Corso di laurea: Scienze farmaceutiche applicate Programmazione per l'A.A. 2016/2017

Programma
Logica e teoria degli insiemi
Cenni alle teorie assiomatiche, l’aritmetica, la geometria ed i concetti primitivi, le proposizioni, le dimostrazioni. Introduzione alla logica i connettivi logici e gli operatori proposizionali. Introduzione alla teoria degli insiemi e gli operatori nella teoria degli insiemi, la cardinalità degli insiemi. I quantificatori, l’algebra delle proposizioni, implicazione, sufficienza, necessità, equivalenza logica, proposizione antinominale.

Insiemi numerici
La costruzione degli insiemi numerici: l’insieme dei numeri naturali, dei numeri relativi, dei numeri razionali. Introduzione alla struttura algebrica degli insiemi numerici. Insiemi limitati, gli estremi superiore ed inferiore, il massimo e il minimo. Introduzione ai numeri reali, l’insieme R e la retta orientata ed il modello numerico reale della retta. Cenni alla topologia di R: intervalli e intorni, estremi di un insieme. Prodotto cartesiano R2. Equazioni e disequazioni. I polinomi. Matrici. Sistemi di equazioni e di disequazioni. Introduzione ai numeri complessi: loro rappresentazione e operazioni. Applicazioni elementari del piano cartesiano. Numeri reali e successioni: Introduzione del concetto di successione numerica. Le successioni aritmetiche e geometriche. La monotonìa, la convergenza e la definizione di limite. Le successioni limitate, illimitate, regolari e irregolari. Le serie: definizione, la serie geometrica: Le serie e i criteri di convergenza.


Relazioni e Funzioni
La definizione di relazione e di funzione e loro rappresentazione grafica. Esempi di funzioni. Proprietà delle funzioni: iiniettive, suriettive, biiettive. Funzioni pari, dispari, periodiche. Funzioni monotone, limitate, illimitate. Massimo e minimo di una funzione, assoluti e relativi. Composizione di funzioni. Somma, differenza, prodotto, quoziente fra funzioni. Valore assoluto, parte intera, definizione delle funzioni trigonometriche, archi associati, richiamo delle formule di addizione sottrazione, Werner, prostaferesi, duplicazione, bisezione. Proprietà del logaritmo e delle funzioni esponenziali, esponenziali e logaritmi, equazioni e disequazioni esponenziali e logaritmiche. Classificazione delle funzioni: intere, fratte, razionali. Funzioni composte. Funzione inversa. Traslazione e rotazione di funzioni. Il valore assoluto di una funzione e la funzione di un valore assoluto. Funzioni irregolari: esempio di funzioni che non ammettono limite.



Limiti di funzioni e funzioni continue
Il concetto di limite e limite di una funzione. Definizione topologica del limite. Unicità del limite. Definizione di continuità. Continuità in un punto ed in un insieme. Proprietà delle funzioni continue. Teorema di esistenza degli zeri, dei valori intermedi, di permanenza del segno. Concetto di uniforme continuità, estensione di funzione ai punti di accumulazione del dominio, criteri per la continuità uniforme esempi di funzioni continue e non uniformemente continue. Concetto di punto di discontinuità. Classificazione dei punti di discontinuità. Asintoti di una funzione. Proprietà locali e globali di una funzione. Calcolo di limiti. Andamento asintotico delle funzioni.


Calcolo differenziale
Definizione di derivata e sua interpretazione geometrica, derivabilità e continuità. Determinazione dirette dei limiti di alcuni rapporti incrementali. Derivate fondamentali e algebra delle derivate: derivata di somma, prodotto, rapporto e funzione composta. Teorema di Rolle, di Lagrange, di Cauchy. Teoremi di L’Hopital. Definizione di asintoto, criteri di monotonia crescente e decrescente per funzioni derivabili, ricerca di massimi e minimi relativi, la concavità e la convessità, i punti di flesso. Derivate successive ed approssimazioni di ordine superiore, l’approssimazione di Taylor. Studio del grafico di una funzione. Problemi di velocità nelle discipline e nelle tecnologie farmaceutiche.



Primitive di una funzione
L’integrale come funzione inversa della derivata. La primitiva di una funzione. Primitive di funzioni elementari. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Integrali fondamentali. Metodi per l’integrazione: sostituzione, integrazione per parti, riduzione a funzioni razionali e loro integrazione, il teorema per la scomposizione delle funzioni razionali in polinomi e frazioni semplici di secondo grado, di primo grado, ed a radici multiple. Richiamo della primitiva arcotangente e logaritmo.


Integrazione
Definizioni generali topologiche per insiemi piani: punto interno, esterno, di frontiera, definizione di pluripoligono come insieme del piano la cui frontiere è unione di segmenti finiti. Area sotto il grafico, definizione di area in termini di particolari pluripoligoni definizione di integrale definito. Applicazione del concetto di integrale. Modelli matematici ed integrazione.


Le equazioni differenziali e loro applicazione
Definizione generale di equazione differenziale puntuale. Introduzione del problema di Cauchy, argomenti euristici per l’esistenza e cenno al problema dell’unicità della soluzione. Equazione differenziale del primo ordine. Equazioni differenziale a variabili separabili. Equazioni differenziali lineari del I° ordine. Equazioni del II° ordine.
Modelli matematici ed equazioni differenziali lineari ai coefficienti costanti del primo ordine, trattazione dettagliata delle condizioni iniziali, determinazione della soluzione nel caso della logistica di popolazioni senza antagonismo (crescita di colonie), e nel caso dello smaltimento proporzionale di un farmaco, dosaggio di una terapia nel caso di somministrazione discreta ( per pillole ) e continua (per fleboclisi).


Modelli matematici
Costruzione di modelli matematici processi continui e processi discreti. Ricorsioni. Ricorsioni lineari del primo e del secondo ordine. Sistemi dinamici discreti ad una dimensione, dinamica espansiva, dinamica contrattiva. Cenni ai frattali. Sistemi dinamici discreti a due dimensioni; bordi frattali: insieme di Mandelbrot e insiemi di Julia.


Calcolo combinatorio
Permutazioni semplici e con ripetizioni, disposizioni semplici e con ripetizione, combinazioni semplici e con ripetizione. Applicazione delle formule di combinazioni al binomio di Leibniz ed alla tavola di Galton (piramide binomiale). La distribuzione binomiale di probabilità definizione ingenua. Equazioni binomiali. Applicazioni del calcolo combinatorio.


Teoria delle probabilità
Introduzione agli eventi casuali, dalla teoria degli insiemi alla teoria delle probabilità. Spazio degli eventi, proprietà della misura di probabilità, eventi compatibili (intersezione non vuota) eventi incompatibili (disgiunti) misura di evento unione, misura di evento intersezione, il teorema delle probabilità composte, la probabilità condizionata, la definizione e la formula di calcolo per la probabilità di eventi indipendenti. Eventi composti e prodotto cartesiano di spazi di probabilità. Il teorema di Bayes, applicazioni in medicina. La densità di probabilità. Cenno alla distribuzione di probabilità binomiale, di Poisson. La distribuzione gaussiana.

Statistica
Introduzione alla statistica. Variabili statistiche: nominali, categoriche: binarie, ordinali; quantitative: discrete continui. Il concetto di popolazione statistica. Un cenno al teorema dei grandi numeri, concetto di convergenza in frequenza, come base del potere predittivo della statistica e della statistica quantitativa. La rappresentazioni dei dati elencazioni modalità-frequenza, grafici.
Gli indici di posizione: media, mediana, moda. Gli indici di dispersione: varianza, scarto quadratico, percentili. Le proprietà della media. Indici di simmetria. Indici di eterogeneità. Indice di entropia.
Il concetto di dipendenza ed interdipendenza. Introduzione del fit lineare e metodo dei minimi quadrati. I coefficienti di regressione lineare, covarianza, indice di correlazione e coefficiente di correlazione di Pearson. La curva gaussiana, intervalli di confidenza e cenno al test di ipotesi.

M. Bramanti C. Pagani, S. Salsa Matematica. Calcolo infinitesimale e algebra lineare, Zanichelli
Metodi e modelli matematici, S. Motta e M. A. Ragusa, (2011) Ed. CULC.
Metodi e modelli matematici (esercizi e complementi) S. Motta e M.A. Ragusa jelo di Lentini, Andrea Scapellato.
Chi ha paura dell’Analisi Matematica . (2008) C. Bianca , F. Perri, Pitagora Editrice Bologna;
Matematica per le discipline Bio-Mediche 4ed., V. Villani – McGraw-Hill (2007)
Calcolo differenziale 1 – Robert A. Adams – Casa Editrice Ambrosiana (2003)
Analisi matematica. Approssimazione e Processi Discreti, (1999) M. Giaquinta, G. Modica Pitagora Editrice Bologna;

Programma
Matematica

Logica e teoria degli insiemi
Cenni alle teorie assiomatiche, l’aritmetica, la geometria ed i concetti primitivi, le proposizioni, le dimostrazioni. Introduzione alla logica i connettivi logici e gli operatori proposizionali. Introduzione alla teoria degli insiemi e gli operatori nella teoria degli insiemi, la cardinalità degli insiemi. I quantificatori, l’algebra delle proposizioni, implicazione, sufficienza, necessità, equivalenza logica, proposizione antinominale.

Insiemi numerici
La costruzione degli insiemi numerici: l’insieme dei numeri naturali, dei numeri relativi, dei numeri razionali. Introduzione alla struttura algebrica degli insiemi numerici. Insiemi limitati, gli estremi superiore ed inferiore, il massimo e il minimo. Introduzione ai numeri reali, l’insieme R e la retta orientata ed il modello numerico reale della retta. Cenni alla topologia di R: intervalli e intorni, estremi di un insieme. Prodotto cartesiano R2. Equazioni e disequazioni. I polinomi. Matrici. Sistemi di equazioni e di disequazioni. Introduzione ai numeri complessi: loro rappresentazione e operazioni. Applicazioni elementari del piano cartesiano. Numeri reali e successioni: Introduzione del concetto di successione numerica. Le successioni aritmetiche e geometriche. La monotonìa, la convergenza e la definizione di limite. Le successioni limitate, illimitate, regolari e irregolari. Le serie: definizione, la serie geometrica: Le serie e i criteri di convergenza.


Relazioni e Funzioni
La definizione di relazione e di funzione e loro rappresentazione grafica. Esempi di funzioni. Proprietà delle funzioni: iiniettive, suriettive, biiettive. Funzioni pari, dispari, periodiche. Funzioni monotone, limitate, illimitate. Massimo e minimo di una funzione, assoluti e relativi. Composizione di funzioni. Somma, differenza, prodotto, quoziente fra funzioni. Valore assoluto, parte intera, definizione delle funzioni trigonometriche, archi associati, richiamo delle formule di addizione sottrazione, Werner, prostaferesi, duplicazione, bisezione. Proprietà del logaritmo e delle funzioni esponenziali, esponenziali e logaritmi, equazioni e disequazioni esponenziali e logaritmiche. Classificazione delle funzioni: intere, fratte, razionali. Funzioni composte. Funzione inversa. Traslazione e rotazione di funzioni. Il valore assoluto di una funzione e la funzione di un valore assoluto. Funzioni irregolari: esempio di funzioni che non ammettono limite.



Limiti di funzioni e funzioni continue
Il concetto di limite e limite di una funzione. Definizione topologica del limite. Unicità del limite. Definizione di continuità. Continuità in un punto ed in un insieme. Proprietà delle funzioni continue. Teorema di esistenza degli zeri, dei valori intermedi, di permanenza del segno. Concetto di uniforme continuità, estensione di funzione ai punti di accumulazione del dominio, criteri per la continuità uniforme esempi di funzioni continue e non uniformemente continue. Concetto di punto di discontinuità. Classificazione dei punti di discontinuità. Asintoti di una funzione. Proprietà locali e globali di una funzione. Calcolo di limiti. Andamento asintotico delle funzioni.


Calcolo differenziale
Definizione di derivata e sua interpretazione geometrica, derivabilità e continuità. Determinazione dirette dei limiti di alcuni rapporti incrementali. Derivate fondamentali e algebra delle derivate: derivata di somma, prodotto, rapporto e funzione composta. Teorema di Rolle, di Lagrange, di Cauchy. Teoremi di L’Hopital. Definizione di asintoto, criteri di monotonia crescente e decrescente per funzioni derivabili, ricerca di massimi e minimi relativi, la concavità e la convessità, i punti di flesso. Derivate successive ed approssimazioni di ordine superiore, l’approssimazione di Taylor. Studio del grafico di una funzione. Problemi di velocità nelle discipline e nelle tecnologie farmaceutiche.



Primitive di una funzione
L’integrale come funzione inversa della derivata. La primitiva di una funzione. Primitive di funzioni elementari. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Integrali fondamentali. Metodi per l’integrazione: sostituzione, integrazione per parti, riduzione a funzioni razionali e loro integrazione, il teorema per la scomposizione delle funzioni razionali in polinomi e frazioni semplici di secondo grado, di primo grado, ed a radici multiple. Richiamo della primitiva arcotangente e logaritmo.


Integrazione
Definizioni generali topologiche per insiemi piani: punto interno, esterno, di frontiera, definizione di pluripoligono come insieme del piano la cui frontiere è unione di segmenti finiti. Area sotto il grafico, definizione di area in termini di particolari pluripoligoni definizione di integrale definito. Applicazione del concetto di integrale. Modelli matematici ed integrazione.


Le equazioni differenziali e loro applicazione
Definizione generale di equazione differenziale puntuale. Introduzione del problema di Cauchy, argomenti euristici per l’esistenza e cenno al problema dell’unicità della soluzione. Equazione differenziale del primo ordine. Equazioni differenziale a variabili separabili. Equazioni differenziali lineari del I° ordine. Equazioni del II° ordine.
Modelli matematici ed equazioni differenziali lineari ai coefficienti costanti del primo ordine, trattazione dettagliata delle condizioni iniziali, determinazione della soluzione nel caso della logistica di popolazioni senza antagonismo (crescita di colonie), e nel caso dello smaltimento proporzionale di un farmaco, dosaggio di una terapia nel caso di somministrazione discreta ( per pillole ) e continua (per fleboclisi).


Modelli matematici
Costruzione di modelli matematici processi continui e processi discreti. Ricorsioni. Ricorsioni lineari del primo e del secondo ordine. Sistemi dinamici discreti ad una dimensione, dinamica espansiva, dinamica contrattiva. Cenni ai frattali. Sistemi dinamici discreti a due dimensioni; bordi frattali: insieme di Mandelbrot e insiemi di Julia.


Calcolo combinatorio
Permutazioni semplici e con ripetizioni, disposizioni semplici e con ripetizione, combinazioni semplici e con ripetizione. Applicazione delle formule di combinazioni al binomio di Leibniz ed alla tavola di Galton (piramide binomiale). La distribuzione binomiale di probabilità definizione ingenua. Equazioni binomiali. Applicazioni del calcolo combinatorio.


Teoria delle probabilità
Introduzione agli eventi casuali, dalla teoria degli insiemi alla teoria delle probabilità. Spazio degli eventi, proprietà della misura di probabilità, eventi compatibili (intersezione non vuota) eventi incompatibili (disgiunti) misura di evento unione, misura di evento intersezione, il teorema delle probabilità composte, la probabilità condizionata, la definizione e la formula di calcolo per la probabilità di eventi indipendenti. Eventi composti e prodotto cartesiano di spazi di probabilità. Il teorema di Bayes, applicazioni in medicina. La densità di probabilità. Cenno alla distribuzione di probabilità binomiale, di Poisson. La distribuzione gaussiana.

Statistica
Introduzione alla statistica. Variabili statistiche: nominali, categoriche: binarie, ordinali; quantitative: discrete continui. Il concetto di popolazione statistica. Un cenno al teorema dei grandi numeri, concetto di convergenza in frequenza, come base del potere predittivo della statistica e della statistica quantitativa. La rappresentazioni dei dati elencazioni modalità-frequenza, grafici.
Gli indici di posizione: media, mediana, moda. Gli indici di dispersione: varianza, scarto quadratico, percentili. Le proprietà della media. Indici di simmetria. Indici di eterogeneità. Indice di entropia.
Il concetto di dipendenza ed interdipendenza. Introduzione del fit lineare e metodo dei minimi quadrati. I coefficienti di regressione lineare, covarianza, indice di correlazione e coefficiente di correlazione di Pearson. La curva gaussiana, intervalli di confidenza e cenno al test di ipotesi.

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M. Bramanti C. Pagani, S. Salsa Matematica. Calcolo infinitesimale e algebra lineare, Zanichelli
Metodi e modelli matematici, S. Motta e M. A. Ragusa, (2011) Ed. CULC.
Metodi e modelli matematici (esercizi e complementi) S. Motta e M.A. Ragusa jelo di Lentini, Andrea Scapellato.
Chi ha paura dell’Analisi Matematica . (2008) C. Bianca , F. Perri, Pitagora Editrice Bologna;
Matematica per le discipline Bio-Mediche 4ed., V. Villani – McGraw-Hill (2007)
Calcolo differenziale 1 – Robert A. Adams – Casa Editrice Ambrosiana (2003)
Analisi matematica. Approssimazione e Processi Discreti, (1999) M. Giaquinta, G. Modica Pitagora Editrice Bologna;

Programma

PARTE GENERALE
Chimica Farmaceutica definizione ed obiettivi, cenni storici ed evoluzione. Classificazione dei farmaci sulla base del bersaglio e sulla modalità d’azione. Classificazione ATC dei farmaci. Bersagli dei farmaci: enzimi ed inibizione enzimatica, inibitori competitivi e non- competitivi; recettori: canali ionici operati da ligandi, recettori accoppiati alle proteine G, recettori con intrinseca attività enzimatica. Meccanismo d’azione dei farmaci. Interazione farmaco-recettore: descrizione dei differenti legami chimici coinvolti nell’interazione. Principi di farmacocinetica: assorbimento, metabolismo, distribuzione ed eliminazione di un farmaco. Metabolismo: Fase I e II. Prodrugs Proprietà chimico-fisiche influenzanti l’attività di un farmaco.
Sviluppo del farmaco

PARTE SISTEMATICA

ANTIBATTERICI
Storia degli agenti antibatterici. La cellula batterica. Meccanismi dell’azione antibatterica.
Agenti antibatterici che agiscono nei confronti del metabolismo cellulare (antimetaboliti)
Sulfamidici
Agenti antibatterici che inibiscono la sintesi della parete cellulare
Penicilline, Cefalosporine
Agenti antibatterici che agiscono sulla struttura della membrana plasmatica
Valinomicina, Polimixina B
Agenti antibatterici che inibiscono la sintesi proteica:
Amminoglicosidi, tetracicline, Cloramfenicolo, Macrolidi
Farmaci che agiscono sulla trascrizione e replicazione degli acidi nucleici
Chinoloni

ANALGESICI OPPIOIDI
Introduzione. Morfina: struttura e proprietà, relazioni struttura –attività. Recettori oppiodi, sviluppo di analoghi della morfina , agonisti, antagonisti.

G. L. Patrick – Introduzione alla Chimica Farmaceutica- EdiSES
W.O. Foye- Principi di chimica farmaceutica- Piccin
Propedeuticità concettuale: è da considerarsi didatticamente propedeutica la conoscenza della Chimica Organica

Struttura atomica. Il legame chimico. Isomeria e formule di struttura. Acidi e basi.
ALCANI. Nomenclatura. Struttura. Legame σ. Conformazioni. Proprietà chimiche e fisiche. Sostituzione radicalica. Ossidazione e combustione.
CICLOALCANI. Nomenclatura. Isomeria geometrica. Conformazioni.
ALCHENI. Nomenclatura. Struttura. Legame π. Isomeria geometrica. Proprietà fisiche e chimiche. Addizioni elettrofile: regola di Markovnikov, stabilità dei carbocationi. Ossidazione .
DIENI. Nomenclatura. Stabilità dei dieni coniugati. Risonanza. Addizione 1,2 e 1,4.
ALCHINI. Nomenclatura. Struttura. Proprietà chimiche e fisiche. Acidità. Addizioni elettrofile.
IDROCARBURI AROMATICI. Benzene. Struttura, energia di risonanza, aromaticità. Nomenclatura dei derivati. Sostituzioni elettrofile aromatiche: meccanismo ed effetto dei sostituenti sulla reattività e orientamento. Idrocarburi aromatici policiclici.
STEREOCHIMICA. Attività ottica. Enantiomeri e chiralità: attività ottica e interesse biologico. Diastereoisomeri. Risoluzione di un racemo. Modelli molecolari.
ALOGENURI. Nomenclatura. Proprietà chimiche e fisiche. Sostituzione nucleofila: stereochimica. Reazione di eliminazione. Competizione tra eliminazione e sostituzione. Alogenuri arilici.
ALCOLI. Nomenclatura. Struttura. Legame idrogeno. Principali preparazioni. Acidità, ossidazione e disidratazione. Glicoli.
FENOLI. Nomenclatura. Struttura. Acidità.
ETERI. Nomenclatura. Struttura. Proprietà chimiche. Eteri ciclici. Epossidi.
ALDEIDI E CHETONI. Nomenclatura. Struttura del gruppo carbonilico. Preparazioni. Addizioni nucleofile, meccanismo. Ossidazione. Riduzione. Tautomeria cheto/enolica. Condensazione aldolica.
ACIDI CARBOSSILICI E LORO DERIVATI. Nomenclatura. Acidità del gruppo carbossilico. Acidi grassi. Acidi insaturi. Preparazioni. Esterificazione. Saponificazione. Sostituzione nucleofila acilica. Alogenuri acilici. Anidridi. Ammidi.
ACIDI DIFUNZIONALI. Acidi bicarbossilici. Idrossiacidi. Lattoni e lattidi. Chetoacidi. Condensazione di Claisen.
LIPIDI. Fosfolipidi. Grassi e oli. Saponi. Cere.
AMMINE. Nomenclatura. Struttura e proprietà chimiche e fisiche. Basicità. Reazioni delle ammine come nucleofili. Reazioni con acido nitroso. Sali di diazonio.
COMPOSTI ETEROCICLICI. Pirrolo, furano, tiofene, imidazolo. Piridina, pirimidina, indolo (cenni).
CARBOIDRATI. Nomenclatura. Stereoisomeria. Strutture acicliche e cicliche dei monosaccaridi. Mutarotazione. Glicosidi. Disaccaridi e polisaccaridi.
AMMINOACIDI E PROTEINE. Struttura e ioni dipolari. Acidità e basicità. Punto isoelettrico. Geometria del legame peptidico. Livelli di struttura delle proteine.
NUCLEOTlDI E ACIDI NUCLEICI. Nucleosidi. Nucleotidi. Struttura primaria del DNA.Struttura secondaria del DNA.
POLIMERI. Polimerizzazione per addizione. Polimerizzazione per condensazione (cenni).

H. Hart C. M. Hadad, L. E. Craine, D. J. Hart- Chimica Organica VII edizione- Zanichelli editore S. p. A. – Via Irnerio 34- 40126 Bologna.
W. H. BROWN, T. POON – Introduzione alla Chimica Organica IV edizione – EdiSES S.r.l. - Via nuova S. Rocco, 62/A – P.co Soleado – Napoli.

Introduzione allo studio della Botanica Farmaceutica. Classificazione. Concetto di specie. Sistema tassonomico ed evoluzione dei sistemi. Approvvigionamento delle Piante Medicinali.
Droga vegetale: classificazione e fattori che influenzano il contenuto in principi attivi.
La riproduzione. La moltiplicazione. La riproduzione sessuale. I gameti e la gamia. Le spore. I cicli biologici. L’apomissia.
Funghi. Morfologia. Il micelio. Eterotrofia. Propagazione. Riproduzione sessuale. Sistematica dei Funghi. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota. Intossicazioni da funghi
Alghe. Caratteri generali. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Rhodophyta: Gelidiaceae: Gelidium Sp.; Gigartinaceae: Chondrus crispus; Phaeophyta: Laminariaceae: Laminaria sp., Fucus
Licheni. La simbiosi lichenica. Morfologia. Utilizzazione
Muschi. Le cormofite. Briofite. Hepatophyta. Bryophyta.
Pteridofite. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Lycopodiales, Equisetales, Filicales.
Spermatofite. Gimnosperme. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Cycadophyta, Ginkgophyta, Coniferophyta, Ephedrales
Angiosperme. Il fiore e i suoi elementi. Le infiorescenze. La riproduzione sessuale. Il seme. Il frutto. Le foglie.
Classificazione delle Angiosperme.
Metaboliti primari e secondari

LILIOPSIDA (MONOCOTILEDONES)
ALLIACEAE: Allium sativum;
AGAVACEAE: Agave americana
ASPARAGACEAE: Convallaria majalis; Asparagus officinalis
LILIACEAE: Drimia maritima (Urginea maritima), Colchicum autumnale

MAGNOLIOPSIDA (DICOTILEDONES)
LAURACEAE: Cinnamomum sp., Laurus nobilis
PAPAVERACEAE: Papaver somniferum, Chelidonium majus
CANNABACEAE: Cannabis sativa. Humulus lupulus
POLYGONACEAE: Reum sp.
STERCULIACEAE: Cola acuminata, C. vera, Teobroma cacao
FABACEAE: Glycyrrhiza glabra
EUPHORBIACEAE: Ricinus communis
RHAMNACEAE: Rhamnus frangula, R. purshiana
ERYTHROXYLACEAE: Erythroxylon coca
APOCYNACEAE: Strophanthus sp., Rauwolfia serpentina
SOLANACEAE: Atropa belladonna, Datura stramonium, Nicotina tabacum
SCROPHULARIACEAE: Digitalis sp.
VALERIANACEAE: Valeriana officinalis
RUBIACEAE: Cinchona sp.,
ASTERACEAE: Matricaria chamomilla, Anthemis nobilis.

Il programma è articolato in quattro parti in base ad una scansione temporale degli argomenti trattati.

PARTE PRIMA 1 CFU - 7h
Introduzione allo studio della Botanica Farmaceutica. Classificazione. Concetto di specie. Sistema tassonomico ed evoluzione dei sistemi. Approvvigionamento delle Piante Medicinali.
Droga vegetale: classificazione e fattori che influenzano il contenuto in principi attivi.
La riproduzione. La moltiplicazione. La riproduzione sessuale. I gameti e la gamia. Le spore. I cicli biologici. L’apomissia.
Funghi. Morfologia. Il micelio. Eterotrofia. Propagazione. Riproduzione sessuale. Sistematica dei Funghi. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota. Intossicazioni da funghi

PARTE SECONDA 1 CFU - 7 h

Alghe. Caratteri generali. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Rhodophyta: Gelidiaceae: Gelidium Sp.; Gigartinaceae: Chondrus crispus; Phaeophyta: Laminariaceae: Laminaria sp., Fucus

Licheni. La simbiosi lichenica. Morfologia. Utilizzazione
Muschi. Le cormofite. Briofite. Hepatophyta. Bryophyta.
Pteridofite. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Lycopodiales, Equisetales, Filicales.

PARTE TERZA 1 CFU - 7 h
Spermatofite. Gimnosperme. Morfologia, ciclo ontogenetico ed interesse applicativo di: Cycadophyta, Ginkgophyta, Coniferophyta, Ephedrales
Angiosperme. Il fiore e i suoi elementi. Le infiorescenze. La riproduzione sessuale. Il seme. Il frutto. Le foglie.

PARTE QUARTA 3 CFU - 21h
Classificazione delle Angiosperme.
Metaboliti primari e secondari

LILIOPSIDA (MONOCOTILEDONES)
ALLIACEAE: Allium sativum;
AGAVACEAE: Agave americana
ASPARAGACEAE: Convallaria majalis; Asparagus officinalis
LILIACEAE: Drimia maritima (Urginea maritima), Colchicum autumnale

MAGNOLIOPSIDA (DICOTILEDONES)
LAURACEAE: Cinnamomum sp., Laurus nobilis
PAPAVERACEAE: Papaver somniferum, Chelidonium majus
CANNABACEAE: Cannabis sativa. Humulus lupulus
POLYGONACEAE: Reum sp.
STERCULIACEAE: Cola acuminata, C. vera, Teobroma cacao
FABACEAE: Glycyrrhiza glabra
EUPHORBIACEAE: Ricinus communis
RHAMNACEAE: Rhamnus frangula, R. purshiana
ERYTHROXYLACEAE: Erythroxylon coca
APOCYNACEAE: Strophanthus sp., Rauwolfia serpentina
SOLANACEAE: Atropa belladonna, Datura stramonium, Nicotina tabacum
SCROPHULARIACEAE: Digitalis sp.
VALERIANACEAE: Valeriana officinalis
RUBIACEAE: Cinchona sp.,
ASTERACEAE: Matricaria chamomilla, Anthemis nobilis.

1. Maugini E., Maleci Bini L., Mariotti Lippi M. - Manuale di Botanica Farmaceutica IX Ed. – PICCIN 2014
2. Leporatti M., Foddai S., Tommasini L. - Testo atlante di anatomia vegetale e delle piante officinali – PICCIN 1997

PROGRAMMA:
Modulo I – 1CFU (7 ore)
• INTRODUZIONE ALLE BIOTECNOLOGIE VEGETALI. Definizione, storia, evoluzione.
• LA COLTURA DEI TESSUTI VEGETALI IN VITRO. La cellula vegetale, cenni storici della coltura dei tessuti vegetali. Organizzazione del laboratorio, le camere di coltura, i mezzi di coltura, fitoregolatori di crescita delle piante (auxine, citochinine, giberelline, acido abscissico, etilene). Colture in terreni liquidi. Colture su terreni solidi: agar e sistemi di supporto per le colture vegetali.
• TECNICHE DI STERILIZZAZIONE E INDESSAGGIO. Filtrazione, sterilizzazione a secco, sterilizzazione a vapore, uso di raggi UV. Sterilizzazione di strumentazione e mezzi di coltura, sterilizzazione di tessuti vegetali. Cappe a flusso laminare verticale e orizzontale. Indessaggio: tecniche, fasi principali, indessaggio dei virus, saggi sierologici (ELISA), biosaggi, produzione di piante virus-free.
• SCELTA DELL’ESPIANTO. Momento stagionale, tipo e dimensioni dell’espianto, espianto da tessuti specifici. Vantaggi e svantaggi dei singoli espianti.
Modulo II – 3.5CFU (24.5 ore)
• TECNICHE DI PROPAGAZIONE E MICROPROPAGAZIONE. Biotecnologie tradizionali: selezione, ibridazione, incrocio ed addomesticamento per il miglioramento delle colture officinali. Biotecnologie innovative: colture in vitro di cellule vegetali, tessuti e organi - tecniche relative, micropropagazione, ingegneria genetica o tecnologia del DNA ricombinante - piante e organismi transgenici, crioconservazione del germoplasma. Micropropagazione: coltura di meristemi e apici meristematici, coltura di germogli, coltura di segmenti nodali. Eliminazione di patogeni dalla pianta madre: chemioterapia, termoterapia. Stadi della micropropagazione: 0, I - impianto della coltura settica, II - proliferazione dei germogli, III - pre-trapianto e radicazione, IV - trasferimento all’ambiente esterno. Vantaggi e svantaggi della micropropagazione.
• ORGANOGENESI. Meristemoidi, primordi. Organogenesi diretta, organogenesi indiretta. Caulogenesi, rizogenesi. Fasi dell’organogenesi: espianto, de-differenziazione, competenza, induzione, determinazione, differenziazione, organo. Applicazioni alla propagazione di piante officinali e all’ottenimento di metaboliti secondari di interesse farmaceutico e farmaco-tecnologico.
• EMBRIOGENESI. Embriogenesi zigotica (sessuale) e non-zigotica (somatica). Protocolli di coltura embriogenica. Embriogenesi diretta ed indiretta. Origine di embrioni non-zigotici. Induzione di cellule embriogeniche e uso di PGR. Sviluppo e maturazione dell’embrione. Quiescenza e dormienza. Germinazione dell’embrione e sviluppo della pianta. Applicazioni delle colture embriogeniche. Tecnologia dei semi sintetici e incapsulamento.
• COLTURA DI SOSPENSIONI CELLULARI. Colture in terreno liquido stazionario, ad immersione periodica, ad immersione permanente (colture in sospensione): coltura discontinua, continua (aperta o chiusa), semi-continua, coltura di cellule immobilizzate. Curva di crescita cellulare: fase di latenza, fase di accelerazione, fase esponenziale, fase di decelerazione, fase stazionaria. Colture sincronizzate: sincronizzazione per selezione e per induzione. Metodi di induzione: trattamento a freddo, affamamento, uso di inibitori, metodo della colchicina. Controllo della crescita cellulare in colture in sospensione: vitalità e crescita cellulare. Crescita cellulare: conta cellulare, peso fresco (fw), volume di cellule impaccate (pcv), peso secco (dw).
• PRODUZIONE DI METABOLITI SECONDARI IN VITRO. Vantaggi e svantaggi. Selezione di linee cellulari altamente produttive. Influenza della presenza nel terreno di coltura di: zuccheri, nitrato, azoto, fosfato, PGR, fornitura di precursori, -ciclodestrine. Ottimizzazione dell’ambiente di coltura: temperatura, illuminazione, pH, agitazione e areazione. Elicitazione ed elicitori. Permeabilizzazione. Rimozione del prodotto in situ. Immobilizzazione. Matrici. Vantaggi e svantaggi. Esempi di produzione di principi attivi e sostanze di interesse farmaceutico e farmaco-tecnologico.
• PRODUZIONE IN VITRO DI APLOIDI. Definizioni: antere, microspore, diploidi, aploidi, poliploidi, aneuploidi. Importanza di aploidi. Produzione in vitro di aploidi: ginogenesi e androgenesi. Androgenesi diretta ed indiretta. Fattori che influenzano la risposta androgenetica e ginogenetica. Coltura di antere e di microspore; confronto, vantaggi e svantaggi. Produzione di diaploidi.
• CONSERVAZIONE DEL GERMOPLASMA E CRIOCONSERVAZIONE. Conservazione in situ ed ex situ. Direttiva habitat 92/43/C.E.E. Deriva genetica. Banche del germoplasma. Crioconservazione. Fasi della crioconservazione: coltivazione di tessuti sterili, aggiunta di crioprotettivi e pretrattamento, congelamento, conservazione, scongelamento, determinazione della sopravvivenza e della vitalità, crescita della pianta e rigenerazione. Metodo di crescita lenta. Applicazioni.
Modulo III – 1.5 CFU (10.5 ore)
• ISOLAMENTO, COLTURA E FUSIONE DI PROTOPLASTI. Storia e definizioni: protoplasto e parete cellulare. Isolamento di protoplasti: metodo meccanico e metodo enzimatico. Fasi dell’isolamento di protoplasti: scelta del tipo di espianto, scelta della miscela enzimatica appropriata, rimozione dell’epidermide, plasmolisi dei tessuti, digestione enzimatica, sospensione e lavaggio protoplasti, stima del numero e della vitalità dei protoplasti isolati, messa in coltura. Fattori influenzanti crescita e sviluppo di protoplasti. Formazione della parete cellulare. Fusione di protoplasti ed ibridazione somatica. Storia, definizioni e nozioni di base. Tipi di ibridi: somatici, asimmetrici, cibridi. Stadi dell’ibridazione somatica: fusione di protoplasti (spontanea o indotta), selezione delle cellule ibride, identificazione delle piante ibride. Fusione diretta e indotta. Meccanismo di fusione. Metodi di fusione: trattamento con NaNO3, Trattamento con ioni Ca++ ad elevato pH, metodo del polietilenglicole (PEG), elettrofusione. Identificazione e selezione delle cellule ibride: uso di markers di resistenza, uso di caratteristiche visuali e coloranti vitali. Esempi. Applicazioni dell’ibridazione somatica.
• TECNICHE DI INGEGNERIA GENETICA. PGM e OGM: storia e definizioni. Vettori molecolari, plasmidi, enzimi di restrizione, DNA ligasi, polymerase chain reaction e amplificazione del DNA (PCR). PGM di prima e seconda generazione. Trasformazione delle piante. Fasi procedurali per la produzione di PGM: isolamento e caratterizzazione di un gene, preparazione del costrutto, trasformazione, analisi e scelta delle linee transgeniche, introgressione del transgene in linee più produttive, prove di campo. Metodi di trasformazione. Trasformazione diretta: elettroporazione di protoplasti, microiniezione. Trasformazione in planta: metodi biolistici, metodi dell’Agrobacterium tumefaciens e rizhogenes. Vantaggi e limiti di ciascun metodo. Costruzione di un vettore di clonazione basato sul plasmide Ti: sistema del vettore binario, sistema del vettore cointegrativo. Triparental mating. Analisi e scelta delle linee cellulari transgeniche. Metodi di selezione: resistenza agli antibiotici, resistenza agli erbicidi, introduzione di geni reporter. Vantaggi e problematiche. Trasferimento genico mediato da Agrobacterium rhizogenes: hairy roots. Esempi di prodotti ottenuti da coltivazione di hairy roots.
• OGM E NORMATIVA EUROPEA E NAZIONALE VIGENTE IN MATERIA DI OGM. Direttive su: rilasci nell’ambiente, alimenti e mangimi, tracciabilità e etichettatura, movimenti transfrontalieri degli OGM. Principio di precauzione. Esempi di prodotti commercializzati e meccanismi d'azione dei geni esogeni introdotti: pomodoro flavr savr, olio di colza laurical, zucchino freedom II, cotone bollgard, soia round-up ready, mais maximizer e nature gard.

TESTI CONSIGLIATI:
• MATERIALE FORNITO DAL DOCENTE – APPUNTI PRESI A LEZIONE
• Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia.
• Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands.
• Sala F., Cella R. “Colture Vegetali.Maffei M. "Metabolismo e Prodotti Secondari delle Piante" 1999, UTET Libreria Srl, Torino, Italia.
• Glick B.R., Pastrernak J.J “Biotecnologia Molecolare - Principi e Applicazioni del DNA Ricombinante” 2003, Zanichelli.

Principi di tossicologia forense: metodologia generale, tipologia di casi e investigazione. Il metodo analitico: metodologia generale, definizione di veleno, classificazione dei veleni (gas, composti volatili, farmaci solubili in solventi, metalli, pesticidi solubili in solventi, anioni), esame di cibi e bevande, analisi di compresse e capsule, esame di siringhe. Tossicologia Postmortem: Campioni e altri reperti, tipi di campione.
La valutazione, il campionamento e la gestione dei campioni: Selezione dei campioni, raccolta e campionamento (sangue, umore vitreo, il liquido cerebrospinale, contenuto gastrico, urine, tessuti, saliva, sudore). Manipolazione del campione (conservazione e stoccaggio). Contaminazioni e Stabilità: contaminanti esogeni, contaminanti endogeni, artefatti e interferenze. Aspetti generali concernenti la stabilità del campione, stabilità dei farmaci. Preparazione del campione ed estrazione: Introduzione, processi di preparazione del campione, principi fondamentali dell’estrazione, tipi di estrazione e le metodologie.
Metodologie analitiche: Saggi colorimetrici: introduzione e interpretazione dei saggi colorimetrici, tipologie e metodologie di saggi colorimetrici. Metodi cromatografici: cromatografia su strato sottile (TLC), cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), gascromatografia (GC). Metodi Spettroscopici e Spettrofotometrici: spettrofotometria ultravioletto/visibile (UV-Vis) e di fluorescenza, spettrometria di massa (MS), spettroscopia infrarossa (IR), spettroscopia ad assorbimento atomico (AAS), Cromatografia liquida-Spettrometria di massa (LCMS). Immunoassay.

Moffat A.C., Osselton M.D., Widdop B. - Clarke’s analysis of drugs and poisons in pharmaceuticals, body fluids and postmortem material - Pharmaceutical Press 2011
• Gagliano-Candela R. - Tossicologia forense in schemi, tabelle e testo - Giuffrè Editore 2001
• Zacà S., Pellegrino S. - Manuale di tossicologia forense - Giappichelli Editore 2006
• Froldi R. - Lezioni di tossicologia forense - Giappichelli Editore 2011
• Flanagan R.J., Brainthwaite R.A., Brown S.S., Widdop B., De Wolff F.A. - Basic analytical toxicology - WHO World Health Organization 1995
• Flanagan R.J., Taylor A., Watson I.D., Whelpton R. - Fundamentals of analytical toxicology - John Wiley & Sons Ltd 2007
• JaVed I.K., Kennedy T.J., Donnell R. Christian, Jr. - Basic principles of forensic chemistry - Springer 2011
• Barceloux D.G. - Medical toxicology of drug abuse: synthesized chemicals and psychoactive plants - John Wiley & Sons Ltd 2012

PROGRAMMA

INTRODUZIONE
Definizione, storia e scopi della Farmacognosia. Farmacognosia oggi.
Medicine tradizionali.
Definizione di droga, fitocomplesso, pianta medicinale e officinale, principio attivo, nutraceutico, alimento funzionale.

MODULO 1: FARMACOGNOSIA GENERALE (2 CFU)
Droghe vegetali
-Droghe organizzate e non organizzate.
-Metabolismo primario e metabolismo secondario: origine dei fitocostituenti di interesse erboristico e nutraceutico.
-Variabilità nell’attività di una droga: fattori naturali ed artificiali che portano a variazioni nel contenuto e nella qualità dei principi attivi.
- Principi di coltivazione delle piante officinali e tecniche per la produzione "in vitro" di principi attivi.
- Raccolta delle droghe (tempo balsamico).
- Preparazione e Conservazione delle droghe (disidratazione, congelamento, liofilizzazione, stabilizzazione).

Preparazioni con droghe vegetali
Polverizzazione delle droghe.
-procedimenti manuali di polverizzazione (contusione, triturazione, raspatura)
-procedimenti meccanici di polverizzazione (mortai meccanici, mulini meccanici, mulini a sfera)
- valutazione del grado di finezza delle polveri (setacciatura, classificazione)
Tecniche di estrazione
Fattori che influenzano la capacità estrattiva dei solventi (natura del solvente, grado di
polverizzazione di una droga, processi di lavaggio e diffusione, temperatura, durata
dell’estrazione).
-macerazione, macerazione dinamica (turboestrazione, vibroestrazione)
-digestione
-infusione
-decozione
-percolazione
-estrazione

Preparati ottenibili mediante estrazione con solvente:
-macerati
-infusi e decotti
-estratti fluidi, molli e secchi
-tinture, tinture madri
-alcoolaturi
-estratti glicolici
-SIPF (sospensione integrale di pianta fresca)
- idroliti, alcooliti, enoliti, acetoliti, oleoliti, gliceriti, eteroliti
-tisane, elixir, sciroppi, amari.
Filtrazione, chiarificazione e tecniche di concentrazione degli estratti
-evaporazione
-essiccamento
-liofilizzazione
Metodi di estrazione senza solventi:
-distillazione diretta e in corrente di vapore
-spremitura
-enfleurage
Preparati ottenibili mediante distillazione:
-essenze
-idrolati
-alcoolati
Preparati ottenibili mediante spremitura:
-oli fissi
-succhi

MODULO 2: FARMACOGNOSIA APPLICATA (1 CFU)
Controllo di qualità delle droghe vegetali
Test preliminari per l’identificazione delle droghe
-esame dei caratteri morfologici (aspetto, forma e colore).
-esame dei caratteri organolettici (odore e sapore).
-esame dei caratteri fisici (consistenza, struttura, frattura, fluorescenza).
Analisi microscopica
-allestimento dei preparati di droghe organizzate e non organizzate.
-metodi di riconoscimento e di identificazione di elementi strutturali caratterizzanti (inclusi cellulari, strutture cellulari)
Analisi chimico-fisiche
-determinazione dell’umidità
-determinazione delle ceneri
-fibra grezza
-indice di rigonfiamento
-indice di schiuma ed indice emolitico
Saggi biologici
-saggi biologici di controllo.
-saggi di attività.
-dosaggi biologici.

MODULO 3: FARMACOGNOSIA SPECIALE (3 CFU)
Classificazione delle droghe vegetali.

Droghe contenenti carboidrati: altea, malva, echinacea, gomma arabica, gomma adragante, gomma karaya, gomma guar, gomma carruba, manna, psillio, agar, lichene islandico.

Droghe contenenti lipidi: olio di oliva, olio di mais, olio di lino, olio di soia, olio di arachidi, olio di mandorle, olio di enagra, olio di jojoba, burro di cacao.

Glicosidi: antrachinonici (senna, aloe, rabarbaro, frangola, cascara), solforati (aglio), saponinici (ginseng, eleuterococco, astragalo, liquirizia, rusco, ippocastano, centella, fieno greco, edera), fenolici (uva ursina), alcolici (salice).

Droghe contenenti terpeni: eucalipto, melissa, menta, timo, ginkgo, camomilla comune, camomilla romana, valeriana, calendula, cannella, genziana, tarassaco, zenzero, rosmarino, curcuma, cumino, finocchio, lavanda, zafferano, arnica.

Droghe contenenti fenilpropanoidi: cardo mariano, carciofo, bardana, passiflora, iperico, kava, propoli, mirtillo, mirtillo americano, vite rossa, soia, agnocasto, angelica cinese, cimifuga, biancospino, amamelide, tè, ratania.

Droghe contenenti alcaloidi: capsico, boldo, curaro, oppio, efedra, arancio amaro, rauwolfia, caffè, matè, guaranà, cola, cacao.

Droghe contenenti steroidi: digitale.


MODULO 4: NUTRACEUTICA (3 CFU)
Nutraceutici: origine, qualità e sicurezza

Nutraceutici e Sistema Nervoso Centrale

Nutraceutici e Sistema Cardiovascolare

Nutraceutici e Disturbi Metabolici

Nutraceutici e Sistema Urinario

Nutraceutici e malattie infiammatorie

Nutraceutici e sistema respiratorio

Nutraceutici immunostimolanti

Nutraceutici e disturbi oculari

Nutraceutici e Sistema Riproduttivo

Nutraceutici e prevenzione dei tumori


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Testi consigliati
• Farmacognosia. F. Capasso, Ed. Springer.
• Farmacognosia applicata. R. Capasso, F. Borrelli, R. Longo, F. Capasso Ed. Springer.
• Farmacognosia: Farmaci di origine naturale. Samuelsson Gunnar. Ed. EMSI.
• Farmacognosia Generale e Applicata. A. Bruni. Ed. Piccin.

Testi di consultazione
• Testo atlante di anatomia vegetale e delle piante officinali. M.L. Leporatti, S. Foddai, L. Tomasini. Ed. Piccin.
• Manuale dell’erborista I. Morelli, G. Flamini, L. Pistelli. Ed. Tecniche Nuove.
• I farmaci di origine vegetale. Tecnologie di estrazione dalle piante medicinali. P.H. List, P.C. Schmidt. Ed. Hoepli.
• Fitofarmacovigilanza. F. Capasso, F. Borrelli S. Castaldo, G. Grandolini. Ed. Springer
• Chimica, Biosintesi e Bioattività delle sostanze naturali. P.M. Dewick. Ed. Piccin.
• Dizionario Ragionato di Erboristeria e Fitoterapia. A. Bruni, M. Nicoletti. Ed. Piccin.
• Pharmacognosy, Phytochemistry, Medicinal plants. J. Bruneton. Ed. Lavoisier.
• Nutraceuticals in Health and Disease Prevention. Klaus, Hoppe, Peter Paul, Packer, Lester. Kramer, CRC Press.
• Nutraceuticals. Rapport L. e Lockwood B. Pharmaceutical Press.