di riferimento rotante. Spostamento chimico. Accoppiamento di spin semplice. Sistemi di spin con due o tre costanti di accoppiamento. Accoppiamento vicinale, geminale e a lunga distanza. Disaccoppiamento di spin. Prossimità H-H nello spazio ed effetto Overhauser. Spettroscopia per differenza ad effetto nucleare Overhauser. Lettura di spettri 1HNMR. Spettroscopia 13C-NMR: Introduzione. Tecniche di registrazione di uno spettro del carbonio. Spostamenti chimici. Accoppiamento di spin 13C-1H. Spettri DEPT e APT. Spettroscopia NMR di correlazione 1H-1H COSY,1H-13C HETCOR-HSQC-HMBC. Spettroscopia NMR di altri nuclei importanti Risonanza magnetica nucleare del 15N, del 19F e 31P. Lettura di spettri NMR.
- SPETTROMETRIA DI MASSA: Introduzione. Strumentazione, sistema di introduzione, sorgenti, analizzatori. Ione molecolare a bassa e ad alta risoluzione. Riconoscimento dello ione molecolare. Esempi di frammentazioni e di riarrangiamenti. Spettri di massa di alcune classi chimiche.
- DICROISMO CIRCOLARE: Introduzione. Principi ed applicazioni.
- TECNICHE DI CARATTERIZZAZIONE DELLO STATO SOLIDO: Calorimetria differenziale a scansione e diffrattometria raggi X. Principi base e applicazioni.
Per tutte le tecniche analitiche affrontate nell'ambito dell'insegnamento, verranno affrontate problematiche nell'ambito della caratterizzazione di biomolecole.

L'unità didattica "Analisi e farmaco-dinamica di principi attivi biotecnologici" è divisa a sua volta in due parti, di cui la prima dedicata alla caratterizzazione strutturale dei farmaci biotecnologici e la seconda dedicata alla caratterizzazione della loro farmacodinamica.

La caratterizzazione strutturale di farmaci biotecnologici verrà affrontata attraverso un percorso didattico che utilizza come esempio applicativo la caratterizzazione di anticorpi monoclonali coniugati con farmaci (ADCs) per l'approfondimento delle diverse tecniche analitiche e dei possibili approcci metodologici per la caratterizzazione di farmaci biotecnologici di ultima generazione. Questo percorso didattico affronterà le basi di tecniche strumentali tra le più diffuse in questo ambito tra cui:
- Cromatografia (cromatografia liquida su colonna ad alta prestazione)
- Elettroforesi (elettroforesi su gel e su capillare)
- Spettroscopia UV-Vis (in assorbimento ed emissione)
- Spettrometria di massa (con ionizzazione ESI e MALDI)
Verranno inoltre illustrati i principi di combinazione delle tecniche analitiche strumentali sopra citate e i principi di preparazione e purificazione del campione necessari per eseguire le analisi.

Poiché le prove di efficacia di un farmaco biotecnologico sono una componente essenziale del controllo di qualità dell'intero processo produttivo, nella parte relativa alla caratterizzazione farmacodinamica verranno affrontati i seguenti argomenti:
- Utilizzo di modelli in vitro e in vivo nello sviluppo, nella produzione e nel controllo di qualità
- Generazione e impiego di linee cellulari ricombinanti nel processo produttivo e sistemi di cell banking
- Identificazione di contaminazioni microbiologiche, endotossine e proteine dell'ospite
- Utilizzo e validazione di saggi di legame e saggi di potenza per lo studio dell'attività biologica
- Impiego di saggi specifici per la determinazione della potenza di anticorpi monoclonali e vaccini
- Consultazione dei report ufficiali di farmaci biotecnologici nelle banche dati, identificazione degli attributi critici di qualità, delle fasi del processo produttivo, dei biosaggi impiegati nella produzione e nel controllo di qualità.