Scienze Farmaceutiche Applicate

ANTONELLA DI SOTTO

Il corso di Farmacognosia applicata ha l’obiettivo di fornire allo studente conoscenze specifiche sulle droghe vegetali ai fini della loro applicazione in campo farmaceutico. In particolare, sono fornite le conoscenze necessarie per la produzione, lavorazione e preparazione della droga vegetale, nonchè per l'analisi chimica e farmacologica. Un aspetto peculiare riguarda la conoscenza di strategie innovative applicate ai vari ambiti di produzione e lavorazione della droga vegetale e dei suoi preparati, e dei possibili miglioramenti della qualità della droga e delle proprietà fitochimiche e farmacologiche.
Tali conoscenze permetteranno allo studente di acquisire capacità professionali utili ai fini dell’applicazione delle diverse tecnologie nel miglioramento delle caratteristiche e della qualità dei materiali vegetali di interesse farmacognostico, nonchè allo sviluppo di nuovi prodotti a base vegetale. Le conoscenze possono essere utili anche per un successivo percorso di ricerca in ambito farmacognostico.
Durante il corso, lo studente sarà stimolato a formulare giudizi e ad esercitare il senso critico relativamente alle problematiche studiate. L’approccio critico del corso permetterà allo studente di sviluppare l'autonomia di apprendimento, utile ai fini della formazione successiva o per l'auto-aggiornamento.
Il corso prevede esercitazioni di laboratorio obbligatorie.

1. Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente acquisirà una conoscenza approfondita delle droghe vegetali e dei relativi processi produttivi, in un’ottica di ricerca applicata e innovazione tecnologica, con particolare attenzione ai metodi per lo studio delle proprietà fitochimiche e farmacologiche e ai processi preparativi avanzati. Sarà in grado di comprendere e applicare strategie scientifiche e tecniche analitiche finalizzate alla standardizzazione e valorizzazione dei materiali vegetali, all’ottimizzazione delle loro proprietà e allo sviluppo di nuovi preparati a base di piante medicinali.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare in modo critico e integrato le metodologie analitiche e sperimentali per lo studio delle droghe vegetali e dei loro preparati, con particolare riferimento all’estrazione, caratterizzazione fitochimica, valutazione farmacologica e controllo di qualità. Sarà inoltre capace di utilizzare strumenti e tecnologie avanzate per la standardizzazione e l’ottimizzazione funzionale di nuovi prodotti a base vegetale, destinati all’impiego terapeutico, erboristico o nutraceutico. Saprà utilizzare strumenti di analisi chimica e bioattività per correlare la composizione fitochimica alle proprietà funzionali, contribuendo allo sviluppo di nuovi prodotti naturali destinati all’impiego nutraceutico, erboristico e cosmetico.
3. Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente i dati scientifici relativi alla composizione, sicurezza ed efficacia dei prodotti vegetali, nonché di analizzare le strategie tecnologiche e analitiche applicate nella ricerca e nello sviluppo di preparati a base di piante medicinali. Sarà in grado di identificare criticità nei processi di trasformazione e analisi, e di proporre soluzioni migliorative basate sull’evidenza e sull’innovazione.
4. Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di esprimersi con un linguaggio tecnico-scientifico appropriato, di comunicare dati e processi riguardanti la produzione e analisi di preparati vegetali in contesti professionali, e di interagire con operatori del settore, enti regolatori o consumatori in modo consapevole.
5. Capacità di apprendere
Lo studente svilupperà strumenti metodologici e attitudini critiche che gli permetteranno di affrontare con autonomia un percorso di aggiornamento continuo o di proseguire gli studi in ambito scientifico e tecnologico, anche con orientamento alla ricerca applicata alle piante medicinali.

Per poter comprendere gli argomenti che saranno trattati durante il corso e conseguire gli obiettivi di apprendimento e per iniziare lo studio degli argomenti previsti dal modulo dell’insegnamento, lo studente deve possedere conoscenze di base di biologia generale, biologia vegetale, in particolare relativamente alla struttura e fisiologia della cellula vegetale e della pianta, chimica inorganica ed organica. In aggiunta, può essere utile possedere conoscenze di base di farmacognosia, sebbene non sia un requisito essenziale, in quanto l’organizzazione del corso prevede una introduzione alle problematiche generali della farmacognosia e delle droghe vegetali che aiuta lo studente a contestualizzare gli aspetti applicativi del corso.

Il programma del corso di Farmacognosia Applicata si articola in cinque parti fondamenti. Nella prima parte (4 h) vengono esaminati gli aspetti generali della Farmacognosia con cenni di Farmacognosia animale e minerale, variabilità e standardizzazione delle droghe vegetali ed il controllo di qualità. Nella seconda parte (10 h), sono descritti i processi di ottenimento della droga vegetale e le strategie tecnologiche e biotecnologiche applicate alla coltivazione, produzione in vitro e uso in campo farmaceutico della droga vegetale. Inoltre, sono descritti i processi di lavorazione e preparazione della droga secondo metodologie classiche e innovative. Nella terza parte (8 h) si definiscono i processi di controllo e di analisi chimica della droga vegetale. Nella quarta parte (10 h), sono trattati gli aspetti generali dei saggi biologici sulle droghe vegetali, con approfondimenti relativi alle metodiche in vitro, ex vivo e in vivo per lo studio delle attività farmaco-tossicologiche.
L’ultima parte prevede esercitazioni di laboratorio (24 h), relative all’analisi macroscopica e microscopica delle droghe vegetali, all’analisi spettrofotometrica e alla ricerca bibliografica applicata alle piante medicinali.

1. Introduzione alla Farmacognosia Applicata (4 h)
Definizione e ambiti della Farmacognosia Applicata. Differenze tra preparato totale e principio attivo purificato: vantaggi e svantaggi. Obiettivi della ricerca applicata sulle piante medicinali: razionalizzazione dell’uso, ottimizzazione dell’efficacia, valorizzazione scientifica. Cenni di farmacognosia animale e minerale. Ricerca bibliografica applicata ai prodotti naturali con esercitazione: banche dati medico-scientifiche, metodi di analisi, criteri di ricerca e selezione.

2. Produzione, Lavorazione e Preparazione della Droga Vegetale (10 h)
Origine e raccolta delle piante medicinali: piante spontanee e coltivate. Impatto dei fattori edafici e climatici. Tecniche di coltivazione tradizionali e innovative di piante medicinali: biologica, idroponica, in microgravità. Tecnologie di bonifica ambientale (bioremediation e phytoremediation) e impatto sulla qualità delle piante medicinali.
Trattamenti post-raccolta: mondatura, igienizzazione, conservazione, essiccamento, liofilizzazione, lavorazione di droghe fresche (gel di aloe, manna, tè).
Metodi meccanici di lavorazione: frantumazione, criofrantumazione, triturazione e polverizzazione. Metodi estrattivi e preparazioni classiche e speciali: succhi, oli essenziali, acque aromatiche, estratti, tinture madri omeopatiche, sospensione integrale di droga fresca. Indicatori degli estratti: rapporto droga/solvente (D/S), rapporto droga/estratto (DER). Estratti speciali.
Introduzione alle biotecnologie vegetali: colture in vitro, callo, micropropagazione, colture di cellule e tessuti vegetali.

3. Processi di controllo dei prodotti a base di piante medicinali e analisi chimica (8 h)
Controllo del processo produttivo (GACP, GHP, GMP, GLP, HACCP) e analisi sul prodotto: identificazione, esame organolettico. Analisi microscopica di droghe vegetali con esercitazioni di laboratorio.
Saggi di purezza: indice di rigonfiamento, indice di amarezza, indice di schiuma.
Analisi chimiche: fingerprint e controllo dei contaminanti (metalli pesanti, pesticidi, micotossine). Cenni di metodiche cromatografiche.
Analisi spettrofotometriche. Saggio di Folin-Ciocalteu per la determinazione dei polifenoli totali e costruzione della reta di taratura.

4. Studio dell’Attività Biologica e della Sicurezza dei Preparati (10 h)
Tipologie di saggi: biologici qualitativi e quantitativi.
Saggi biologici di controllo: test di sterilità e carica microbica.
Saggi spettrofotometrici di attività biologica: attività scavenger del radicale DPPH, inibizione dell'enzima alfa-amilasi.
Studi in vitro, in vivo ed ex vivo: aspetti generali. Metodologie in vitro: colture cellulari, sterilità, criocongelamento, coltivazione e amplificazione, test di citotossicità.
Metodologie ex vivo e in vivo: principi etici (regola delle 3R), normative europee sulla sperimentazione animale.
Valutazione della tossicità generale mediante test di Irwin. Valutazione della tossicità generale (test di Irwin), modelli animali (xenograft, ortotopici), saggi funzionali (attività analgesica, ansiolitica, diuretica).
Studi su organi isolati: atrio e trachea di cavia.

5. Esercitazioni di Laboratorio (24 h)
Analisi microscopica di droghe vegetali: amidi (riso, patata, mais, frumento); radici e rizomi (rabarbaro, valeriana, genziana, scilla, liquirizia); cortecce (frangola, cascara); foglie (amamelide, digitale, senna); fiori (calendola, camomilla).
Determinazione spettrofotometriche: determinazione dei polifenoli totali, costruzione della curva di taratura e calcolo degli equivalenti.
Determinazione dell’attività scavenger verso i radicali DPPH e ABTS
Uso di banche dati medico-scientifiche (PubMed, Scopus, Google Scholar) per la ricerca personale di materiale bibliografico su tematiche inerenti i prodotti naturali.

- Materiale didattico fornito dal docente.
- Capasso F., Borrelli F., Longo R. (2007). Farmacognosia applicata. Controllo di qualità delle droghe vegetali. Springer, Milano.
- Materiale didattico fornito dal docente.
- G. Sacchetti, G. Paganetto. Biotecnologie delle piante medicinali. UTET Università, 2021 (ISBN:9788860086426).

Il corso è articolato in lezioni frontali (4 CFU) al fine di consentire l’acquisizione delle conoscenze, di sviluppare capacità comunicative e linguaggio tecnico attraverso l’interazione in aula con il docente su argomenti inerenti al corso e a problematiche correlate. L’approccio critico del corso permetterà allo studente di sviluppare l'autonomia di apprendimento, utile ai fini della formazione successiva o per l'auto-aggiornamento. Inoltre, sono previste esercitazioni di laboratorio (2 CFU), che consentiranno allo studente di acquisire competenze pratiche relative all’analisi macroscopica e microscopica delle droghe vegetali, al fine di svelarne eventuali sofisticazioni o falsificazioni, e conoscenze di metodiche e strumentazioni utilizzati per la preparazione e l’analisi delle droghe vegetali. Col supporto del docente, saranno anche approfondite tematiche specifiche sui prodotti erboristici mediante la ricerca personale di materiale bibliografico su banche dati medico-scientifiche.

Si consiglia la frequenza delle lezioni sebbene questa sia facoltativa. Infatti, le lezioni frontali consentiranno allo studente non soltanto di acquisire conoscenze specifiche ma anche di sviluppare le capacità comunicative ed il linguaggio tecnico attraverso l’interazione in aula con il docente su argomenti inerenti al corso. Lo studente sarà inoltre stimolato a formulare giudizi e ad esercitare il senso critico relativamente alle problematiche studiate.

L’esame finale si basa generalmente su una prova pratica di laboratorio ed una orale. La prova pratica (180 minuti) si incentra sull’analisi microscopica di droghe vegetali polverizzate: gli studenti, sulla base della formazione acquisita durante le esercitazioni, devono identificare campioni incogniti di droghe vegetali (almeno due campioni incogniti su quattro) e indicare gli elementi microscopici individuati ai fini del riconoscimento. Durante la prova orale, lo studente è invitato ad illustrare e discutere criticamente gli argomenti previsti dal programma del corso e svolti durante le lezioni.
Per superare l'esame occorre conseguire un voto maggiore o uguale a 18/30. Per ottenere la valutazione minima, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente delle problematiche generali del controllo di qualità delle droghe vegetali, delle metodiche di preparazione e di analisi delle droghe vegetali ed una conoscenza di base sulle caratteristiche dei composti di origine naturale e dei relativi saggi di identificazione.
Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve, invece, dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente.
Saranno applicati gli stessi criteri di valutazione per studenti frequentanti e non frequentanti.
Su base volontaria, e previo accordo con il docente, potrà essere proposta una prova scritta di autovalutazione al termine del corso, utile per verificare il livello di apprendimento raggiunto e favorire una preparazione consapevole all’esame orale.

Qual è la differenza tra un preparato totale e un principio attivo purificato?

Cos’è un modello xenograft?

Le biotecnologie vegetali applicate alle piante medicinali.

Spiegare cosa si intende per Plant molecular farming

Quali sono i principali fattori che influenzano la qualità della pianta medicinale durante la coltivazione?

In cosa consiste la coltivazione idroponica e quali sono i suoi vantaggi per le piante medicinali?

Cos'è la bioremediation e come può influenzare la qualità delle droghe vegetali?

A cosa serve il rapporto droga/estratto (DER) e come si calcola?

Quali saggi si utilizzano per valutare la purezza di una droga vegetale?

Descrivi brevemente il principio del saggio di Folin-Ciocalteu.

Quali sono le differenze principali tra uno studio in vitro e uno in vivo?

Cosa si intende per Sospensione integrale di droga fresca?