Presentazione. Modalità di esame. Introduzione al corso. Che cos’è un computer. Hardware: Componenti interni di un computer: motherboard, cpu, memorie (hard disk e RAM). Hardware: Interfacce e Periferiche. Schermi capacitivi e schermi resistivi. Dispositivi di input e dispositivi di output. Software: i sistemi operativi e i programmi applicativi. Il pc e la gestione dei files. Virus informatici: cosa sono e come trattarli. (2h) Software: elaborazione testi (2h) Software: foglio di calcolo e strumenti di presentazione (2h) Internet, Web, identità e reputazione (2h) Transazioni online e sicurezza (2h) Ultime analisi e innovazioni informatiche (2h)

Credito 1[Funzioni] Il concetto di funzione. Dominio e codominio. Composizione di funzioni. Funzioni invertibili e funzione inversa. Funzioni circolari inverse. Logaritmi, esponenziali e potenze. Credito 2[Derivate] Introduzione e significato della derivata Significato geometrico della derivata. Determinazione grafica della derivata (zoom). Approssimazione della derivata in un punto tramite quoziente di Newton e regola dei tre punti. Derivata per funzioni tabulate. La funzione derivata. Regole di derivazione Derivata della somma, del prodotto, di funzioni composte, del reciproco e del quoziente. Derivata della funzione inversa. Applicazioni delle derivate Funzioni crescenti-decrescenti. Massimi e minimi di funzioni. Determinazione con la derivata di massimi e minimi. Derivata seconda e studio della concavità- convessità di un grafico. Credito 3 [Integrali e area] Integrazione numerica L’integrale definito per funzioni positive su intervalli finiti. I metodi di calcolo. Integrazione numerica con il metodo dei rettangoli ed il metodo dei trapezi. Integrazione stocastica con il metodo Montecarlo. Integrazione esatta Il teorema fondamentale del calcolo. Integrale indefinito e antiderivate. Determinazione delle antiderivate. Area fra due curve. Estensioni del concetto di integrale Integrali per funzioni non sempre positive. Inversione degli estremi di integrazione. Statistica Credito 4 [Dati statistici] Introduzione. Dati sperimentali e simulazione. Simulazione del lancio di un dado equo. Singola variabile Unità statistiche, campione di osservazione, popolazione, variabile. Rappresentazioni di una sola variabile. Rappresentazioni numeriche strutturate: riordinamento crescente, frequenze assolute, frequenze relative. Variabili continue e discrete. Visualizzazioni: diagrammi a colonna, areogrammi e boxplot. Uso del simbolo di sommatoria e sue proprietà. Indicatori statistici. Indicatori di centralità (media, mediana), indicatori di dispersione (estensione, quartili, varianza campionaria e deviazione standard). Indicatori per dati ripetuti. Credito 5 [Statistica a variabile doppia] Due variabili Rappresentazione di due variabili. Diagramma a dispersione (scatter plot). Regressione lineare (nuvole di punti, retta di regressione sulle X, retta di regressione sulle Y, correlazione lineare e covarianza). Applicazioni della regressione lineare. Le leggi potenza e leggi esponenziali. Cambio di variabili per ricondursi a relazioni lineari. Credito 6 [Probabilità] La concezione frequentista della probabilità. Sistemi completi di eventi. Unione e intersezione di eventi. Regola di Bayes. Calcoli di probabilità e applicazioni della regola di Bayes. Variabili aleatorie e densità di probabilità per variabili discrete e per variabili continue. Valore atteso e deviazione standard di una popolazione. Formule per il valore atteso e la varianza. Variabili normali. Ricostruzione della probabilità P {a < X < b} per una variabile normale. Variabili standard. Credito 7 [Test statistici] Stima dei parametri statistici Criteri di attendibilità. Livello di fiducia e affidabilità. Stime puntuali ed intervallari. Stima intervallare della media di una popolazione normale. I test t di Student ad un campione e a due campioni (dati appaiati). Test chiquadro di adeguamento e di indipendenza.

Introduzione su grandezze fisiche e richiami di matematica Angoli. Funzioni trigonometriche. Coordinate cartesiane. Vettori. Algebra vettoriale. Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Leggi fisiche. Unità di misura. Il sistema internazionale. Conversione di unità di misura. Cifre significative. Notazione scientifica. Meccanica Sistemi di riferimento. Velocità e accelerazione. Traiettoria. Diagramma orario. Moto rettilineo, moto uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto parabolico. Moto circolare. Massa. Principi della dinamica. Le forze fondamentali. Attrito statico e dinamico. Lavoro, energia cinetica. Forze conservative e energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle forze non conservative. Potenza. Moto armonico semplice. Forze elastiche, energia potenziale elastica. Oscillazioni smorzate e oscillazioni forzate. Impulso e quantità di moto. Conservazione della quantità di moto; urti elastici ed anelastici. Moto dei corpi rigidi: velocità ed accelerazione angolare. Momento di una forza. Momento d'inerzia. Momento angolare e sua conservazione. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Baricentro. Leve. Elettricita' e magnetismo Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico e teorema di Gauss. Esempi di campi elettrici generati da diverse distribuzioni di carica. Energia potenziale elettrostatica e potenziale. Linee equipotenziali. L’elettronvolt. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Potenziale di un dipolo elettrico. Dipolo in campo elettrico uniforme. Conduttori ed isolanti. Polarizzazione di un dielettrico. Capacità elettrica ed energia immagazzinata in un condensatore. Rigidità elettrica. Condensatori in serie e in parallelo. Corrente elettrica. Resistenza elettrica e resistività. Prima e seconda legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Potenza elettrica. Effetto Joule. Cenni su circuiti in corrente continua e in corrente alternata.Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa. Forza magnetica su un filo percorso da corrente. Campi magnetici prodotti da correnti: filo rettilineo, spira e solenoide. Forza tra due fili paralleli percorsi da correnti. Dipolo magnetico. Momento di dipolo magnetico di una carica orbitante. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Onde elettromagnetiche, lo spettro e la luce visibile. Effetto fotoelettrico. Natura corpuscolare delle onde elettromagnetiche. Il fotone. Generazione di raggi X. Il tubo radiogeno. Onde, acustica e ottica Proprietà delle onde. Velocità di un'onda in un mezzo. Riflessione e rifrazione. Interferenza. Diffrazione. Onde stazionarie. Il suono; velocità, timbro, tono, intensità. Sensazione sonora e decibel. Colonna d’aria con una o entrambe le estremità aperte. Effetto Doppler per le onde sonore. Flussimetro Doppler. Riflessione totale, diffusione e dispersione della luce. Esperimento di Young. Diffrazione da singola fenditura. Reticolo di diffrazione. Diffrazione dei raggi X. Fluidi Pressione, densità. Principio di Pascal. Legge di Stevino. Pressione idrostatica. Pressione atmosferica. Legge di Archimede e galleggiamento. Portata. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Viscosità. Legge di Hagen-Poiseuille. Resistenza idrodinamica; resistenze in serie e in parallelo. Flusso laminare e turbolento; velocità critica. Legge di Stokes. Velocità di sedimentazione. Radioattività Cenni alla struttura del nucleo atomico. Proprietà dei nuclei: dimensioni, massa ed energia di legame. Curva di stabilità, nuclei stabili e instabili. Decadimento alfa, beta e gamma. Legge del decadimento radioattivo; vita media e tempo di dimezzamento. Attività. Interazione radiazione-materia Cenni sull’interazione di particelle cariche, fotoni e neutroni con la materia. Effetti biologici della radiazione. Dose assorbita, EBR e dose equivalente.

- ANATOMIA GENERALE: nozioni di anatomia generale sistematica e topografica; termini di posizione e movimento; organi cavi e organi pieni, terminologia medica. - ANATOMIA MICROSCOPICA: tecniche di studio; tessuti epiteliali, tessuti connettivi, il sangue e gli organi emolinfopoietici, tessuti muscolari; la cute ed annessi cutanei. - OSTEOARTROMIOLOGIA: generalità di anatomia delle ossa, muscoli ed articolazioni. - APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO: configurazione esterna ed interna del cuore; valvole cardiache e scheletro del cuore; la circolazione nell' adulto e la circolazione fetale; aorta e rami arteriosi; la vena porta. - SISTEMA NERVOSO: il tessuto nervoso; generalità di anatomia funzionale del sistema nervoso centrale, periferico e del sistema nervoso autonomo; le cavità del sistema nervoso centrale, il liquido cefalo-rachidiano e la circolazione liquorale, la barriera ematoencefalica, le meningi. Midollo spinale, tronco encefalico, nuclei propri e dei nervi encefalici, telencefalo; le principali vie motorie e sensitive. - APPARATO DIGERENTE: generalità di anatomia funzionale; cavità orale, esofago, stomaco, fegato, pancreas esocrino, intestino. - APPARATO RESPIRATORIO: generalità di anatomia funzionale; cavità nasale, laringe, trachea, albero bronchiale, alveolo polmonare; generalità sulle pleure. - APPARATO UROGENITALE: generalità di anatomia funzionale; rene, nefrone e vie escretrici. Utero, tube uterine, gonadi, vie spermatiche. - SISTEMA ENDOCRINO: generalità di anatomia funzionale; ipotalamo, ipofisi, tiroide, surrene, pancreas endocrino, ovaio, testicolo, apparato iuxtaglomerulare

• Le macromolecole biologiche • DNA: struttura e organizzazione del DNA. La duplicazione del DNA. Le mutazioni. • Definizione molecolare di gene. • La trascrizione e la maturazione degli RNA. • La regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. • Il codice genetico e le sue caratteristiche. • La sintesi delle proteine. • La membrana: caratteristiche di permeabilità del doppio strato lipidico, trasporto passivo e trasporto attivo • Reticolo endoplasmatico rugoso e apparato di Golgi: sintesi delle proteine da secernere, sequenze segnale, glicosilazione e maturazione delle proteine nel Golgi. • Lisosomi e perossisomi. • Mitocondri. • Principi generali di comunicazione cellulare. Proprietà dei recettori e generazione di messaggi intracellulari. • La matrice extracellulare: • Il citoscheletro • Le fasi del ciclo cellulare e la mitosi. Il controllo del ciclo cellulare. • Caratteristiche generali della cellula vegetale: parete, plastidi, vacuolo • Crescita e sviluppo della cellula vegetale. • I tessuti vegetali. • La fotosintesi: fase oscura e fase luminosa • Ormoni vegetali. • Struttura e funzioni della cellula batterica • La locomozione microbica • Le strutture di superficie e le inclusioni cellulari • Il metabolismo microbico • La struttura del DNA e la sua replicazione • La nutrizione microbica: tipi di nutrizione tra i batteri • Effetti ambientali sulla crescita microbica • La coltivazione e l’enumerazione dei microrganismi in laboratorio • Il ciclo di crescita di una popolazione batterica • Principi di biologia molecolare dei microrganismi (trasformazione, coniugazione la trasduzione generalizzata e specializzata, i plasmidi) • Concetti di sterilizzazione e disinfezione • Controllo della crescita microbica • Elementi di virologia • Interazioni uomo-microrganismo • Fattori di virulenza e tossine • I principali meccanismi di azione dei farmaci antimicrobici • I meccanismi di resistenza ai farmaci antimicrobici

• Le macromolecole biologiche: gli acidi nucleici DNA e RNA, gli aminoacidi e le proteine, i lipidi e i carboidrati. • DNA: struttura a doppia elica. Livelli di organizzazione del DNA nella cellula: cromatina nucleare e struttura dei cromosomi. La duplicazione del DNA. Meccanismi di controllo della fedeltà di copiatura del messaggio genetico. Le mutazioni: importanza nella patologia e nell'evoluzione. • Definizione molecolare di gene. • La trascrizione e la maturazione degli RNA. • L'operone del lattosio come esempio paradigmatico di regolazione genica nei procarioti. • La regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. • Il codice genetico e le sue caratteristiche. • La sintesi delle proteine. • La membrana: l'organizzazione del doppio strato fosfolipidico, le proteine e gli zuccheri di membrana. • I meccanismi di trasporto delle piccole molecole: caratteristiche di permeabilità del doppio strato lipidico, proteine canale e proteine vettore, trasporto passivo e trasporto attivo • Reticolo endoplasmatico rugoso e apparato di Golgi: sintesi delle proteine da secernere, sequenze segnale, glicosilazione e maturazione delle proteine nel Golgi. Esocitosi ed endocitosi. • Reticolo endoplasmatico liscio. • Lisosomi e perossisomi. • Mitocondri. • Principi generali di comunicazione cellulare. Proprietà dei recettori e generazione di messaggi intracellulari. • La matrice extracellulare: glucosamminoglicani, proteoglicani, proteine strutturali e proteine adesive • Il citoscheletro: microfilamenti contrattili di actina e miosina, filamenti intermedi, microtubuli • Le fasi del ciclo cellulare e la mitosi. Il controllo del ciclo cellulare. • Confronto tra organismi animali e vegetali. • Caratteristiche generali della cellula vegetale: dimensioni, forma, organizzazione, parete, plastidi, vacuolo. • Parete: formazione della parete, costituzione chimica della parete, parete primaria e secondaria, modificazioni della parete cellulare. Importanza della parete nel controllo della pressione osmotica (v. anche vacuolo), differenze con la cellula animale. • Plastidi: i plastidi nella cellula meristematica, differenziamento, forme ed interconversioni fra i plastidi, ipotesi sull’origine dei plastidi. I plastidi nella cellula adulta: cloroplasti, leucoplasti, cromoplasti. • Vacuolo: il vacuolo nella cellula meristematica, differenziamento, il vacuolo nella cellula adulta. Importanza del vacuolo nel controllo della pressione osmotica. • Crescita e sviluppo della cellula vegetale. Caratteristiche della cellula meristematica e della cellula adulta. Accrescimento per divisione e per distensione, la differenziazione. • I tessuti vegetali. • La fotosintesi: fase oscura e fase luminosa • Ormoni vegetali: auxina, citochinine, gibberelline, etilene ed acido abscissico.

- Struttura e funzioni della cellula batterica Morfologia strutturale e dimensioni della cellula batterica La membrana cellulare: struttura, funzione, Sistemi di trasporto Struttura della parete cellulare dei batteri Gram-positivi e Gram-negativi La colorazione di Gram - La locomozione microbica Flagelli, Motilità per scivolamento, Chemiotassi, fototassi e altre tassie -Le strutture di superficie e le inclusioni cellulari Fimbrie, pili, capsule, materiali di riserva, inclusioni citoplasmatiche, vescicole gassose, le endospore - Il metabolismo microbico: La glicolisi La respirazione e la catena di trasporto degli elettroni La forza proton-motrice La respirazione aerobia e anaerobia Le fermentazioni Il ciclo dell’acido citrico L’anabolismo: biosintesi dei monomeri chiave Biosintesi del peptidoglicano - La struttura del DNA e la sua replicazione - La nutrizione microbica: tipi di nutrizione tra i batteri - Effetti ambientali sulla crescita microbica Temperatura, pH, ossigeno - La coltura di microrganismi in laboratorio Concetti di sterilizzazione e disinfezione I terreni di coltura complessi, selettivi e/o differenziali e sterilizzazione in autoclave La tecnica asettica (isolamento in coltura pura) Identificazione di un ceppo batterico tramite metodi biochimici - La crescita microbica La scissione binaria Il ciclo di crescita di una popolazione batterica (la curva di crescita) Le colture in continuo: il chemostato La misurazione diretta della crescita microbica: la conta vitale I metodi indiretti (valutazione della torbidità) Valutazione della massa microbica, analisi chimica di un costituente cellulare. - I biofilm microbici Formazione e funzioni biologiche - Principi di biologia molecolare dei microrganismi La sintesi e il processamento dell’RNA, la sintesi delle proteine - Genetica dei microrganismi La trasformazione La trasduzione generalizzata e specializzata I plasmidi La coniugazione I ceppi Hfr e la mobilitazione del cromosoma -Controllo della crescita microbica Sterilizzazione e disinfezione: metodi chimici e fisici per il controllo della crescita microbica - Elementi di virologia Virus e virioni Proprietà generali dei virus (struttura e classificazione virale) I batteriofagi: i batteriofagi virulenti (il fago T4), i batteriofagi temperati (il fago lambda) I virus animali: i retrovirus, i virus a DNA, i virus a RNA(+), i virus a RNA(-) Crescita e quantificazione dei virus batterici ed animali - Interazioni uomo-microrganismo Interazioni positive e dannose tra microrganismi e uomo Fattori di virulenza e tossine (esotossine ed endotossine) - I farmaci antimicrobici: Lo spettro di attività antimicrobica I meccanismi di azione dei farmaci antimicrobici I meccanismi di resistenza ai farmaci antimicrobici

Introduzione alla chimica-fisica e sue applicazioni ai sistemi biologici, biotecnologici ed alla medicina. Transizione dal mondo macroscopico al mondo micro e nanoscopico per la comprensione dei fenomeni chimici e biologici. Interazione energia-materia con attenzione ai meccanismi che riguardano l’assorbimento e l’emissione di radiazione elettromagnetica. Proprietà dello spettro elettromagnetico e il suo utilizzo come sorgente per le tecniche di spettroscopia molecolare. Verranno prese in considerazione le spettroscopie ottiche quali le spettroscopie vibrazionali (FTIR e Raman) ed elettroniche (assorbimento UV-Vis e luminescenza) esaminando i principi teorici che regolano le transizioni tra livelli rotazionali, vibrazionali ed elettronici con cenni sulle applicazioni per il riconoscimento di molecole e per lo studio della struttura di biomolecole e di sistemi complessi. Per quanto riguarda le spettroscopie vibrazionali verranno analizzate le spettroscopie FTIR e Raman evidenziando la differenza delle due tecniche negli aspetti teorici e sottolineando la loro complementarietà. Le spettroscopie elettroniche prese in considerazioni saranno la spettroscopia di assorbimento UV-Vis e di luminescenza (fluorescenza e fosforescenza) e i processi di decadimento dagli stati elettronici eccitati. I gas. I gas ideali. Le leggi dei gas: legge di Boyle, legge di Charles, legge dei gas perfetti. Teoria cinetica dei gas, miscele di gas ideali, pressioni parziali (legge di Dalton). I gas reali. Equazione di Van der Waals Termodinamica classica. I tre principi della termodinamica e lo zeresimo principio. Spontaneità e reversibilità delle reazioni chimiche e reazioni all’equilibrio. Equilibri fisici. Le trasformazioni fisiche delle sostanze pure.I diagrammi di stato. Stabilità delle fasi e transizioni di fase. Equazioni di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron. Fasi, componenti e gradi di libertà. I sistemi a due componenti. Miscele azeotropiche. Equilibri di membrana di Donnan. Potenziali di membrana. Equilibrio chimico e Energia libera. Costante di equilibrio termodinamico. Equazione di Gibbs-Helmholtz. Equazione di Van't Hoff. Elettrodi e celle elettrochimiche. Forza elettromotrice ed energia libera. L'equazione di Nerst. Applicazioni dei processi elettrochimici e processi biologici assimilabili a celle elettrochimiche (cenni) Cinetica Chimica: relazione tra cinetica e termodinamica. Definizione di velocità ed ordine di reazione. Leggi cinetiche e integrazione. Determinazione dell’ordine di reazione e della costante cinetica. Stadio determinante la velocità di reazione e approssimazione dello stato stazionario. Velocità di reazione e temperatura: legge di Arrhenius. Relazione tra costante di equilibrio e costante cinetica. Meccanismi delle reazioni chimiche. Cinetica enzimatica.

COMUNE STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO E NORME DI COMPORTAMENTO NEI LABORATORI: Bilance e errori nella pesata; Contenitori; Misura e trasferimento di volumi; Pipette e siringhe; Diluizioni seriali; il quaderno di laboratorio. NATURA E SCOPO DELLA CHIMICA ANALITICA Funzione della C.A. e sue applicazioni; Procedure analitiche e problematiche connesse; Tecniche e metodi di analisi; Campionamento e trattamento del campione; Calibrazione e standard; La qualità nei laboratori analitici. VALUTAZIONE DEI DATI Errori nelle misure analitiche; Accuratezza e precisione; Incertezza di misura; Recupero; Selettività e Specificità; Cifre significative; Test di significatività sulle medie e differenze di medie (distribuzioni z e t di Student); Test sulle varianze (Chi quadrato e F Fisher); Calibrazione e regressione lineare; Assicurazione di qualità; LOD e LOQ; Validazione del metodo analitico e standard interni. Reazioni Acido-base – Le diverse definizioni di reaz. Ac.Base (Arrhenius, Borensted- Lowry, Lewis); Attività e coefficiente di attività, forza ionica; Forza acida e basica; Calcolo del pH di soluzione acquose diluite di acidi e basi; Calcolo del pH di soluzione di Sali, idrolisi dei Sali; Ionizzazione di acidi e basi deboli, equazione di Henderson-Hasselbach; Soluzioni tampone; Relazioni tra la struttura e carattere acido-base; Determinazione della pKa. TITOLAZIONI Titolazioni acido-base. Di acido forte con base forte. Di acido debole con base forte. Di base debole con acido forte. Curve di titolazione. Determinazione del punto finale. Uso di solventi non acquosi. Reazioni di complessazione; Reazioni di precipitazione; Reazioni Redox; Risoluzione di sistemi con reazioni competitive Introduzione alle tecniche di separazione cromatografiche e ai sistemi di rilevazione analitici.

Le membrane cellulari: lipidi e proteine di membrana. Il movimento attraverso le membrane cellulari. Trasporto passivo: la diffusione attraverso il doppio strato lipidico. Trasporto mediato da proteine di membrana. Diffusione facilitata. Trasporto attivo primario e secondario. Cotrasporto e controtrasporto. Endocitosi e esocitosi. Osmosi. Osmolarità e tonicità. Le giunzioni intercellulari: comunicanti e serrate. Trasporto di ioni e di acqua attraverso gli epiteli. Il potenziale di membrana a riposo. Proprietà elettriche passive di membrana. Potenziali graduati e propagazione elettrotonica. Le basi molecolari del potenziale d’azione: I canali ionici voltaggiodipendenti. I canali del sodio del potassio e del calcio: proprietà e relazioni fra struttura molecolare e funzione. Struttura del neurone. Propagazione degli impulsi nervosi: la conduzione saltatoria. Le sinapsi elettriche e chimiche. La natura quantica del rilascio di neurotrasmettitore e il ruolo del calcio. Potenziali post-sinaptici eccitatori e inibitori. Canali ionici attivati da neurotrasmettitori: recettori ionotropici e metabotropici. Relazioni fra struttura e funzione dei recettori-canale. La modulazione della trasmissione: i sistemi di secondi messaggeri. L’integrazione sinaptica. Plasticità e facilitazione sinaptica. Proprietà generali dei sistemi sensoriali: recettori, trasduzione sensoriale, vie sensoriali, codificazione ed elaborazione dello stimolo I recettori somatosensoriali. Tatto. Temperatura. Nocicezione: meccanismi periferici. Neuropeptidi e dolore. Il muscolo scheletrico: struttura e funzione. La contrazione muscolare: slittamento dei ponti trasversi e curva tensione-lunghezza, il ruolo del calcio e dell’ATP. L’accoppiamento eccitazione-contrazione: i tubuli T, il reticolo sarcoplasmatico e il ruolo del calcio intracellulare. Scossa singola e tetano. Il muscolo cardiaco: contrazione e potenziali d’azione cardiaci. Il muscolo liscio: contrazione e regolazione neuroormonale dei muscoli vasali e viscerali. Il sistema nervoso centrale. Il midollo spinale. Unità motoria. I riflessi somatici. Il sistema nervoso autonomo. I riflessi autonomi. Gli ormoni: sintesi, rilascio e meccanismo d’azione. Il sistema ipotalamoipofisario. Le ghaindole surrenali. Ormoni della midollare e azione delle catecolamine. Ormoni della corticale: glucocorticoidi, mineralcorticoidi e steroidi sessuali. La tiroide e gli ormoni tiroidei. Il pancreas endocrino: l’insulina, il glucagone e la somatostatina. Gli ormoni sessuali. Metabolismo del calcio e del fosfato: il paratormone, la calcitonina e la vitamina D. I fattori di crescita. Fisiologia dell’apparato digerente. La motilità gastrointestinale. Peristalsi e segmentazione Organizzazione dei circuiti nervosi alla base della motilità gastrointestinale. Secrezione gastrointestinale. Secrezione salivare, gastrica, pancreatica, biliare e intestinale. Digestione e assorbimento di carboidrati, lipidi e proteine. Assorbimento delle vitamine, di elettroliti e minerali. Assorbimento dell’acqua. Fisiologia del fegato. Il sangue: composizione, emostasi e coagulazione. Le parti costituenti il circolo. Il miocardio: attività elettrica e contrattile del miocardio, ciclo cardiaco e regolazione della attività cardiaca. L’elettrocardiogramma. Flusso sanguigno e controllo della pressione arteriosa. La resistenza a livello delle arteriole. La microcircolazione e i capillari. I vasi linfatici. Le vene. I barocettori e il controllo della pressione arteriosa. Struttura e funzione del sistema respiratorio. Le leggi dei gas. La ventilazione. Lo scambio gassoso nei polmoni. Il trasporto dei gas nel sangue. Il trasporto di ossigeno. L’emoglobina. La curva di dissociazione ossigeno-emoglobina. Fattori che influenzano il legame ossigenoemoglobina. Il trasporto della CO2. Regolazione della ventilazione. Struttura del rene: il nefrone e il circolo renale. L’ultrafiltrazione. Formazione e composizione dell’urina: meccanismi molecolari di riassorbimento e di secrezione. Escrezione e clearance renale. Meccanismi di concentrazione dell’urea. L’ansa di Henle e il meccanismo di moltiplicazione controcorrente. La macula densa e il sistema reninaangiotensina- aldosterone. Regolazione del volume plasmatico e del liquido extracellulare: l’ADH, i volumocettori e gli osmocettori. Regolazione del pH plasmatico: secrezione di H+, riassorbimento e formazione di HCO3-. Alterazione dell’equilibrio acido-base, stati di alcalosi e acidosi, tamponi fosfato e ammonio

La materia: particelle elementari, atomi, molecole, ioni. Modelli atomici, numeri quantici, orbitali, configurazione elettronica. Sistema periodico degli elementi. Composti chimici, formula chimica, peso atomico, molecolare e peso formula. Isotopi. Legame covalente, ionico, a idrogeno, metallico, interazioni intermolecolari. Struttura molecolare: geometria, ibridizzazione, orbitali molecolari, risonanza, formule di Lewis. Teoria VSEPR. Valenza, numero di ossidazione, numero di coordinazione. Principi di nomenclatura dei composti chimici inorganici. Stati di aggregazione della materia, definizione, proprietà e cambiamenti di stato. Le leggi dei gas. Reazioni chimiche. Bilanciamento di reazioni. Cenni di metrica chimica. Reazioni di ossidoriduzione e bilanciamento elettronico, potenziali di riduzione, cenni di elettrochimica, elettrolisi, pile. I principi della termodinamica e la loro applicazione alle reazioni chimiche. Entalpia, entropia e energia libera. Equilibri chimici. Costante di equilibrio, influenza della temperatura, principio di Le Chatelier. Principi di cinetica chimica, velocità di reazione, ordine di reazione. Soluzioni, definizione, principali espressioni della concentrazione, solubilità. Autoprotolisi dell’acqua, pH. Acidi, basi, sali, soluzioni tampone, ioni complessi. Principi di stechiometria e applicazioni al calcolo degli equilibri in soluzione. Chimica degli elementi: diffusione in natura ed estrazione, proprietà, impieghi industriali e rilevanza biologica. Principi di radiochimica e reazioni nucleari, applicazioni alla medicina.

Numeri. Rappresentazione decimale. Notazione scientifica e cifre significative. Radici e potenze ad esponente intero e frazionario. La retta reale. Intervalli. Distanza di due punti e punto medio di un intervallo. Semplici equazioni e disequazioni. Il valore assoluto. Il piano cartesiano. Le coordinate di un punto. Distanza di due punti e punto medio di un segmento. Equazione della retta nel piano. Circonferenza, ellisse (cenni). Risoluzione dell'equazione di secondo grado, fattorizzazione e segno di y =ax^2+bx+c. Parabola, vertice e segno. Iperbole. Geometria piana e solida: superfici e volumi (rettangolo, trapezio, sfera, cubo, cilindro, piramide). Coordinate sul cerchio, angoli (misure in gradi e radianti). Coseno e seno. Il numero pi. Tabulazioni elementari di coseno e seno. Formule di addizione e di duplicazione. Risoluzione dei triangoli con l'ausilio delle funzioni circolari. Periodicità. Grafici del seno e del coseno. Tangente. Cenni a funzioni, in particolare potenze, esponenziali e logaritmi.

Richiami di algebra e geometria. Definizione angolo e unita' di misura. Funzioni trigonometriche. Algebra vettoriale. Operazioni tra vettori: somma, sottrazione, moltiplicazione per scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale. Introduzione al metodo sperimentale, leggi fisiche e unità di misura. Cenni di Cinematica del punto materiale: traiettoria, leggi orarie, definizione delle grandezze cinematiche scalari. Moto unidimensionale, uniforme, uniformemente accelerato. Caduta de grave.Moto parabolico. Esercitazioni.

Grandezze fisiche e unità di misura. Multipli e sottomultipli. Scale di temperatura. La materia. Atomi molecole, ioni. Elementi e composti. Il sistema periodico degli elementi. Formule chimiche. Peso atomico, molecolare, formula. La mole e il numero di Avogadro.

La cellula eucariote e procariote. Le macromolecole biologiche. Il dogma della biologia. Cenni su duplicazione DNA, trascrizione e traduzione.

Alcoli: Preparazione e reattività. Ossidazioni cromiche (Jones, CrO3-piridina, PDC, PCC) ossidazione di Swern. Dioli. Degradazione con periodato e permanganato. Trasposizione pinacolinica e assimilabili, meccanismo e stereochimica.Sostituzioni dell’ossidrile con alogeni. Solfonati. Reattivi organometallici di litio, magnesio (Grignard) e rame (cenni): confronto di reattività. Eteri: Preparazione e reattività. Aldeidi e chetoni: Preparazione e reattività al carbonile. Tautomeria cheto-enolica. Reazioni di addizione nucleofila acilica: addizione di composti organometallici, idruri, HCN, alcoli e di derivati dell'ammoniaca. Introduzione del concetto di protezione di un gruppo funzionale. Acetali come gruppi protettivi. Reazione di Wittig. Enoli e ioni enolato. Meccanismo della alogenazione dei chetoni in ambiente acido e basico (reazione aloformio). Condensazione aldolica con cenni stereochimici. Idrocarburi aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts, reazione di clorometilazione. Meccanismo di reazione ed effetto dei sostituenti sulla reattività e l'orientamento. Sostituzioni elettrofile di composti aromatici condensati. Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica. Meccanismi di addizione-eliminazione e di eliminazione-addizione. Acidi carbossilici: Cloruri degli acidi, esteri ed ammidi. Reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Meccanismi di idrolisi acida e alcalina degli esteri. Degradazione di Hofmann delle amidi. Reazione di Hell-Vohlard-Zelinsky. Acidi bicarbossilici; sintesi malonica e acetacetica. Chetoacidi e chetoesteri; condensazione di Claisen e Dieckmann, per la sintesi dei chetoesteri, loro scissione acida ed alcalina e tautomeria cheto-enolica. Reazione di Claisen. Condensazione di Perkin. Ossiacidi. Sintesi di Reformatsky. Condensazione di Mannich. Composti carbonilici -insaturi: preparazione e reattività. Reazione di Michael e anellazione di Robinson. Cenni a nitroderivati. Amine alifatiche ed aromatiche: preparazioni. Reattività: sali ammonici quaternari e degradazione di Hofmann, formazione amidi e solfonamidi, saggio di Hinsberg, reazioni con acido nitroso. Sali di diazonio: meccanismi di formazione e di reazione. Azocomposti, azossi e idrazoderivati. Aldeidi aromatiche: reazioni di formilazione (Gattermann, Gattermann-Koch, Vielsmeier). Fenoli: preparazione. Reattività. Trasposizione di Fries. Reazioni di Kolbe e di Reimer-Tiemann. Chinoni. Cenni sui principali composti organici solforati: mercaptani, tiofenoli, solfuri, solfossidi, solfoni, acidi solfenici, solfinici e solfonici, solfocloruri e solfonamidi. Struttura e proprietà dei composti eteroaromatici (nomenclatura, aromaticità, tautomeria, proprietà acid-base, metallazione) Strategie generali di sintesi di sistemi eterociclici Monografie specifiche di sistemi eterociclici elettroni-ricchi (pirrolo, furano, tiofene, 1,2-azoli ed 1,3-azoli) e loro prodotti di benzo-condensazione) ed elettronpoveri (piridina, ione pirilio e loro prodotti di benzo-condensazione)

MODULO 1: PATOLOGIA CELLULARE Risposte cellulari e tissutali allo stress, cause e meccanismi di danno cellulare, caratteristiche e meccanismi dei diversi di tipi morte cellulare (necrosi, apoptosi, necroptosi, piroptosi, and ferroptosi), processi degenerativi da accumulo. MODULO 2: INFIAMMAZIONE E IMMUNITÀ INNATA. Meccanismi di riconoscimento dei patogeni: descrizione delle principali famiglie di recettori dell'immunità innata associati alla membrana (recettori per i peptidi formilati, recettori lectinici, recettori scavenger, recettori Toll-like), citosolici (recettori RIG-like, Sensori citosolici di DNA, recettori NOD1/2, famiglia NLRP) e solubili nei liquidi biologici (collectine, pentrassine, ficoline, complemento). Il fattore di trascrizione NF-κB e gli interferoni di tipo I come regolatori chiave della risposta infiammatoria e dello stato anti-virale. Componenti cellulari dell'immunità innata. Le barriere epiteliali come barriere fisiche, chimiche e biologiche. Le cellule dell’immunità innata (cellule natural killer, neutrofili, monociti/macrofagi): origine, attivazione e funzioni effettrici. Gli eventi vascolari e cellulari della risposta infiammatoria acuta: i meccanismi responsabili delle modificazioni del flusso ematico e della permeabilità, le molecole di adesione coinvolte nel reclutamento leucocitario, i mediatori chimici dell’infiammazione di origine plasmatica (sistema del complemento, delle chinine, della coagulazione) e cellulare (amine vasoattive, PAF, neuropeptidi, ossido nitrico, metaboliti dell'acido arachidonico, citochine e chemochine). Tipi morfologici dell’infiammazione acuta locale (infiammazione sierosa, fibrinosa, suppurativa, ulcere) e sistemica (sepsi, SIRS, shock settico). Esiti dell’infiammazione acuta Infiammazione cronica granulomatosa o aspecifica. Riparazione tissutale per rinnovamento e guarigione per cicatrizzazione. Cellule staminali embrionali e dell’adulto. Rigenerazione epatica. Riparo delle ferite cutanee per prima e per seconda intenzione. Anomalie nella riparazione tissutale. Fibrosi MODULO 3: IMMUNITÀ ACQUISITA. Le cellule dendritiche: dalla risposta immunitaria innata a quella adattativa. Caratteristiche e fasi dell’immunità acquisita: specificità, memoria, tolleranza. Cenni alle funzioni dei linfociti. Tessuti linfoidi primari e secondari. I linfociti B: differenziamento, attivazione, maturazione. Gli anticorpi: struttura, classi, funzioni. I geni che codificano per le immunoglobuline e i meccanismi di generazione di variabilità. Risposta primaria e secondaria. Linfociti T: differenziamento, attivazione e maturazione. Cenni alle cellule linfoidi innate. Il TCR: struttura, meccanismi di trasduzione del segnale, meccanismi di generazione della variabilità. Il complesso maggiore di istocompatibilità di classe I e II: struttura e funzione. Geni HLA: poligenia e polimorfismo; restrizione dell’MHC e accenno al rigetto del trapianto. Linfociti T citotossici: funzione e meccanismi di citotossicità. Linfociti T helper: funzioni e determinazione della scelta differenziativa. Sviluppo intratimico: selezione positiva e negativa. Meccanismi di tolleranza centrale e periferica MODULO 4: IMMUNOPATOLOGIA. Immunodeficienze congenite e acquisite. Reazioni di ipersensibilità di I, II, III e IV tipo. Patologie autoimmuni da autoanticorpi e cellulo-mediate. Tolleranza e rigetto dei trapianti d’organo Immunità mucosale e malattie infiammatorie intestinali (IBD) MODULO 5: FISIOPATOLOGIA DEI VASI E DELLA COAGULAZIONE Patogenesi e fattori di rischio dell’aterosclerosi. Meccanismi di generazione e stabilizzazione della placca Complicanze dell’aterosclerosi. Malattie sistema cardiovascolare. Manifestazioni cliniche Malattie emorragiche. Trombosi: patogenesi manifestazioni cliniche. Sindrome metabolica. Diabete tipo 1 e 2.

FARMACOGNOSIA (5 CFU) • Definizione di droga. Biogenesi di composti farmacologicamente attivi: principali vie biosintetiche. • Fattori genetici ed ecologici che influenzano il contenuto in principi attivi di una droga. • Colture cellulari come metodica di studio delle vie biosintetiche e come fonte di principi attivi. • Preparazione, conservazione, riconoscimento e controllo di qualità, purezza ed attività delle droghe. • Farmaci di origine vegetale usati nelle affezioni del: o Sistema nervoso centrale e periferico: decadimento cognitivo (Ginkgo, Salvia), stimolanti centrali (metilxantine), ansia ed insonnia (valeriana, Kava, lavanda, Melissa, Camomilla e Passiflora) depressione (iperico, zafferano) o Sistema cardio-vascolare: cardiotonici (digossina), aterosclerosi (ginkgo, melograno, ibisco, cumino, lino, berberina,), ipertensione (aglio, biancospino), insufficienza venosa cronica (ippocastano, Centella, Meliloto, Vite rossa, Rusco, Pino marittimo, Amamelide, Mirtillo nero) o Metabolismo: iperlipidemie (Riso rosso fermentato, aglio, carciofo, bergamotto, fieno greco), iperglicemia (Galega, gimnema, cannella, cipolla), sovrappeso e obesità (efedra, arancia amara, quercia marina, garcinia). o Dolore e infiammazione: (cannabis, papavero, artiglio del diavolo, partenio, curcuma, peperoncino, arnica) o Sistema respiratorio: raffreddore influenza (pelargonio, olmaria, adrographis, eucalipto,) tosse (altea, timo, piantaggine, primula, edera) o Sistema gastrointestinale: cavo orale (aloe, malaleuca, propoli), eupeptici (genziana, assenzio, zenzero, peperoncino), carminative (finocchio, cumino, menta), demulcenti (liquirizia, aloe), stipsi (formanti massa, osmotici, antrachinonici, emollienti), diarrea, sindrome colon irritabile (psillio, olio di menta), malattie infiammatorie croniche (boswellia) antispastici (atropina) o Sistema epato-biliare: epatoprotettori (cardo mariano, fillanto), coleretici e colagoghi (carciofo, boldo, tarassaco) o Sistema uro-genitale: ritenzione idrica, infezioni (mirtillo rosso, uva ursina), ipertrofia prostatica benigna (Serenoa Repens, ortica, zucca, epilobio), antisettici vie urinarie (arbutina) o Cute: infiammazione (aloe, camomilla, calendula avena, olio di enotera), lesioni (arnica, centella) o Galattogeni (cardo mariano, galega) o Adattogeni e immunomodulanti: adattogeni (ginseng, eleuterococco, rodiola, schisandra, uncaria, malpighia), immunomostimolanti (echinacea, astragalo, eleuterococco, ginseng, uncaria), immunosopressori o Attività antitumorale (vinca, tasso) FITOTERAPIA (1 CFU) • Le piante medicinali in terapia: a. la Fitoterapia, generalità, cenni storici b. i costituenti chimici delle piante medicinali: eterosidi, flavonoidi, alcaloidi, oli essenziali, tannini, carboidrati c. la variabilità dei principi attivi d. le sostanze vegetali in terapia ed i fitoterapici e. nozioni di Galenica • Le reazioni avverse ai fitoterapici: a. gli oli essenziali l’embriotossicità b. la tossicità acuta c. le reazioni allergiche e le fotosensibilizzazioni d. le interazioni farmacologiche e. la Farmacovigilanza • Fitoterapia clinica: impiego dei fitoterapici in pediatria, geriatria e gravidanza Esempi di fitoterapici utilizzati nelle più comuni patologie

Analisi chimica qualitativa: prelievo e omogeneizzazione del campione, analisi preliminari: aspetto, colore, odore, determinazione della natura organica, inorganica, metallorganica mediante prova di calcinazione su coccio; analisi per via secca (saggio alla fiamma e prove di riscaldamento in tubicino). Analisi chimica qualitativa di sostanze inorganiche: - dissoluzione, misura del pH , eventuale fusione - analisi per via umida: identificazione di cationi e anioni presenti in campioni di farmaci inorganici attraverso reazioni chimiche caratteristiche descritte in Farmacopea, con particolare riferimento ai seguenti cationi (Ammonio, Alluminio, Argento, Bismuto, Calcio, Litio, Magnesio, Potassio, Sodio, Zinco) e anioni (Carbonati, Bicarbonati, Cloruri, Fosfati, Ioduri, Nitrati, Solfati, Borati, Fluoruri, Tiosolfati). Analisi volumetrica: modi di esprimere la concentrazione; determinazione del volume: metodologia e strumentazione (buretta, matraccio tarato, pipette graduate, beute, becher e cilindri). Concetto di titolazione (titolazione diretta e titolazione indiretta). Soluzioni standard e standard primari. Determinazione della fine di una titolazione: punto di equivalenza, punto finale ed errore della titolazione. Concetto di indicatore. Reazioni chimiche delle titolazioni. Titolazioni acido-base. Curve di titolazione, influenza della concentrazione del titolante, dell’analita e della pKa. Titolanti utilizzati in acidimetria: HCl, H2SO4, HClO4; standard primari: Na2CO3, HgO, Tris. Titolanti utilizzati in alcalimetria: KOH, NaOH; standard primari: KHIO3, ftalato acido di potassio e acido benzoico. Determinazione del punto finale; teoria degli indicatori: intervallo di viraggio, indicatori monocolori (fenolftaleina) e bicolori (metilarancio).Farmaci dosati mediante titolazione acido-base: acido acetico, acido citrico, acido benzoico, acido tartarico, acido salicilico, acido lattico, ammoniaca conc., sodio carbonato, efedrina; analisi di miscele contenenti CO32-, HCO3-, OH-. Esercizi sulle titolazioni acido-base Titolazioni redox: curve di titolazione: effetto della concentrazione del titolante, dell'analita e del potenziale; determinazione del punto finale: metodi potenziometrici e indicatori redox (ferroina). Permanganatometria: soluzioni standard di KMnO4: preparazione, stabilità, standardizzazione, reazioni analitiche del KMnO4. Metodi iodimetrici: preparazione e standardizzazione delle soluzioni di I2 (uso della salda d'amido come indicatore), KIO3. Metodi iodometrici (determinazione dell’ipoclorito). Cerimetria: soluzioni di Cerio IV: preparazione, stabilità standardizzazione, reazioni analitiche. Bromometria: KBrO3; carattestiche, impieghi ed indicatori. Agenti Riducenti: sale di Mohr, sodio tiosolfato, Ferro elettrolitico, amalgama di zinco. Dosamenti mediante titolazioni basate su reazioni redox: H2O2, Sali ferrosi, Sali di calcio, acido ascorbico, cloro attivo negli ipocloriti, cloramina T, paracetamolo, menadione, fenolo, isoniazide. • Titolazioni precipitimetriche: curve di titolazione: influenza della concentrazione del titolante, dell'analita e della Kps. Determinazione del punto finale: impiego di indicatori cromatici: metodi argentometrici: Mohr, Vohlard, Fajans. Dosamenti mediante titolazioni precipitimetriche: Alogenuri, clorobutanolo. • Titolazioni complessometriche: leganti e chelanti; titolazioni con EDTA: costanti di formazione, costante di stabilità, costante di stabilità condizionale; complessanti ausiliari, curve di titolazione. Tecniche di titolazione complessometriche. Metodi per la determinazione del punto finale: indicatori metallocromici (Nero eriocromo T, muresside). Dosamenti per via complessometrica: sali di calcio inorganici, calcio lattato; sali inorganici di magnesio, zinco, alluminio; durezza delle acque potabili. Esercitazioni in laboratorio sugli argomenti trattati (determinazioni qualitative e quantitative)

Vocabolario: Un’ampia varietà di lessico viene fornita durante il corso a partire dai materiali Cambridge utilizzati. Gli studenti sono tenuti ad ampliare loro vocabolario personale e da acquisire usi linguistici durante il corso. Grammatica: Present tenses, past tenses, present perfect and simple, past perfect, future, adjectives, adverbs, questions, countable and uncountable nouns, modals, pronouns and determiners, the passive, conditionals, the to infinitive and -ing, prepositions, relative clauses, linking words. Ascolto: Estratti audio dai materiali del corso e video di You-tube.

Richiami sulle caratteristiche e sui processi di sintesi e modificazione delle macromolecole biologiche, sfruttabili per la loro purificazione/analisi. La tecnologia del DNA ricombinante applicata all'espressione di proteine ricombinanti. La reazione a catena della polimerasi: principi, strumentazione e disegno dei primers. Elettroforesi su gel d'agarosio per l'analisi di campioni di DNA: principi, strumentazione ed esempi. I vettori plasmidici di sottoclonaggio: caratteristiche generali. I vettori plasmidici per l'espressione di proteine ricombinanti in batteri. Altri vettori per la creazione di molecole di DNA ricombinante. La trasformazione di batteri. La purificazione di DNA genomico. La produzione di genoteche di cDNA. Le endonucleasi di restrizione: caratteristiche generali, ruolo fisiologico ed utilizzo nella tecnologia del DNA ricombinante. La reazione di ligazione. Estrazione di frammenti di DNA da matrici d'agarosio. Purificazione di DNA plasmidico da colture batteriche monoclonali. Enzimi utilizzati per la modificazione delle estremità di molecole di DNA a doppio filamento. La mutagenesi sito-specifica basata sull'utilizzo della PCR: principi ed esempi. Il sequenziamento del DNA: il metodo classico di Sanger e sua automazione. Analisi di acidi nucleici mediante tecniche di ibridazione: principi ed applicazioni. Tecniche di marcatura di sonde di DNA. L'espressione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi: trascrizione e traduzione accoppiate in vitro. L'espressione inducibile di proteine in E. coli. Il sistema d'espressione Baculovirus/cellule d'insetto. Il sistema Tet-ON e/o Tet-OFF per l'espressione inducibile di proteine ricombinanti in cellule di mammifero. Il lievito Pichia pastoris come sistema d'espressione di proteine ricombinanti. Lavorare con le proteine: regole generali. Metodi di distruzione cellulare (lisi): shock osmotico, stress meccanico, utilizzo di detergenti per la solubilizzazione di campioni biologici; principi, limiti ed applicabilità dei metodi. La distruzione cellulare mediante ultra-sonicazione: principi ed applicazioni; utilizzo di apparati basati su shock di pressione/impatto. Centrifugazione di campioni biologici: principi e strumentazione. Frazionamento cellulare mediante centrifugazione differenziale. Quantificazione delle proteine presenti in un campione. Elettroforesi di proteine: principi e strumentazione. La separazione elettroforetica di proteine mediante SDS-PAGE. L'analisi di proteine mediante IEF (focalizzazione isoelettrica; isoelectric focusing): principi, applicazioni e strumentazione. Elettroforesi 2D: principi e strumentazione. Metodi di colorazione "totali" o "gruppo-specifici" di proteine separate mediante elettroforesi. Metodi di immuno-riconoscimento su membrana: il western blot e dot-blot. Saggi immunologici: principi generali. Test ELISA, RIA e saggio immunologico competitivo. L'immuno-cromatografia a flusso laterale applicata a dispositivi usa-e-getta. Introduzione alle tecniche di cromatografia liquida (LC) utilizzate nella purificazione di macromolecole biologiche. La cromatografia per affinità: matrici funzionalizzate con ligandi gruppo-specifici e mono-specifici. Approcci cromatografici per l'isolamento di proteine ricombinanti dotate di "etichette"(tag) di purificazione. La cromatografia a scambio ionico (IEC). La cromatografia per interazione idrofobica (HIC). La cromatografia per "gel filtrazione" (Size Exclusion Chromatography, SEC); altre applicazioni della SEC: studio di interazioni proteina-proteina e dello stato oligomerico di proteine. Metodi per la concentrazione di proteine in un campione. Analisi della composizione in amminoacidi e della struttura primaria delle proteine. Determinazione dei residui N- e C-terminale. Degradazione di Edman. Considerazioni sulle strategie da adottare per l'allestimento di saggi enzimatici per la caratterizzazione di proteine ed il monitoraggio dei passaggi durante una procedura di purificazione di proteine. Lo studio biochimico delle interazioni macromolecolari. Il sistema doppio-ibrido di lievito "classico" (2HYS) per la conferma d'interazioni fra proteine e come approccio di "interaction cloning". Altri sistemi artificiali "N-ibridi" per lo studio di interazioni fra macromolecole, a livello di specifiche localizzazioni all'interno della cellula. Il fenomeno della "risonanza dei plasmoni di superficie" (surface plasmon resonance, SPR) applicata allo studio quantitativo ed in tempo reale di interazioni fra macromolecole o proteina/ligando a piccola molecola: principi e strumentazione.. Lo studio di proteine in vitro ed in vivo basato sul fenomeno della FRET: principi ed applicazioni.

Chimica Propedeutica Amminoacidi, Carboidrati, Lipidi: caratteristiche chimiche e nutrizionali. Proteine: definizione, proprietà e differenze. Funzionalità delle proteine; esempi di proteine di interesse alimentare e nutraceutico. Reazioni di Maillard. Mono, oligo e polisaccaridi di interesse alimentare. Vitamine. Sali minerali. Polifenoli. Fibra alimentare e dietetica. Altri componenti minori degli alimenti. Chimica e Tecnologia degli Alimenti Industria, tecnologia alimentare, trasformazione degli alimenti: risanamento e stabilizzazione, trasformazione delle materie prime, impatto delle tecnologie sugli alimenti, Mild Technologies, Minimally Processed Foods. Tecnologie per la produzione di ingredienti/alimenti. Definizioni: alimento, ingrediente, trattamento, normative vigenti. Prodotti ortofrutticoli e sostanze bioattive (esempi). Caratteristiche di composizione degli ortofrutticoli, prodotti di IV gamma, etilene, succhi di frutta, nettari, marmellate e confetture. Legumi, soia e prodotti derivati; bioattività e applicazioni innovative Cereali. Proteine e celiachia. Cereali minori, pseudo-cereali. Farine, semole, pane e pasta, paste speciali; prodotti da forno. Amido, sciroppi da amido. Saccarosio. Miele e prodotti dell'alveare. Composti bioattivi da frutta, verdura e cereali. Alimenti nervini: cacao, caffè, the. Lipidi alimentari: classificazione, produzione, rettificazione, indurimento. Inacidimento e irrancidimento; ossidazione e termo-ossidazione. Margarina, shortenings, olio di oliva e altri oli da frutti e da semi. Latte: composizione, risanamenti, classificazioni. Latte HD, latti arricchiti; latte concentrato e in polvere. Burro. Yogurt, latti fermentati. Formaggio: caseificazione, composizione, stagionatura. Vino: vinificazione, composizione chimica. Birra: maltazione dell’orzo, luppolo, composti minori della birra. Uova; struttura, classificazione e composizione. Ovoprodotti. Carne: classificazione e tipologie. Omogeneizzati e liofilizzati di carni. Conserve e semi-conserve animali. Prodotti ittici: composizione e composti minori. Acqua: componente degli alimenti; acque potabili destinate al consumo umano e acque minerali naturali. Additivi Qualità e sicurezza degli alimenti. Risk Assessment, tossicità, NOAEL, DGA/ADI. Additivi: tecnologia e campo d'impiego, quadro regolatorio. Coloranti: classificazione ed esempi. Edulcoranti: di massa o sostitutivi; edulcoranti intensivi, sintetici e naturali: struttura, proprietà dolcificanti, caratteristiche tecnologiche, tossicità. Miscele sinergiche. Altri Additivi (classificazioni ed esempi): conservanti, antimicrobici, acidificanti, antiossidanti (sintetici e naturali), stabilizzanti, addensanti, gelificanti. emulsionanti Glutammato monosodico, altri additivi. Coadiuvanti tecnologici. Aromi e enzimi alimentari (cenni). Contaminanti e residui Fattori antinutrizionali. Inibitori enzimatici, lectine. Fattori antitiroidei: tiocianati, isotiocianati, glucosinolati della colza. Glucosidi cianogenetici. Saponine. Acido ossalico, acido fitico, antivitamine. Tannini. Favismo. Alcaloidi. Ittiotossine, tossici da funghi. Micotossine. Allergeni alimentari: definizione e classificazione; etichettatura, normativa. Ammine biogene negli alimenti e nei prodotti fermentati. Cheese reaction e avvelenamento sgombroide. Contaminanti “tecnologici” e “da processo”: prodotti di Maillard, composti imidazo-chinolinici (IQ), ammine eterocicliche, D-amminoacidi. Acrilamide e furano. Nitrati e nitriti: metaemoglobinemia, nitrosammine. Contaminazione da metalli pesanti. Residui di pesticidi. Principali classi di insetticidi, erbicidi e fungicidi. Contaminanti ambientali: PCB, alogenoderivati, IPA. Contaminazione da radionuclidi. Cessioni da contenitori e da imballaggio. Bisfenolo A. Interferenti endocrini. Risorse web utili per la gestione del rischio e per la consultazione della normativa consolidate.

- Proteine: gli aminoacidi: caratteristiche chimiche e struttura. Livelli di organizzazione delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria e strutture sopramolecolari. I fattori che determinano la struttura secondaria e terziaria delle proteine. Il processo di folding. Il sistema GroEL:GroES. Esempi di relazione struttura-funzione in proteine: la mioglobina e l'emoglobina e il trasporto di ossigeno. Teoria della co-operatività. Le immunoglobuline e i sistemi MHC. - Lipidi: classificazione, struttura e proprietà. - Carboidrati: classificazione; struttura e funzione; glicoproteine. - Enzimi: struttura e classificazione degli enzimi. Coenzimi e cofattori.Teoria della catalisi. Cinetica enzimatica. Inibizione enzimatica. Regolazione dell'attività enzimatica. Esempi di proteine catalitiche. -Aspetti termodinamici del metabolismo: i fosfo-composti ad alto contenuto energetico. L'ATP e le razioni di trasferimento di gruppi fosfato. Le reazioni di ossido riduzione nei sistemi biologici: il NAD(P) e il FAD. - Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi. Fermentazione alcolica e omolattica. Regolazione della glicolisi. Degradazione del glicogeno. Gluconeogenesi. Processi ossidativi: ossidazione del piruvato, ciclo dell'acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido cictrico. Meccanismo catalitico nella piruvato deidrogenasi. - Ossidazioni biologiche: Catena respiratoria: trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. FoF1 ATP sintasi: struttura e meccanismo catalitico. - Metabolismo dei lipidi: trasporto e attivazione. Il processo della beta-ossidazione. Corpi chetonici. Biosintesi di acidi grassi. Sintesi del colesterolo.  - Metabolismo degli aminoacidi. Ossidazione degli amminoacidi e ciclo dell’urea. Degradazione delle proteine. - Metabolismo dei nucleotidi. Sintesi delle basi puriniche. Sintesi delle basi pirimidiniche. Formazione dei deossiribonucleotidi. Degradazione dei nucleotidi.

Introduzione ai metodi spettroscopici di analisi. Proprietà della radiazione elettromagnetica. Lo spettro elettromagnetico. Spettroscopia di assorbimento e di emissione. Spettroscopia ultravioletta (UV) - Livelli energetici molecolari. Caratteristiche di uno spettrofotometro UV-Vis. Parametri che caratterizzano uno spettro di assorbimento. Transizioni elettroniche e orbitali molecolari. Principali cromofori. Auxocromi. Regole di Woodward. Legge di Lambert-Beer. Applicazioni della spettroscopia elettronica. Cenni alle spettroscopie di emissione. Spettroscopia infrarossa (IR) - Caratteristiche di uno spettrofotometro IR tradizionale e in trasformata di Fourier (FT-IR). L’oscillatore armonico. Anarmonicità e quantizzazione. Tipi di vibrazioni. Strumentazione e preparazione del campione. Lo spettro infrarosso e le vibrazioni caratteristiche dei gruppi funzionali. Regione delle impronte digitali. Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) - Lo spin nucleare. Teoria della spettroscopia NMR, con particolare riguardo alle tecniche a impulsi in trasformata di Fourier. Rilassamento. Parametri spettrali: chemical shift, struttura fine, integrazione dei segnali. 1H NMR protonico: spettri del primo ordine. Analisi dei sistemi di spin fondamentali. Relazione tra struttura e chemical shift. Simmetria, chiralità e spettro NMR. L’effetto nucleare Overhauser (nOe). 13C NMR: caratteristiche del nucleo di 13C. Spettri disaccoppiati, off-resonance, DEPT e APT. Relazione tra struttura e chemical shift. Cenni alle tecniche bidimensionali fondamentali omo- ed eteronucleari. Spettrometria di massa – Cenni alla strumentazione. Massa chimica ed isotopica. Determinazione della massa molecolare e della formula molecolare. Massa esatta e risoluzione. Scelta del metodo di ionizzazione in relazione alla struttura del composto. Frammentazioni e riarrangiamenti delle principali classi di composti organici. Identificazione della struttura di un composto organico dall’analisi delle caratteristiche spettroscopiche. Illustrazione della determinazione strutturale di una sostanza naturale.

Definizione di Chimica Farmaceutica, Farmacodinamica, Farmacocinetica. Il concetto di recettore. Teoria recettoriale di Langley e di Ehrlich. Definizione di farmacoforo. Teoria recettoriale di Fisher. Agonisti, Agonisti parziali, antagonisti. Agonisti inversi. Antagonismo reversibile, irreversibile, allosterico. Misurare l’effetto di un farmaco. Metodi in vitro, ex vivo, in vivo. Studi di binding e grafico di Scatchard. Curve dose-risposta per agonisti. Concetto di potenza,efficacia e affinità. Teoria recettoriale di Clarke, Ariens e Stephenson. I recettori di riserva. Curve dose-risposta per antagonisti competitivi, non-competititvi. Teoria recettoriale dell’adattamento indotto. Teoria recettoriale del modello a due stadi. Gli enzimi. Catalisi acido-basica e meccanismo nucleofilo. Inibitori reversibili, irreversibili, allosterici. Gruppi funzionali chimici utili per inibizione irreversibile. Inibitori dello stato di transizione (esempi). Inibitori per suicidio (esempi). Equazione di Michaelis-Menten. Equazione di Lineweaver-Burk. Inibitori competitivi, non-competitivi, competitivi, misti. Come i farmaci interagiscono con i recettori. Termodinamica di interazione. Il contributo entalpico ed entropico. Legame ionico. Legame idrogeno. Legame idrogeno intramolecolare. Interazione dipolo-dipolo. Interazione dipolo-dipolo indotto. Legame covalente. Trasferimento di carica. Interazioni π-π e π-catione. Legame alogeno. Interazioni idrofobiche. La chiralità nei farmaci. Tipi di chiralità. Definizioni. Ipotesi dell’attacco a tre punti di Easson e Steadmann. Influenza della chiraliità nelle varie fasi farmacocinetiche (esempi). La regola di Pfeiffer. Analisi eudismica. Uso della chiralità in chimica farmaceutica. Chiral switch. Inversione configurazionale enzimatica, il caso dell’ibuprofen. Quando usare un farmaco chirale. Quando usare un farmaco racemo. Il problema del talidomide. Tecniche di Lead discovery. Me-too compounds. Screening cieco. Gruppi funzionali da evitare. Il problema della promiscuità. Il problema dei latent hits. Prodotti naturali. Amplificazione degli effetti secondari. Fragment-based ligand design. Lead optimization. Pro-drug. Definizione. Pro-drug accidentali. Quando è richiesta una pro-drug. Pro-drug a due stadi, a tre stadi, mutual pro-drug e pro-drug polimeriche. Pro-drug per migliorare la stabilità (esempi). Pro-drug per prevenire il metabolismo del primo passaggio (esempio del bambuterolo). Pro-drug per aumentare la durata d’azione (esempi). Pro-drug per aumentare la solubilità (esempi). Pro-drug per migliorare le caratteristiche organolettiche (esempi). Pro-drug per migliorare l’assorbimento (esempi). Pro-drug per direzionare un farmaco (esempi). Pro-drug per direzionare il farmaco nel SNC (esempi). Pro-drug di alcoli, tioli e acidi. Pro-drug per ammidi, immidi e composti con gruppi NH. Definizione ed esempi di hard e soft drug. Isosteria e bioisosteria. Il concetto di equilavante anellare di Hinsberg. Isosteri di Langmuoir. Isosteri di Grimm. Isosteri di Erlenmeyer. Concetto di bioisostero. Isosteri classici e non classici. Sostituzioni isosteriche monovalenti H-D, H-F, F-OH, NH2-OH, OH-SH. La sintesi letale. Sostituzioni isosteriche bivalenti, trivalenti e tetravalenti. Bioisosteri non-classici di anelli aromatici, esteri, ammidi, acidi carbossilici, fenoli, catecoli, carbonili. Isosteri invertiti. Isosteria carbonio-silicio. Le differenze tra silicio e carbonio. Isosteria C-B e C-Se. Approcci disgiuntivi. Semplificazioni molecolari e semplificazioni sui centri chirali. Approcci congiuntivi. Omologazione. Andamento delle curve della risposta biologica nelle serie omologhe e loro interpretazione. Introduzione di cicli (vedi parte su analoghi rigidi). Omologazione arilica. Introduzione di anelli policiclici. Benzo-cracking ovvero la dissociazione degli anelli. Ristrutturazione dei sistemi ciclici. Introduzione di nuovi gruppi funzionali. Tattiche. Modificare la distribuzione. Aumentare la stabilità metabolica. Sintesi di inibitori irreversibili. Funzionalizzazione degli anelli aromatici. Riposizionamento dei gruppi funzionali. Razionale. Tattiche. Vinilogia. Introduzione, esempi e razionale del metodo. Azaviniloghi. Benzoviniloghi. Limiti. Raddoppiamento molecolare (twin-drugs). Razionale ed esempi. La simmetria come base nella progettazione degli inibitori delle proteasi del virus HIV. Ibridazione molecolare. Idea, limitazioni. Il concetto di ibrido bilanciato. Esempi. Ibridi dall’unione di gruppi farmacoforici di origine naturale. Gli pseudoibridi. Gli analoghi rigidi. Idea, Vantaggi. Individuare la conformazione attiva. Il caso dell’acetilcolina, il caso della dopammina. Stabilizzare una conformazione ad alta energia. Migliorare la selettività. Aumentare la potenza (l’effetto entropico negativo). Stabilizzazione metabolica. Sintesi di agonisti parziali. Individuare sottoclassi recettoriali. Esempi. Svantaggi. Tattiche. Bloccare un legame con anelli; introdurre gruppi funzionali rigidi; bloccanti sterici, formazione di legame H intramolecolare, utilizzare interazioni di legame, il concetto del locking group, il collasso idrofobico. “Template” resistenti al collasso idrofobico. Ciclopropilic strain. Ma se gli analoghi rigidi sono così importanti, perchè la natura continua a sintetizzare composti a catena aperta ? Il concetto di interazione allilica ed interazioni sin-pentano. QSAR (QUANTITATIVE STRUCTURE ACTIVITY RELATIONSHIP) ADMET. COMBINATORIAL CHEMISTRY MOLECULAR MODELLING Utilizzo del computer nel drug discovery. Manipolazione delle strutture chimiche, analisi conformazionale e minimizzazione, parametrizzazione. Utilizzo delle banche dati chimiche e biologiche, concetto di similarità chimica e strutture x-ray. Ligand- e Structure-Based Drug Design. Virtual screening. De novo drug design. 3D-QSAR. Farmacoforo. Docking molecolare, applicazioni e limitazioni. Le proteine. L’importanza della risoluzione della struttura tridimensionale delle proteine. Esempi di purificazione proteica. Cristallografia a raggi X. Spettroscopia NMR. Co-cristallizzazione. Qualità dei dati sperimentali: risoluzione e B-factor. Il Protein Data Bank. Ricerca on-line nel PDB. La struttura di un .pdb. PyMol, funzioni principali del programma. Procedura base per visualizzare un .pdb all’interno del software PyMol.

• Analisi farmaceutica: generalità, fasi costituenti l'analisi quali-quantitativa; concetto di matrice, campione, sostanze interferenti. Tipologie di campioni nell' analisi dei farmaci. Criteri di scelta della tecnica analitica in funzione del campione. Finalità delle analisi quali-quantitative e ambiti di utilizzo in campo farmaceutico. • Strategie per la conferma di identità di alcuni farmaci inscritti in Farmacopea Europea: saggi per via umida, solubilità, cromatografia su strato sottile (TLC), polarimetria (aspetti generali e strumentali della tecnica, potere ottico rotatorio e potere ottico rotatorio specifico, purezza ottica), determinazione del punto di fusione (aspetti sperimentali della tecnica; intervallo di fusione di sostanze pure e in miscela). • Metodi analitici basati sull'assorbimento di luce, spettrofotometria UV-VIS: aspetti generali, legge di Beer: limitazioni intrinseche, deviazioni strumentali e chimiche. Analisi quantitativa: aspetti generali, curve di calibrazione. Aspetti strumentali: sorgenti luminose e rivelatori. Taratura di uno spettrofotometro secondo la Farmacopea europea. Metodi basati sulla emissione di luce, fotoluminescenza: fluorescenza e fosforescenza. Spettrofluorimetria: aspetti generali, spettro di eccitazione, spettro di emissione. legge di Beer applicata alla fluorimetria, curve di calibrazione. Analisi quantitativa fluorimetrica: principi operativi. • Reazioni di degradazione dei farmaci. Definizione di impurezze e prodotti di degradazione. • Calcoli nell’analisi farmaceutica. Risoluzione di problemi riguardanti l’analisi dei principi attivi e delle loro formulazioni. • Metodi cromatografici: HPLC: parti costituenti di un sistema HPLC: sistema di pompaggio; eluizione isocratica e a gradiente. Eluenti. Rivelatori spettrofotometrici, spettro fluorimetrici, elettrochimici, spettrometria di massa: principi di funzionamento e applicazioni. Fasi stazionarie: silice e silici chimicamente modificate per ottenere i diversi tipi di selettività. Caratterizzazione dei picchi cromatografici. Fenomeno dello scodamento e la sua misura oggettiva. Numero di piatti teorici. Risoluzione. Ruolo del pH nell'analisi HPLC: soppressione ionica e coppia ionica. Calcoli relativi alla preparazione di soluzioni tampone. Parametri operativi di una procedura analitica HPLC. • Sviluppo e validazione di metodi analitici secondo le linee guida internazionali. • Studi di stabilità sul principio attivo e sulla forma farmaceutica: finalità degli studi; stabilità a lungo termine e accelerati, saggi e controlli analitici in corso di stabilità. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO: Determinazione del peso medio e dell'uniformità di peso. Determinazione (UV-vis) del principio attivo (Fe2+) in una formulazione in bustine. Determinazione (UV-vis) dell’impurezza (Fe3+) in una formulazione di gluconato ferroso in bustine. Determinazione della perdita all'essicamento mediante bilancia termo gravimetrica. Determinazione del pH di una polvere farmaceutica dopo ricostituzione in soluzione acquosa. Determinazione (UV-vis) della troxerutina nel principio attivo.

Principi di gascromatografia. Gascromatografo: iniettori, colonne, rivelatori. Selettività, efficienza, risoluzione. Equazione di Van Deemter. Indici di ritenzione: indici di Kovats Spazio di testa: statico, dinamico, SPME Principi di spettrometria di massa. Sorgenti: IE, CI, ESI, APCI, Maldi. Analizzatori: magnetico, doppia focalizzazione, quadrupolo, trappola ionica, TOF, risonanza ciclotronica, orbitrap Potere risolvente e risoluzione. Spettrometria di massa tandem. Spettrometria di massa ad alta risoluzione. Spettro di massa. Ione molecolare e ione pseudomolecolare, abbondanza isotopica, frammentazioni. Gas-cromatografia-spettrometria di massa (GC-MS). Definizione del metodo gascromatografico. Definizione del metodo spettrometrico. Acquisizione in Full scan, SIM, MS/MS. Analisi qualitativa. Uso delle banche dati. Analisi quantitativa. Curva di calibrazione. Metodo dello standard interno. Metodo dello standard asterno. Diluizione isotopica Cromatografia liquida-spettrometria di massa (LC-MS). Problematiche di interfacciamento Analisi qualitativa e quantitativa. Definizione del metodo cromatografico. Definizione del metodo spettrometrico Sostanze inquinanti e relativi metodi di analisi. Pesticidi. Insetticidi clorurati, organo fosforati, carbammati. Insetticidi naturali:piretrine e piretro idi. Erbicidi organici a) interferenti con i fattori di crescita della pianta: clorofenossiderivati; b) interferenti con i processi di fotosintesi: derivati triazinici, cloroacetamidi, derivati dell’urea, derivati dipiridilici; c) interferenti la sintesi di aminoacidi aromatici: glifosato; d) interferenti la divisione cellulare: sulfoniluree. Fungicidi inorganici e metallo organici, fungicidi organici: ditiocarbamati, benzimidazoli e difenilici. Repellenti. Dibenzodiossine e dibenzofurani: strutture, fonti di inquinamento, tossicità. Policlporobifenili (PCB): strutture, fonti di inquinamento, tossicità, metodi di eliminazione. Lista POP

1. Principi generali di tossicologia 2. Mutagenesi e cancerogenesi 3. Tossicologia dello sviluppo 4. La tossicologia nello sviluppo dei farmaci 5. Farmacovigilanza e fitovigilanza 6. Classificazione delle reazioni avverse da farmaci 7. Le reazioni allergiche ai farmaci 8. La farmacogenetica 9. Risposte tossiche del fegato 10. Risposte tossiche del rene 11. Risposte tossiche del sistema respiratorio 12. Risposte tossiche del sistema cardiovascolare 13. Principi della tecnica del binding recettoriale: il grafico di Scatchard, la costante di affinità e numero massimo di siti di legame, determinazione di IC50. 14. Principi di farmacocinetica. Singola somministrazione per via endovenosa o per via orale: determinazione dell’emivita plasmatica, della clearance plasmatica e renale, e del volume di distribuzione. Infusione continua: calcolo concentrazione plasmatica allo stato stazionario. Somministrazioni ripetute per via endovenosa ed orale: determinazione dello concentrazione plasmatica massima e minima allo stato stazionario.

• Principi di tecnologia farmaceutica. Le forme farmaceutiche: concetto di forma farmaceutica; principi di biofarmaceutica; vie di somministrazione; cenni di preformulazione. • Le polveri: definizione; proprietà fondamentali: forma, dimensioni, metodi per la determinazione delle dimensioni delle polveri (setacci, analisi microscopica, Coulter Counter, sedimentazione, laser light scattering) e distribuzione dimensionale, area superficiale e metodi per la determinazione; proprietà derivate: volume, densità, porosità, adesione, coesione, proprietà di flusso). • Materiali dell’industria farmaceutica. Strumenti di misura, controllo e regolazione. Locali: ventilati, condizionati, deumidificati, sterili. • Operazioni di produzione di forme solide: macinazione. Setacciatura e classificazione. Miscelazione. Compattazione, impasto, granulazione. Essiccamento. • I granulati: formulazione di un granulato; principi base del processo di granulazione a secco e a umido; granulati effervescenti, rivestiti, a rilascio modificato, gastroresistenti; saggi tecnologici sui granulati. • Le compresse: definizione; caratteristiche; classificazione: compresse non rivestite, multistrato, rivestite, effervescenti, masticabili, solubili e dispersibili, orosolubili, sub-linguali, gastroresistenti, a rilascio modificato; eccipienti (diluenti, leganti, lubrificanti, antiaderenti, glidanti, disgreganti, coloranti, aromatizzanti, adsorbenti, eccipienti modulatori del rilascio); esempi di formulazioni di compresse; saggi tecnologici sulle compresse; rivestimento di compresse (confettatura, filmatura, rivestimento a secco). • Le capsule: definizione; capsule dure: eccipienti, preparazione degli involucri e riempimento delle capsule; capsule molli; controlli tecnologici sulle capsule. Processi di produzione di forme farmaceutiche solide. Polveri, bustine, compresse, confetti, capsule dure e molli. • Le soluzioni: proprietà; tensioattivi, tensione interfacciale, HLB; soluzioni farmaceutiche e eccipienti; soluzioni acquose e soluzioni non acquose; sciroppi; controlli; preparazioni estrattive: idrolati, essenze, alcolati, infusi, decotti, tinture, estratti. Acqua: impianti di produzione, di stoccaggio e distribuzione. • Le preparazioni parenterali: classificazione; requisiti; veicoli; contenitori; preparazioni di piccolo volume (SVP) e di grande volume (LVP); nutrizione parenterale; polveri per preparazioni iniettabili. Sterilizzazione: definizione, metodi fisici e chimici; livello di assicurazione di sterilità ed efficacia. • Le preparazioni oftalmiche: definizione; cenni di anatomia e fisiologia dell'occhio; requisiti e caratteristiche delle preparazioni oftalmiche; colliri; preparazioni oftalmiche semisolide; inserti oftalmici; bagni oculari; saggi tecnologici sulle preparazioni oftalmiche. • Operazioni e processi di produzione di forme farmaceutiche liquide non parenterali e parenterali. Forme farmaceutiche liquide estemporanee. Liofilizzazione: principi dell’operazione, apparecchiatura e strumenti di controllo. • Trasferimento di solidi, liquidi ed aeriformi all’interno dello stabilimento farmaceutico

FARMACOLOGIA GENERALE -Definizioni in farmacologia -Classificazione e nomenclatura dei farmaci -Farmaci chimici, biotecnologicio e terapie avanzate -Vie di somministrazione dei farmaci -Farmacocinetica: assorbimento, distribuzione, metabolismo, eliminazione, interazione tra farmaci, farmacogenetica, principali parametri farmacocinetici -Esempi tratti dalla farmacologia, farmacognosia e tossicologia, esemplificativi dei processi farmacocinetici -Farmacodinamica: La curva dose-risposta, indici terapeutici, l’interazione ligando-recettore e la teoria occupazionale (incluse le metodiche di binding e analisi). -Modulazione farmacologica della risposta: agonisti, antagonisti, bloccanti. inibitori, agonisti parziali, agonisti inversi. I principali neurotrasmettitori e loro sistemi -Generalità della sperimentazione pre-clinica e clinica -Risposta individuale ai farmaci -Esempi trattati: sistema colinergico, sistema adrenergico, recettore GABA, anestetici locali FARMACOLOGIA MOLECOLARE Recettori e trasduzione del segnale: Cenni generali (Recettori intra-cellulari e di membrana), controllo della localizzazione e meccanismi di rilascio neurotrasmettitoriale, recettori canale, canali ionici, recettori accoppiati a proteine G, recettori per fattori di crescita e per molecole di adesione cellulare, i principali secondi messaggeri (cAMP, cGMP, calcio, IP3). Modulazione farmacologica della risposta: agonisti, antagonisti, bloccanti. inibitori, agonisti parziali, agonisti inversi Esempi trattati: sistema colinergico, recettore GABA, anestetici locali Il sistema immunitario: popolazioni cellulari immunocompetenti, citochine e recettori, farmaci biotecnologici di pertinenza immunologica Modulazione dell’espressione genica: - Cromatina e sua organizzazione strutturale - Modifiche epigenetiche (Metilazioni, Acetilazioni) - Trascrizione genica - Recettori intracellulari - MicroRNA nella regolazione del programma trascrizionale - Cenni di Terapia Genica Controllo della proliferazione cellulare: - Ciclo cellulare - Apoptosi - Cenni di chemioterapia antineoplastica

L'evoluzione della biologia molecolare: le tappe fondamentali della disciplina. Gli acidi nucleici: composizione e struttura di DNA ed RNA. Le topoisomerasi. Genomi: generalità sui genomi procariotici ed eucariotici. Sequenze uniche o quasi uniche, ripetute ed altamente ripetute. Gli elementi mobili: i trasposoni. Il DNA mitocondriale. La replicazione del DNA: il macchinario di replicazione nei procarioti e negli eucarioti: analogie e differenze. Le tappe della replicazione. Meccanismo d'azione e ruolo delle telomerasi. Cenni all'integrazione e controllo della replicazione durante la progressione del ciclo cellulare. Le mutazioni e gli agenti in grado d'indurre stress genotossico e mutagenico. I meccanismi di restauro delle lesioni al DNA. Meccanismi di aggiramento della lesione. Reversione diretta del danno. Percorsi di riparazione del danno al DNA a più passaggi: Base Excision Repair (BER) e Nucleotide Excision Repair (global genome, GG-NER e transcription-coupled, TC-NER). Il problema della correzione dei mis-appaiamenti sul DNA: il mismatch-repair (MMR) nei procarioti e negli eucarioti. Il restauro delle interruzioni a doppio filamento sul DNA (double strand break, DSB) mediante ricombinazione omologa (HR) e non-homologous end joining (NHEJ). L'integrazione dei meccanismi di replicazione e riparazione del DNA all'interno del ciclo cellulare: le vie di segnalazione in risposta al danno sul DNA. ATR ed ATM. La ricombinazione omologa. La ricombinazione sito-specifica. La trascrizione nei procarioti. Meccanismo di regolazione dell'operone Lac e dell'operone triptofano. La trascrizione negli eucarioti: le RNA polimerasi eucariotiche. Modello d'inizio della trascrizione e regolazione dell'attività del macchinario trascrizionale. Fattori di trascrizione basali, attivatori, repressori, co-attivatori e co-repressori. Enhancers ed isolatori. Le proteine fluorescenti come reporter per studiare la struttura dei promotori. La modificazione degli istoni nella regolazione dell'espressione dei geni. I complessi di rimodellamento della cromatina e loro ruolo nella trascrizione. La maturazione dei trascritti: maturazione degli rRNA, tRNA, miRNA, RNA autocatalitici (ribozimi). La maturazione degli mRNA: dettagli molecolari dei fenomeni del capping e della poliadenilazione. Il fenomeno dello splicing. Lo splicing dei pre-mRNA: meccanismi molecolari ed illustrazione dettagliata del processo mediato dal macchinario di splicing. Introni di autosplicing di gruppo I e II. Splicing dei tRNA. Trans-splicing. Splicing alternativo e sue regolazioni. Editing dell'RNA. Il trasporto nucleo-citoplasmatico di macromolecole. La sintesi proteica: richiamo dei concetti di base e descrizione dei meccanismi di regolazione della traduzione negli eucarioti. I livelli di controllo della sintesi proteica, con particolare enfasi sulla stabilità dei messaggeri ed accessibilità del ribosoma ai trascritti. Meccanismi di controllo autogeni e non autogeni. Il ruolo di Maskin nel modulare la "traducibilità" dei messaggeri. Meccanismi di controllo della qualità dei messaggeri durante la traduzione: non-stop mediated decay e nonsense mediated decay. Meccanismi di controllo della stabilità dei messaggeri mediati da RNA regolatori: riboswitch, miRNA e lncRNA. Strategie di gene silencing basate su RNA anti-senso e miRNA. Meccanismi di modulazione dell'espressione genica basati su fenomeni di polarizzazione della concentrazione intra-cellulare degli mRNA. Le modificazioni post-traduzionali: i meccanismi molecolari dell'ubiquitinazione e della sumoilazione. La trasduzione del segnale: caratteristiche e proprietà delle vie di segnalazione e delle loro componenti. 8 ore di lezione saranno dedicate a fornire una panoramica delle tecniche maggiormente utilizzate in biologia molecolare per lo studio e l'analisi dell'espressione genica. Next generation sequencing. I sistemi avanzati per la modificazione mirata dei genomi.

Farmaci inotropi positivi, antianginosi, antiaritmici, diuretici, ACE inibitori, modulatori dei canali del calcio, agenti simpaticolitici centrali e periferici, vasodilatatori, inibitori della biosintesi del colesterolo e antilipoproteinemici; progettazione e sintesi di agenti del sistema cardiovascolare, la ricerca di nuovi agenti del sistema cardiovascolare Agenti che interferiscono col sistema ormonale (corticosteroidi, glucocorticoidi, ormoni sessuali maschili e femminili). Nomenclatura, struttura, meccanismi d’azione, biosintesi e metabolismo. Farmaci che agiscono sui recettori degli steroidi SAR. Antagonisti degli steroidi, meccanismo d’azione, progettazione e sintesi. Farmaci antinfiammatori non steroidei, antistaminici e farmaci antiallergici. Progettazione e sintesi di FANS e di antistaminici H1, la ricerca di nuovi FANS e antistaminici H1. Ligandi dei recettori H1, H2, H3 e H4 dell’istamina. Agenti antisecretori. Antistaminici H2, inibitori della pompa protonica. Progettazione e sintesi di H2 antagonisti e di inibitori della pompa protonica. Modulo B Farmaci antibatterici. I giganti del passato: Leeuwenhoek, Spallanzani, Pasteur, Lister, Kock. La cellula batterica. Gram + e Gram -. La parete batterica. Proflavina. Sulfamidici. Il problema della resistenza. Sulfoni. Farmaci antilebbra. Inibitori della diidrofolato reduttasi. Penicilline. Cefalosporine. Carbapenemi. Monobattami. Inibitori delle beta-lattamasi. Altri antibiotici che agiscono contro la parate batterica. Antibatterici che agiscono sulla membrana cellulare. Antibatterici che bloccano la sintesi proteica. Antibatterici che agiscono sulla replicazione degli acidi nucleici. Tubercolosi. Farmaci antiprotozoari. Farmaci antimalarici. Farmaci antimicotici. Inibitori biosintesi parete fungina. Distruttori membrana cellulare fungina. Inibitori sintesi ergosterolo. Inibitori tubulina. Inibitori della sintesi del DNA fungino. Farmaci antielmintici. Farmaci antitumorali. Il tumore. Dati e statistiche. Le caratteristiche del cancro. Fattori che favoriscono il cancro. Fattori interni ed esterni. Oncogeni e protoncogeni. Antimetaboliti. Inibitori diidrofolato reduttasi. Inibitori timidilato sintetasi. Inibitori ribonucleotide reduttasi. Inibitori adenosina deaminasi. Inibitori DNA polimerasi. Antimetaboliti purinici. Mostarde azotate. Aziridine. Nitrosouree. Cis-platino. Altri agenti alchilanti. Agenti intercalanti. Antracicline. Fenossazine. Inibitori topoisomerasi. Agenti che rompono il DNA. Antitubulinici. Terapia ormonale. Antiestrogeni. Inibitori dell’aromatasi. Inibitori 5-alfa reduttasi. Inibitori chinasici. Inibitori HSP90. Inibitori metalloproteasi. Inibitori del proteasoma. Inibitori istone deacetilasi. Farmaci antivirali. Struttura generale dei virus. Ciclo vitale dei virus. Farmaci contro i virus a DNA. Bloccanti sintesi del DNA virale. Farmaci usati contro i virus a RNA. Virus HIV. Ciclo replicatico del virus HIV. Inibitori della trascrittasi inversa. Inibitori proteasi virali. Inibitori della proteina CCR5. Inibitori dell’integrasi virale. Farmaci usati contro il virus dell’influenza. Farmaci che interferiscono con la penetrazione del virus. Inibitori della neuroaminidasi. Farmaci contro il virus del raffeddore. Farmaci contro l’epatite.

La variabilità nella risposta individuale al farmaco. Farmacogenetica e farmacogenomica: applicazioni in terapia. Le reazioni avverse ai farmaci. Le interazioni tra farmaci, farmaci e prodotti naturali, farmaci ed alimenti. Le interazioni su base farmacocinetica e su base farmacodinamica. Farmaci del Sistema nervosa periferico e della giunzione neuromuscolare. Agonisti e antagonisti colinergici e adrenergici. Bloccanti neuromuscolare. Farmacoterapia dei disturbi psichiatrici. Ansiolitici. Antidepressivi. Stabilizzanti del tono dell'umore. Antipsicotici. Farmacoterapia dei disturbi neurologici. Farmaci per la malattia di Parkinson. Farmaci antiepilettici. Sedativo ipnotici benzodiazepinici e non benzodiazepinici. Il trattamento del dolore: FANS. Paracetamolo. Analgesici oppiacei: SAO, LAO, ROO. Il trattamento del dolore neuropatico e del breakthrough pain. Antiemicranici. Antiistaminici. Glucocorticoidi. Immunosoppressori e immunostimolanti. Anestetici locali e generali. Farmaci cardiotonici. Farmaci dell’insufficienza coronarica. Farmaci antiaritmici. Farmaci antipertensivi. Farmaci anticoagulanti, Antiaggreganti piastrinici e Fibrinolitici. Terapia dell’osteoporosi. La terapia del diabete di tipo 1 e 2. Farmaci antidislipidemici. Broncodilatatori e terapia di fondo dell’asma. Farmacoterapia della ipersecrezione acida. Farmaci che influenzano la motilità gastrointestinale. Emetici ed antiemetici. Principi di terapia antibiotica. Farmaci biotecnologici. Peculiarità dei farmaci biotecnologici rispetto alle small molecules Reazioni avverse da farmaci biotecnologici. Approfondimento di case studies riguardanti alcune proteine terapeutiche: insulina, ormone della crescita, colony stimulating factors, interferoni, eritropoietine, tPA. Evoluzione ed innovazione delle principali proteine ricombinanti di seconda e terza generazione. I biobetters. Gliocoingegnerizzazione e pegilazione. Anticorpi monoclonali in terapia. Acidi nucleici come farmaci. Principi e discussione di case studies relativi alle terapie avanzate: terapia genica e terapia cellulare.

• Sistemi dispersi: colloidi: classificazione, proprietà, applicazioni farmaceutiche. Le sospensioni: definizione e proprietà: bagnabilità (angolo di contatto), sedimentazione (Legge di Stokes), potenziale zeta, stabilità: flocculazione, deflocculazione, caking; sospensioni farmaceutiche, vie di somministrazione, requisiti, controlli. Le emulsioni: definizione; metodi per identificare il tipo di emulsione, agenti emulsionanti, stabilità: sedimentazione, creaming, coalescenza, inversione di fase; metodi di preparazione; controlli. • Preparazioni semisolide: principi di reologia; preparazioni semisolide per applicazione cutanea: classificazione, definizioni, eccipienti, metodi di preparazione; le formulazioni dermatologiche: vie di penetrazione trans-epidermica e annessiale; fattori biologici e chimico-fisici che influenzano penetrazione, permeazione e assorbimento percutaneo. Transdermici: cenni. Cristalli liquidi. • Apparecchiature per la produzione e ripartizione di preparazioni semisolide. • Preparazioni nasali e inalatorie: classificazione, caratteristiche, dispositivi. • Suppositori: definizioni e classificazione; eccipienti specifici per formulazioni rettali; metodi di preparazione (per fusione, per compressione); fattore di sostituzione; esempi di formulazioni di suppositori; saggi tecnologici sui suppositori; preparazioni rettali. • Sterilizzazione: definizione, metodi fisici e chimici; livello di assicurazione di sterilità ed efficacia. • Confezionamento secondario. • Dispositivi medici: definizione, requisiti, classificazione, esempi di dispositivi, marchio CE. • Legislazione: ordinamento dello Stato italiano; norme legislative primarie e secondarie; cenni su Codice penale e civile. Norme sovranazionali. Organizzazione sanitaria italiana: Ministero della Salute, Servizio Sanitario Nazionale (SSN). Farmacopea Ufficiale Italiana (FU), Farmacopea Europea e Americana. Normativa sui rifiuti sanitari (RS). Classificazione delle farmacie, pianta organica, professioni sanitarie, codice deontologico. Classificazione dei medicinali. La prescrizione medica: significato, tipi di ricetta, formalismi, validità. Veleni: definizione, acquisto, custodia, prescrizione, dispensazione. Sostanze stupefacenti e psicotrope: Tabella 7 della FU, approvvigionamento, custodia, documentazione, dispensazione. I prodotti cosmetici: definizione e caratteristiche generali. I prodotti omeopatici: definizione e caratteristiche generali. Autorizzazione all’immissione in commercio dei medicinali. Protezione dell’attività intellettuale. • Lezioni ed esercitazioni pratiche di laboratorio galenico. Galenica: allestimento delle preparazioni galeniche magistrali (cartine, sciroppi, soluzioni, emulsioni, sospensioni, creme, unguenti, geli, paste). Composizione del prezzo secondo la Tariffa Nazionale per la vendita al pubblico dei medicinali, etichettatura e controllo della formulazione. Allestimento delle preparazioni galeniche officinali: preparazioni semisolide per applicazione cutanea. Soluzioni perfusionali delle officine farmaceutiche e della Farmacia ospedaliera. Preparazione di soluzioni isosmotiche e isotoniche. Controllo di Qualità: controllo (secondo FU e non FU) delle forme farmaceutiche, con particolare riferimento alle forme solide (capsule e compresse) e alle preparazioni semisolide. Composizione del documento di analisi. Realizzazione su piccola scala delle forme cosmetiche più diffuse. Utilizzo di software per la gestione dell’attività professionale in farmacia.

Parte I (Biotecnologie Alimentari, Prof. Arlorio): Storia e significato delle biotecnologie alimentari. Molecole/macromolecole di interesse biotecnologico. Caratteristiche di microorganismi/organismi procarioti ed eucarioti. Trascrizione, traduzione, di regolazione genica (cenni). La cellula come “fabbrica molecolare”. Fermentazioni alimentari: alcolica, omo- ed etero-lattica, malo-lattica, propionica, acetica, butirrica e isobutirrica, citrica. Microorganismi virtuosi e starter nelle produzioni alimentari. Funghi di interesse alimentare (funghi filamentosi, lieviti, funghi eduli coltivati e spontanei). Batteri lattici, bifidobatteri. Prebiotici, probiotici e sinbiotici. Peptidi bioattivi del latte; oligosaccaridi prebiotici. Produzione industriale di microorganismi starter e probiotici. Batteriocine: caratteristiche e classificazione. Cianobatteri e microalghe, produzione di biomassa e pigmenti. Alimenti fermentati: aspetti microbiologici, biochimici, fermentativi e biotecnologici (latte e derivati; bevande alcoliche; vegetali fermentati; prodotti da forno lievitati; cacao, caffè e te, salami, altri alimenti fermentati). Fermentazione industriali: classificazione (continue e discontinue). Impiantistica fermentativa; fermentatori e applicazioni. Parametri di controllo delle fermentazioni. Cinetiche e rese di fermentazione (cenni). Immobilizzazione di enzimi/cellule, applicazioni. Operazioni unitarie (recupero, separazione, purificazione): downstream processing. Biomasse, Single Cell Proteins (SCP); riso rosso fermentato, Pruteen, Quorn. Metaboliti primari e secondari di interesse alimentare (via fermentativa o ricombinante): alcoli, amminoacidi, acidi organici, polisaccaridi neutri, altri metaboliti. Produzione di edulcoranti (aspartame, sciroppi di glucosio/maltosio/fruttosio, isomalt). Esempi di bio-conversioni e bio-remediation in campo alimentare (cenni). Aromi: recettori e percezione dei sapori. Aromi “biotecnologici”: lattoni, terpeni, vanillina. Produzione di ciclodestrine. Pigmenti naturali; carotenoidi da biotecnologie. Enzimi: significato e produzione; classificazione enzimatica. Enzimi come marker di processo. Esempi di applicazioni enzimatiche in campo alimentare (sciroppi di glucosio, delattosazione del latte, intenerimento delle carni, tecnologie estrattive, produzione di chitosano, chiarificazione e stabilizzazione di succhi e bavande alcoliche, maturazione accelerata dei formaggi, riduzione di acrilamide, altre applicazioni). Enzimi da microorganismi estremofili. Biotecnologie alimentari della seconda generazione: DNA ricombinante. MOGM: r-chym e r-BGH. Biotecnologie vegetali: tecniche di manipolazione e trasformazione. OGM alimentari: pomodoro Flavr-SavrTM, Mais BtTM, Soja Round-up ReadyTM, Golden Rice, altri OGM. Biotecnologie in campo animale (clonazione, salmonidi, mammiferi, altre applicazioni). Normativa nazionale/internazionale di riferimento (cenni). Biotecnologie in capo analitico-alimentare (cenni). Risorse web di riferimento. Parte II (Analisi e Controllo di Qualità dei Prodotti Alimentari, Prof. Coisson) Analisi e controllo qualità degli alimenti: significato e competenze. Acqua: metodi per riscaldamento, di Marcusson e Karl Fischer. Proteine: azoto totale (Kjeldahl), principio, apparecchiature, norme di sicurezza, fattori di correzione. Estrazione proteine, elettroforesi SDS-PAGE, urea-PAGE mono e bidimensionale; isoelettrofocusing. Lipidi: estrazione in Soxhlet, metodo di Gerber per lipidi in latte e derivati. Metodi di caratterizzazione: indice di rifrazione, n° di saponificazione, n° di iodio. Metodi per valutare la qualità: acidità, n° di perossidi e n° di p-anisidina. Oli di oliva: normativa, Panel test, analisi spettrofotometrica, acidi grassi esterificati (GC) e studio insaponificabile (steroli, alcoli sup., eritrodiolo/uvaolo). Latte: peso specifico, indice crioscopico, sostanza secca. acidità, perossidasi e fosfatasi, sieroproteine solubili. Analisi del formaggio. Zuccheri: riducenti con metodo di Fehling, saccarosio con polarimetro (Clerget), rifrattometria e gradi Brix. Fibra: composizione, fibra grezza, detersa e fibra dietetica (totale, solubile e insol.). Cereali e derivati (sfarinati, pane e pasta): umidità, ceneri, glutine, acidità; sostanze imbiancanti e acido ascorbico. Metodi per valutazione grano tenero e uova nella pasta. Vino: titolo alcolometrico, estratto secco, acidità totale, fissa e volatile, prolina, polifenoli, metodi NMR e di spettroscopia di massa per la valutazione dell’origine degli zuccheri. Acqua potabile: normativa acque potabile e minerale. Determinazione di ammoniaca (Nessler e fenolo-ipoclorito), nitriti (Griess), nitrati. Numero di ossidabilità, BOD, COD. Durezza, cloruri, cloro, solfuri, ferro, cromo. Analisi di additivi: determinazione dell’acido benzoico nelle bevande zuccherine. Analisi enzimatica: significato, preparazione del campione, metodi e protocolli operativi Test per valutare l’attività antiossidante degli alimenti. Analisi del DNA: PCR e le tecniche correlate (AFLP, RFLP, RAPD, Real time PCR). Analisi strumentali: applicazioni di tecniche HPLC con estrazione e purificazione in SPE; applicazioni di tecniche GC, estrazione aroma con SPME, applicazione dell’elettroforesi capillare all’analisi degli alimenti. Assorbimento atomico principio e applicazioni. LABORATORIO: Analisi di base su acqua potabile, vino, latte, olio di oliva. Acido benzoico nell'aranciata; saccarosio in cioccolato e caramelle. Analisi alimento complesso (formaggio): umidità, ceneri, proteine, lipidi (Soxhlet e Van Gulik); acidità e acido lattico (enzimatica). Frazione lipidica: acidità, perossidi, indice di ossidazione, acidi grassi tramite analisi GC. Elettroforesi proteine: estrazione, SDS-PAGE e urea-PAGE, analisi di immagine. Ammine biogene tramite HPLC. Analisi DNA: estrazione, clean-up, amplificazione. Statistica dei dati: coefficiente di variazione, rette di regressione, analisi multivariata tramite Principal Component Analysis.

1) le diverse figure dell'industria farmaceutica; ricerca e sviluppo, direzione medica, regolatorio, marketing, divisione vendite, market access 2) i modelli preclinici in vivo and in vitro impiegati nel processo di drug discovery. 3) i trial clinici 4) esempi di sviluppo di farmaci licenziati dalle agenzie regolatorie nell'anno corrente tratti dal sito www.ema.europa.eu; 5) la proprietà intellettuale e i brevetti; 6) il fund-raising; 7) presentazioni efficaci (pitch); 8) selezione di hit and lead candidates; 9) le small chemical entities, i farmaci biotecnologici, le terapie avanzate; 10) il mercato farmaceutico, l'unmet clinical need e la willingness to pay

1.Reazioni mediate da metalli di transizione. 1. Regola dei 18 elettroni, classificazione dei leganti e natura del legame coordinativo 2. Reazioni mediate da metalli di transizione. Meccanismi generali 3. Idroformilazione e metatesi 4. Reazioni di coupling e reazioni di Heck 5. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 6. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 7. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 8. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 2.Reazioni pericicliche 1.Introduzione generale e regole di selezione 2. Reazioni di cicloaddizione e relazioni struttura-reattività di sintesi dienica 3. Cicloaddizioni 1,3-dipolari 4. Reazioni elettrocicliche 5. Reazioni sigmatropiche 6. Applicazioni a sintesi industriali (vitamina D, citrale) 7. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 8. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi 3.Carboidrati 1.Rappresentazione e formazione di semiacetali 2.Effetto anomerico e iperconiugazione 3. Reazioni di protezione 4. Reazioni di glicosidazione 5. Reazioni di ossido-riduzione 6. Applicazioni a sintesi industriali (sintesi Reichstein di acido ascorbico) 7. Sintesi di olionucleotidi in fase solida 8. Esercizi e applicazioni 4.Amminoacidi e peptidi 1. Proprietà acido-base degli amminoacidi proteinogenici e loro sintesi generali 2. Sintesi asimmetriche di amminoacidi 3. Sintesi peptidica in soluzione 4. Sintesi peptidica allo stato solido e cenni di chimica dei polimeri 5. Reazioni di polimerizzazione 6. Applicazioni a sintesi industriali (Sintesi Monsanto della L-DOPA) 7. Esercizi e applicazioni 8. Esercizi e applicazioni 5. Metaboliti secondari 1. Isoprenoidi e carbocationi non classici 2. Applicazioni a sintesi industriali (carotenoids) 3. Applicazioni a sintesi industriali (sintesi di steroidi) 4. Alcaloidi 5. Reazioni multicomponente (Mannich, Ugi, Passerini) 6. Utilizzo di alcaloidi in sintesi organica. Diidrossilazione asimmetrica 7. Chinoni 8. Esercizi e applicazioni 6a. Effetti stereoelettronici 1. Introduzione generale 2. Applicazione a effetti conformazionali 3. Applicazione a effetti configurazionali 4. Applicazione a reattività 6b. Fotochimica organica 1. Aspetti generali 2. Utilizzo sintetico 3. Fotocicloaddizioni e loro rilevanza biologica 4. Esercizi e applicazioni 7. Meccanismi biologici 1. Reazione benzoinica e vitamina B1 2. Vitamina K 3. Reazioni di trasferimento elettronico 4. Reazioni diotopiche e vitamina B12 5. Reazioni redox e semi-legami 6. Esercizi e applicazioni 7. Esercizi e applicazioni 8. Esercizi e applicazioni 8.gruppi protettori dei principali gruppi funzionali Il significato della sintesi organica. Sicurezza in un laboratorio chimico. Regole di sicurezza. Simboli. Frasi R e S, H e P. Hazard statements, precautionary statements. Contatto con sostanze chimiche per ingestione, inalazione, assorbimento cutaneo. Come comportarsi in caso di avvelenamento. Sostanze tossiche, cancerogene, teratogene, infiammabili, esplosive. Come smaltire i reagenti chimici. Rischi fisici. Apparecchiature. Vetreria e dotazione non in vetro. Il solvente. Influenza del solvente nelle reazioni. Purificazione ed essiccamento dei solventi. I reagenti. Purificazione. Misura. Lavorare in ambiente anidro. Tecniche varie. Scaldare e raffreddare le reazioni. Reazioni in presenza di gas. Spostare l’equilibrio. Idrogenazione catalitica. Reazioni con ammoniaca liquida. Monitorare una reazione. Thin layer cromatography (TLC). Lavorare le reazioni. Il quenching. L’estrazione. Esempi di flussi di purificazione. Pre-anidrificazione e anidrificazione. Filtrazione. Evaporazione del solvente. Purificazione del prodotto. Colonna cromatografica. Distillazione semplice, frazionata, sottovuoto, in corrente di vapore. Cristallizzazione. Sublimazione. Caratterizzazione del prodotto. Il quaderno di laboratorio. Esempi di procedure: come fare i calcoli e scegliere la corretta apparecchiatura La ricerca delle informazioni. Fonti primarie e secondarie. Tecniche di sintesi non convenzionali. Green chemistry. Catalisi per trasferimento di fase. Microonde. Ultrasuoni. Biocatalisi. Flow chemistry. La sintesi nell’industria. Caratteristiche di una via sintetica industriale. Lo sviluppo di processo: la sintesi in laboratorio, lo scale up, l’impianto pilota, la produzione. Esecuzione della reazione, work up e purificazione nell’industria

1.Reazioni mediate da metalli di transizione. 1. Regola dei 18 elettroni, classificazione dei leganti e natura del legame coordinativo 2. Reazioni mediate da metalli di transizione. Meccanismi generali 3. metatesi 4. Reazioni di coupling e reazioni di Heck 2.Reazioni pericicliche 1.Introduzione generale e regole di selezione 2. Reazioni di cicloaddizione e relazioni struttura-reattività di sintesi dienica 3. Cicloaddizioni 1,3-dipolari 4. Reazioni elettrocicliche 5. Reazioni sigmatropiche 6. Applicazioni a sintesi industriali (vitamina D, citrale) 3.Carboidrati 1.Rappresentazione e formazione di semiacetali 2.Effetto anomerico e iperconiugazione 3. Reazioni di protezione 4. Reazioni di glicosidazione 5. Reazioni di ossido-riduzione 6. Sintesi di olionucleotidi in fase solida 8. Esercizi e applicazioni 4.Amminoacidi e peptidi 1. Proprietà acido-base degli amminoacidi proteinogenici e loro sintesi generali 2. Sintesi asimmetriche di amminoacidi 3. Sintesi peptidica in soluzione 4. Sintesi peptidica allo stato solido e cenni di chimica dei polimeri 5. Reazioni di polimerizzazione 5. Effetti stereoelettronici 1. Introduzione generale 2. Applicazione a effetti conformazionali 3. Applicazione a effetti configurazionali 4. Applicazione a reattività 6. Fotochimica organica 1. Aspetti generali 2. Utilizzo sintetico 3. Fotocicloaddizioni e loro rilevanza biologica 4. Esercizi e applicazioni 7.gruppi protettori dei principali gruppi funzionali 8.concetti di retrosintesi e manipolazione dei principali gruppi funzionali

Il significato della sintesi organica. Sicurezza in un laboratorio chimico. Regole di sicurezza. Simboli. Frasi R e S, H e P. Contatto con sostanze chimiche per ingestione, inalazione, assorbimento cutaneo. Come comportarsi in caso di avvelenamento. Sostanze tossiche, cancerogene, infiammabili, esplosive. Come smaltire i reagenti chimici. Rischi fisici. Apparecchiature. Vetreria e dotazione non in vetro. Il solvente. Influenza del solvente nelle reazioni. Purificazione ed essiccamento dei solventi. I reagenti. Purificazione. Misura. Lavorare in ambiente anidro. Tecniche varie. Scaldare e raffreddare le reazioni. Reazioni in presenza di gas. Spostare l’equilibrio di reazione. Idrogenazione catalitica. Reazioni con ammoniaca liquida. Monitorare una reazione. Thin layer cromatography (TLC). Lavorare le reazioni. Il quenching. L’estrazione. Esempi di flussi di purificazione. Pre-anidrificazione e anidrificazione. Filtrazione. Evaporazione del solvente. Purificazione del prodotto. Colonna cromatografica. Distillazione semplice, frazionata, sottovuoto, in corrente di vapore. Cristallizzazione. Sublimazione. Caratterizzazione del prodotto. Il quaderno di laboratorio. Esempi di procedure: come fare i calcoli e scegliere la corretta apparecchiatura La ricerca delle informazioni. Fonti primarie e secondarie. Tecniche di sintesi non convenzionali. Green chemistry. Catalisi per trasferimento di fase. Microonde. Biocatalisi. Flow chemistry. Elettrochimica. Fotochimica. La sintesi nell’industria. Caratteristiche di una via sintetica industriale. Lo sviluppo di processo: la sintesi in laboratorio, lo scale up, l’impianto pilota, la produzione. Esecuzione della reazione, work up e purificazione nell’industria.

Blocco 1: Il mercato farmaceutico: tendenze nazionali e internazionali; composizione del mercato per classi terapeutiche, regime di dispensazione, rimborsabilità, condizioni brevettuali. Le imprese del farmaco: caratteristiche; assetto organizzativo; principali funzioni. La ricerca e sviluppo dei farmaci: fasi, aspetti economici, brevetti, localizzazione, relazioni tra imprese (co-ricerca e sviluppo, licensing, cessione di brevetto). Le funzioni di accesso e di relazione con soggetti diversi dai prescrittori (market access, public affairs). La funzione commerciale (marketing e vendite). Blocco 2: Il Servizio Sanitario Nazionale: caratteristiche essenziali e relazioni con le imprese. La regolazione del settore farmaceutico: regolazione pre-marketing e Autorizzazione all’Immissione in Commercio (cenni); prezzo, rimborso ed accordi di rimborso condizionato; politiche regionali e locali (prontuari, acquisti, forme alternative di distribuzione, governo clinico). Il riconoscimento della innovatività dei medicinali da parte di AIFA mediante l’uso dei domini e ricadute rispetto all'accesso al SSN. I programmi di early access (94/98, 648/96 etc.). Le condizioni, restrizioni e limitazioni all'accesso da parte delle strutture del SSN. L'equivalenza terapeutica dei medicinali sotto il profilo scientifico-regolatorio e giurisprudenziale. Le politiche farmaceutiche regionali e loro impatto rispetto ad appropriatezza prescrittiva e accesso al mercato. Blocco 3. Introduzione all’Health Technology Assessment. La valutazione economica dei farmaci: principi, metodi, fasi. I dati per la valutazione economica: efficacia, costi, qualità di vita. La valutazione economica basata sui modelli decisionali. L'analisi di impatto sul budget: metodi e differenze rispetto alla valutazione economica.

Traslazione di linguaggio corrente in formule matematiche. Concetto di condizione necessaria o sufficiente.  Interpretazione di vari tipi di rappresentazioni grafiche e tabelle. Ragionamenti su concetti di matematica elementare.

Questo corso copre vari argomenti di chimica nelle molecole di carboidrati, ad esempio oligosaccaridi e glicoconiugati (glicolipidi, glicopeptidi e glicoproteine). Questi argomenti includono la nomenclatura dei carboidrati, la determinazione della struttura dei carboidrati, la sintesi chimica di oligosaccaridi e glicoconiugati, e la sintesi e lo studio biologico dei vaccini a base di carboidrati. La lezione con lavagna e presentazioni PowerPoint saranno il principale approccio per l'insegnamento di questo corso. Gli studenti sono incoraggiati a partecipare attivamente al processo di apprendimento ponendo domande e discutendo argomenti durante le lezioni e/o al di fuori della classe, ad esempio durante gli orari di ufficio. Sono previsti esercizi, quiz e esami per valutare l'efficacia dell'apprendimento degli studenti. Inoltre, agli studenti verranno assegnati materiali del corso che riguardano una revisione completa di determinati argomenti di letteratura sulla chimica dei carboidrati per lo sviluppo delle loro capacità di pensiero critico.

Definizioni, quadro normativo relativo a etichettatura, alimenti arricchiti, indicazioni (claims) nutrizionali e salutistici, novel foods e integratori alimentari. Alimenti tra nutrizione e benessere: considerazioni sui macronutrienti. Sostanze bioattive ed approfondimento sui polifenoli: dieta, biodisponibilità ed effetto del processamento tecnologico. Composti bioattivi negli alimenti: - Cereali: cereali integrali e pigmentati (frumento e riso pigmentato), gamma-orizanolo nel riso, beta-glucani nell’orzo, altri bioattivi da cereali (lignani, alchilresorcinoli, .), impatto della decorticazione sulle sostanze bioattive dei cereali, applicazioni pratiche e discussione di casi-studio. - Alimenti nervini: sostanze bioattive negli alimenti nervini, polifenoli nel cacao (bioattività, modificazioni durante la lavorazione del cacao). - Alimenti lipidici: caratteristiche nutrizionali e proprietà salutistiche degli acidi grassi, steroli vegetali, caso studio: olio di canapa - Vegetali ad alto contenuto proteico (leguminose): proteine della soia (bioattività, proprietà tecnologiche e prodotti derivati), proteine di pisello (bioattività, proprietà tecnologiche e prodotti derivati), caso-studio: surrogati della carne; peptidi bioattivi, - Peptidi e molecole azotate di origine animale: peptidi ad attività oppioide, peptidi con azione ipotensiva, creatina, carnitina, taurina. Alghe: caratteristiche generali e peptidi bioattivi.

1. Fondamenti di Tossicologia alimentare Assorbimento di xenobiotici; introduzione al metabolismo umano degli xenobiotici; ruolo del microbiota 2. Fondamenti sulla valutazione della sicurezza. Strategie analitiche; concetti di rischio e pericolo; ALARA, approccio “benchmark dose”, margine di esposizione, soglie di preoccupazione tossicologica, ADI, TDI etc. 3. Micotossine Micotossine “regolate” ed emergenti; fonti di esposizione, meccanismi di azione, strategie di mitigazione 4. Interferenti endocrini Vie di interferenza con i pathways ormonali e casi studio (bisfenolo A, PFAS, diossine e contaminanti organici persistenti) 5. Contaminanti di processo (I) Idrocarburi policiclici aromatici e ammine eterocicliche aromatiche 6. Contaminanti di processo (II) Nitrosammine e acrilamide 7. Componenti naturali negli alimenti con potenziale tossicolologico Cumarine, furocumarine, eugenolo, metil- eugenolo, safrolo, alcaloidi pirrolizidinici e tropanici 8. Problematiche relative agli integratori alimentari Interazioni farmaco-alimento; riso rosso fermentato come caso studio; prodotti a base di CBD.

Allestimento di colture cellulari di linee tumorali in 2D o come sferoidi multicellulari in 3D. Valutazione in vitro della citotossicità di un farmaco. Tecniche di estrazione RNA e proteine per analisi di espressione genica e proteica.

Struttura e proprietà dei composti organici: Introduzione generale al legame chimico. Legame chimico covalente, ionico e covalente polare: proprietà e geometria. Moderne teorie del legame chimico. Formule di struttura di Lewis e cariche formali. Formule di risonanza. Aromaticità. Esercizi di riepilogo Gruppi funzionali, proprietà fisiche e nomenclatura: Rappresentazione delle molecole organiche. Gruppi funzionali. Influenza di gruppi funzionali sulle proprietà fisiche. Acidità e basicità. Interazioni molecolari. Nomenclatura dei composti organici. Esercizi di riepilogo. Isomeria e analisi conformazione e introduzione alla stereochimica: Isomerica: definizione e classificazione. Analisi conformazionale dei composti non ciclici. Analisi conformazionale dei composti ciclici. Rilevanza biologica dell’analisi conformazionale. Analisi configurazionale: alcheni. Chiralità. Cinetica e termodinamica dei processi chimici. Esercizi di riepilogo. Stereochimica: Chiralità e stereogenicità. Descrittori configurazionali. Analisi configurazionale:diastereoisomeria e enantiomeria. Rilevanza biologica di chiralità e stereogenicità. Risoluzione di miscele di diastereoisomeri e di miscele di enantiomeri. Esercizi di riepilogo. Alcani: Reattività: combustione e calori di formazione, alogenazione, reattività e selettività, energie di dissociazione omolitica di legame, postulato di Hammond. Alcheni: Preparazione, stabilità e reattività. Formazione, stabilità e reattività dei carbocationi. Reazioni di eliminazione: disidratazione, deidroalogenazione, dealogenazione. Meccanismi E2, E1, (E1cb: cenni): cinetica, stereochimica, concetti di stereoselettività e stereospecificità, orientamento, reattività. Idrogenazione. Reazioni di addizione elettrofila al doppio legame. Addizione di alogeni; formazione di aloidrine e aloeteri. Idratazione. Addizione di idracidi. Epossidazione. Addizione di ozono ed ozonolisi. Idroborazione-ossidazione. Osmilazione e reazione con permanganato. Dieni e polieni. La regola isoprenica. Reattività dei dieni coniugati. Controllo cinetico e termodinamico di una reazione. Reazione di Diels-Alder. Cenni alla polimerizzazione. Alchini:. Preparazione e reattività. Acidità e uso dei derivati organometallici. Reazioni di addizione (confronto con gli alcheni). Alogenuri alchilici: Preparazione e reattività. Reazione di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1: cinetica e stereochimica. Cenni sui solventi dipolari aprotici. Alcoli: Preparazione e reattività. Ossidazioni cromiche (Jones, CrO3-piridina, PDC, PCC) ossidazione di Swern. Dioli. Degradazione con periodato e permanganato. Trasposizione pinacolinica e assimilabili, meccanismo e stereochimica.Sostituzioni dell’ossidrile con alogeni. Solfonati. Reattivi organometallici di litio, magnesio (Grignard) e rame (cenni): confronto di reattività. Eteri: Preparazione e reattività. Aldeidi e chetoni: Preparazione e reattività al carbonile. Tautomeria cheto-enolica. Reazioni di addizione nucleofila acilica: addizione di composti organometallici, idruri, HCN, alcoli e di derivati dell'ammoniaca. Introduzione del concetto di protezione di un gruppo funzionale. Acetali come gruppi protettivi. Reazione di Wittig. Enoli e ioni enolato. Meccanismo della alogenazione dei chetoni in ambiente acido e basico (reazione aloformio). Condensazione aldolica con cenni stereochimici. Idrocarburi aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts, reazione di clorometilazione. Meccanismo di reazione ed effetto dei sostituenti sulla reattività e l'orientamento. Sostituzioni elettrofile di composti aromatici condensati. Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica. Meccanismi di addizione-eliminazione e di eliminazione-addizione. Acidi carbossilici: Cloruri degli acidi, esteri ed ammidi. Reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Meccanismi di idrolisi acida e alcalina degli esteri. Degradazione di Hofmann delle amidi. Reazione di Hell-Vohlard-Zelinsky. Acidi bicarbossilici; sintesi malonica e acetacetica. Chetoacidi e chetoesteri; condensazione di Claisen e Dieckmann, per la sintesi dei chetoesteri, loro scissione acida ed alcalina e tautomeria cheto-enolica. Reazione di Claisen. Condensazione di Perkin. Ossiacidi. Sintesi di Reformatsky. Condensazione di Mannich. Composti carbonilici -insaturi: preparazione e reattività. Reazione di Michael e anellazione di Robinson. Cenni a nitroderivati. Amine alifatiche ed aromatiche: preparazioni. Reattività: sali ammonici quaternari e degradazione di Hofmann, formazione amidi e solfonamidi, saggio di Hinsberg, reazioni con acido nitroso. Sali di diazonio: meccanismi di formazione e di reazione. Azocomposti, azossi e idrazoderivati. Aldeidi aromatiche: reazioni di formilazione (Gattermann, Gattermann-Koch, Vielsmeier). Fenoli: preparazione. Reattività. Trasposizione di Fries. Reazioni di Kolbe e di Reimer-Tiemann. Chinoni. Cenni sui principali composti organici solforati: mercaptani, tiofenoli, solfuri, solfossidi, solfoni, acidi solfenici, solfinici e solfonici, solfocloruri e solfonamidi. Struttura e proprietà dei composti eteroaromatici (nomenclatura, aromaticità, tautomeria, proprietà acid-base, metallazione) Strategie generali di sintesi di sistemi eterociclici Monografie specifiche di sistemi eterociclici elettroni-ricchi (pirrolo, furano, tiofene, 1,2-azoli ed 1,3-azoli) e loro prodotti di benzo-condensazione) ed elettronpoveri (piridina, ione pirilio e loro prodotti di benzo-condensazione). Cumarine.

- Proteine: gli aminoacidi: caratteristiche chimiche e struttura. Livelli di organizzazione delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria e strutture sopramolecolari. I fattori che determinano la struttura secondaria e terziaria delle proteine. Il processo di folding. Il sistema GroEL:GroES. Esempi di relazione struttura-funzione in proteine: la mioglobina e l'emoglobina e il trasporto di ossigeno. Teoria della co-operatività. - Lipidi: classificazione, struttura e proprietà. - Carboidrati: classificazione; struttura e funzione; glicoproteine. - Enzimi: struttura e classificazione degli enzimi. Coenzimi e cofattori.Teoria della catalisi. Cinetica enzimatica. Inibizione enzimatica. Regolazione dell'attività enzimatica. Esempi di proteine catalitiche. -Aspetti termodinamici del metabolismo: i fosfo-composti ad alto contenuto energetico. L'ATP e le razioni di trasferimento di gruppi fosfato. Le reazioni di ossido riduzione nei sistemi biologici: il NAD(P) e il FAD. - Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi. Fermentazione alcolica e omolattica. Regolazione della glicolisi. Degradazione del glicogeno. Gluconeogenesi. Processi ossidativi: ossidazione del piruvato, ciclo dell'acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido cictrico. Meccanismo catalitico nella piruvato deidrogenasi. - Ossidazioni biologiche: Catena respiratoria: trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. FoF1 ATP sintasi: struttura e meccanismo catalitico. - Metabolismo dei lipidi: trasporto e attivazione. Il processo della beta-ossidazione. Corpi chetonici. Biosintesi di acidi grassi: acido grasso sintasi. Sintesi di colesterolo - Metabolismo degli aminoacidi. Ossidazione degli amminoacidi e ciclo dell’urea. - Metabolismo dei nucleotidi. Sintesi delle basi puriniche. Sintesi delle basi pirimidiniche. Formazione dei deossiribonucleotidi. Degradazione dei nucleotidi.

VETRERIA DI LABORATORIO: uso, manutenzione e schemi tipici di montaggio di apparati standard. TECNICHE DI AGITAZIONE, RISCALDAMENTO, RAFFREDDAMENTO. ANALISI CHIMICA QUALITATIVA: prelievo e omogeneizzazione del campione, analisi preliminari: aspetto, colore, odore, determinazione della natura organica, inorganica, metallorganica mediante prova di calcinazione su coccio; analisi per via secca (saggio alla fiamma e prove di riscaldamento in tubicino). ANALISI CHIMICA QUALITATIVA DI SOSTANZE INORGANICHE: - dissoluzione, misura del pH, eventuale fusione - analisi per via umida: identificazione di cationi e anioni presenti in campioni di farmaci inorganici attraverso reazioni chimiche caratteristiche descritte in Farmacopea, con particolare riferimento ai seguenti cationi (Ammonio, Alluminio, Argento, Bismuto, Calcio, Litio, Magnesio, Potassio, Sodio, Zinco) e anioni (Carbonati, Bicarbonati, Cloruri, Fosfati, Ioduri, Nitrati, Solfati, Borati, Fluoruri, Tiosolfati). ANALISI CHIMICA QUALITATIVA DI SOSTANZE ORGANICHE E METALLORGANICHE: - analisi elementare: Saggio di Lassaigne ricerca azoto, zolfo, alogeni e fosforo - analisi per via secca (saggio alla fiamma per i composti metallorganici) - saggi di solubilità in acqua, solventi organici, basi diluite, acidi diluiti, acido solforico conc. - reazioni di riconoscimento dei principali gruppi funzionali: alcheni, alchini, idrocarburi aromatici, alogenuri alchilici, alcoli, fenoli, eteri, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, alogenuri acilici, anidridi, esteri, ammidi, nitrili, ammine e sali di ammonio, nitro-composti, solfonammidi, amminoacidi, carboidrati -utilizzo della Farmacopea: esempi di riconoscimento di alcuni farmaci organici e metallorganici: acido acetilsalicilico, acido salicilico, bismuto salicilato, clorobutanolo, esilresorcina, glucosio, fruttosio, saccarosio, benzocaina, procaina cloridrato, sulfatiazolo. DETERMINAZIONE DI COSTANTI CHIMICO FISICHE: - Intervallo di fusione. - Potere rotatorio specifico. TECNICHE DI SEPARAZIONE, ISOLAMENTO E PURIFICAZIONE: - FILTRAZIONE: per gravità e sottovuoto, ausiliari di filtrazione, microfiltrazione, centrifugazione, decantazione, metodi di essiccamento. - ESTRAZIONE CON SOLVENTE: principio e scelta del solvente, metodo di estrazione liquido-liquido discontinua con imbuto separatore, lavaggio delle fasi, anidrificazione e concentrazione. Utilizzo di soluzioni acquose acide e soluzioni acquose basiche. Metodo di estrazione liquido-liquido continua: estrattori in continuo per solventi più densi dell’acqua; estrattori in continuo per solventi meno densi dell’acqua. Metodo di estrazione solido-liquido continua: Soxhlet. - CRISTALLIZZAZIONE: principio e procedure. - DISTILLAZIONE: distillazione a pressione ambiente semplice e frazionata; distillazione sotto vuoto semplice e frazionata; distillazione in corrente di vapore. - CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE: metodologia, applicazioni, calcolo dell’Rf, sistemi di rivelazione, TLC bidimensionale, TLC preparativa. SPETTROFOTOMETRIA INFRAROSSA: strumentazione ed applicazioni nell’analisi farmaceutica qualitativa, interpretazione degli spettri IR. SPETTROFOTOMETRIA UV-Visibile: strumentazione ed applicazioni nell’analisi farmaceutica qualitativa. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO: Saggi di calcinazione di farmaci, saggio di Lassaigne e analisi elementare. Identificazione di farmaci inorganici incogniti e conferma dell’identità di farmaci organici e metallorganici secondo Farmacopea Europea. Purificazione di un farmaco presente in una miscela mediante tecnica dell’estrazione con solvente. Identificazione di farmaci attraverso la Spettrofotometria IR e Spettrofotometria UV-Visibile secondo Farmacopea.

MODULO 1: PATOLOGIA CELLULARE (1CFU) Risposte cellulari e tissutali allo stress, cause e meccanismi di danno cellulare, caratteristiche e meccanismi dei diversi di tipi morte cellulare (necrosi, apoptosi, necroptosi, piroptosi, and ferroptosi), processi degenerativi da accumulo. MODULO 2: INFIAMMAZIONE E IMMUNITÀ INNATA. (2 CFU) Meccanismi di riconoscimento dei patogeni: descrizione delle principali famiglie di recettori dell'immunità innata associati alla membrana (recettori per i peptidi formilati, recettori lectinici, recettori scavenger, recettori Toll-like), citosolici (recettori RIG-like, Sensori citosolici di DNA, recettori NOD1/2, famiglia NLRP) e solubili nei liquidi biologici (collectine, pentrassine, ficoline, complemento). Il fattore di trascrizione NF-κB e gli interferoni di tipo I come regolatori chiave della risposta infiammatoria e dello stato anti-virale. Componenti cellulari dell'immunità innata. Le barriere epiteliali come barriere fisiche, chimiche e biologiche. Le cellule dell’immunità innata (cellule natural killer, neutrofili, monociti/macrofagi): origine, attivazione e funzioni effettrici. Gli eventi vascolari e cellulari della risposta infiammatoria acuta: i meccanismi responsabili delle modificazioni del flusso ematico e della permeabilità, le molecole di adesione coinvolte nel reclutamento leucocitario, i mediatori chimici dell’infiammazione di origine plasmatica e cellulare. Tipi morfologici dell’infiammazione acuta locale (infiammazione sierosa, fibrinosa, suppurativa, ulcere) e sistemica (sepsi, SIRS, shock settico). Esiti dell’infiammazione acuta Infiammazione cronica granulomatosa o aspecifica. Riparazione tissutale per rinnovamento e guarigione per cicatrizzazione. Cellule staminali embrionali e dell’adulto. Rigenerazione epatica. Riparo delle ferite cutanee per prima e per seconda intenzione. Anomalie nella riparazione tissutale. Fibrosi MODULO 3: IMMUNITÀ ACQUISITA. (1,5 CFU) Le cellule dendritiche e la presentazione dell’antigene. Il complesso maggiore di istocompatibilità di classe I e II: struttura e funzione. Geni HLA: poligenia e polimorfismo; restrizione dell’MHC. Linfociti T: differenziamento, attivazione e maturazione. Il TCR: struttura, meccanismi di trasduzione del segnale. Sviluppo intratimico: selezione positiva e negativa. Meccanismi di tolleranza centrale e periferica. Linfociti T helper: funzioni e determinazione della scelta differenziativa. Cenni alle cellule linfoidi innate. Linfociti T citotossici: funzione e meccanismi di citotossicità. I linfociti B: differenziamento, attivazione, maturazione. Gli anticorpi: struttura, classi, funzioni. Risposta primaria e secondaria. Vaccini MODULO 4: IMMUNOPATOLOGIA (1 CFU) Reazioni di ipersensibilità di I, II, III e IV tipo. Patologie autoimmuni da autoanticorpi e cellulo-mediate. Tolleranza e rigetto dei trapianti d’organo. Immunodeficienze acquisite. MODULO 5: FISIOPATOLOGIA DEI VASI E DELLA COAGULAZIONE (0,5 CFU) Patogenesi e fattori di rischio dell’aterosclerosi. Meccanismi di generazione e stabilizzazione della placca. Manifestazioni cliniche e complicanze. Malattie emorragiche. Trombosi: patogenesi manifestazioni cliniche. MODULO 6: MALATTIE DEL TRATTO GASTROINTESTINALE E DEI PRINCIPALI ORGANI ANNESSI (1 CFU) Disturbi della motilità (disfagia, malattia da reflusso gastroesofageo, ernia iatale, stenosi pilorica, occlusione intestinale). Gastrite. Malattia ulcerosa peptica: ulcere duodenali e gastriche. Sindromi da malassorbimento. Malattia infiammatoria cronica intestinale e sindrome del colon irritabile. Patologie del fegato, della colecisti e del pancreas MODULO 7: MALATTIE POLMONARI E DELLE BASSE VIE RESPIRATORIE (1 CFU) Malattie polmonari restrittive: l’aspirazione, l’atelettasia, la brochiectasia, la bronchiolite, la fibrosi polmonare, l’edema polmonare e la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS). Malattie polmonari ostruttive: asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Patologia infettiva acuta del tratto respiratorio inferiore: le polmoniti

- Economia del settore farmaceutico. - Mercato farmaceutico: trend globale. - Presentazione del caso-studio: Value Dossier del Farmaco X. Presentazione del lavoro di gruppo. - Processo, costi e risultati della ricerca e sviluppo. Tutela brevettuale. - Valutazione economica dei brevetti: come calcolare il Valore Attuale Netto corretto per il rischio. - Autorizzazione all'Immissione in Commercio. - Accesso al mercato: proposta di valore, mappatura e gestione degli stakeholder. - Prezzi e rimborsabilità dei farmaci soggetti a prescrizione: aspetti teorici e principali tendenze. - Quadro negoziale basato sul valore e managed entry agreement. - Prezzi e rimborsi dei farmaci soggetti a prescrizione in Italia e negli altri 4 maggiori Paesi Europei. - Accesso al mercato a livello regionale e locale: prontuari, azioni sul comportamento prescrittivo, gestione degli acquisti. - Prezzo e rimborsi per i farmaci orfani. - Prezzo e rimborsi per terapie combinate. - Prezzo e rimborso per medicinali per terapie avanzate e medicina di precisione. - Accesso dei pazienti ai farmaci nei Paesi a medio e basso reddito: principali differenze con i Paesi ad alto reddito e discussione del caso della Cina - Organizzazione delle aziende farmaceutiche: focus su Affari Regolatori, Accesso al Mercato, Produzione, Marketing e Vendite - Discussione in classe del Global Value-Dossier del Farmaco X. - Presentazione del lavoro dei gruppo.

FARMACOGNOSIA (5 CFU) • Definizione di droga. Biogenesi di composti farmacologicamente attivi: principali vie biosintetiche. • Fattori genetici ed ecologici che influenzano il contenuto in principi attivi di una droga. • Colture cellulari come metodica di studio delle vie biosintetiche e come fonte di principi attivi. • Preparazione, conservazione, riconoscimento e controllo di qualità, purezza ed attività delle droghe. • Farmaci di origine vegetale usati nelle affezioni del: o Sistema nervoso centrale e periferico: decadimento cognitivo (Ginkgo, Salvia), stimolanti centrali (metilxantine), ansia ed insonnia (valeriana, Kava, lavanda, Melissa, Camomilla e Passiflora) depressione (iperico, zafferano) o Sistema cardio-vascolare: cardiotonici (digossina), aterosclerosi (ginkgo, melograno, ibisco, cumino, lino, berberina,), ipertensione (aglio, biancospino), insufficienza venosa cronica (ippocastano, Centella, Meliloto, Vite rossa, Rusco, Pino marittimo, Amamelide, Mirtillo nero) o Metabolismo: iperlipidemie (Riso rosso fermentato, aglio, carciofo, bergamotto, fieno greco), iperglicemia (Galega, gimnema, cannella, cipolla), sovrappeso e obesità (efedra, arancia amara, quercia marina, garcinia). o Dolore e infiammazione: (cannabis, papavero, artiglio del diavolo, partenio, curcuma, peperoncino, arnica) o Sistema respiratorio: raffreddore influenza (pelargonio, olmaria, adrographis, eucalipto,) tosse (altea, timo, piantaggine, primula, edera) o Sistema gastrointestinale: cavo orale (aloe, malaleuca, propoli), eupeptici (genziana, assenzio, zenzero, peperoncino), carminative (finocchio, cumino, menta), demulcenti (liquirizia, aloe), stipsi (formanti massa, osmotici, antrachinonici, emollienti), diarrea, sindrome colon irritabile (psillio, olio di menta), malattie infiammatorie croniche (boswellia) antispastici (atropina) o Sistema epato-biliare: epatoprotettori (cardo mariano, fillanto), coleretici e colagoghi (carciofo, boldo, tarassaco) o Sistema uro-genitale: ritenzione idrica, infezioni (mirtillo rosso, uva ursina), ipertrofia prostatica benigna (Serenoa Repens, ortica, zucca, epilobio), antisettici vie urinarie (arbutina) o Cute: infiammazione (aloe, camomilla, calendula avena, olio di enotera), lesioni (arnica, centella) o Galattogeni (cardo mariano, galega) o Adattogeni e immunomodulanti: adattogeni (ginseng, eleuterococco, rodiola, schisandra, uncaria, malpighia), immunomostimolanti (echinacea, astragalo, eleuterococco, ginseng, uncaria), immunosopressori o Attività antitumorale (vinca, tasso) FITOTERAPIA (1 CFU) • Le piante medicinali in terapia: a. la Fitoterapia, generalità, cenni storici b. i costituenti chimici delle piante medicinali: eterosidi, flavonoidi, alcaloidi, oli essenziali, tannini, carboidrati c. la variabilità dei principi attivi d. le sostanze vegetali in terapia ed i fitoterapici e. nozioni di Galenica • Le reazioni avverse ai fitoterapici: a. gli oli essenziali l’embriotossicità b. la tossicità acuta c. le reazioni allergiche e le fotosensibilizzazioni d. le interazioni farmacologiche e. la Farmacovigilanza • Fitoterapia clinica: impiego dei fitoterapici in pediatria, geriatria e gravidanza Esempi di fitoterapici utilizzati nelle più comuni patologie

Richiami sulle caratteristiche e sui processi di sintesi e modificazione delle macromolecole biologiche, sfruttabili per la loro purificazione/analisi. La tecnologia del DNA ricombinante applicata all'espressione di proteine ricombinanti. La reazione a catena della polimerasi (PCR): principi, strumentazione, disegno dei primers e impostazione della procedura. Elettroforesi su gel d'agarosio per l'analisi di campioni di DNA: principi, strumentazione ed esempi. I vettori plasmidici di sottoclonaggio: caratteristiche generali. I vettori plasmidici per l'espressione di proteine ricombinanti in batteri. Altri vettori per la creazione di molecole di DNA ricombinante. La trasformazione di batteri competenti. Purificazione di DNA plasmidico da colture batteriche monoclonali. La purificazione di DNA genomico. La produzione di genoteche di cDNA. Le endonucleasi di restrizione: caratteristiche generali ed utilizzo nella tecnologia del DNA ricombinante. La reazione di ligazione. Estrazione di frammenti di DNA da matrici d'agarosio. La mutagenesi sito-specifica basata sull'utilizzo della PCR: principi, esempi ed applicazioni. Il sequenziamento del DNA: il metodo classico di Sanger e sua automazione. Analisi di acidi nucleici mediante tecniche di ibridazione: principi ed applicazioni. Tecniche di marcatura di sonde di DNA. L'espressione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi: l'espressione inducibile di proteine in E. coli. Il sistema d'espressione Baculovirus/cellule d'insetto. Trascrizione e traduzione accoppiate in vitro. Cellule di lievito come sistema d'espressione di proteine ricombinanti. Lavorare con le proteine: regole generali. Metodi di distruzione cellulare (lisi): shock osmotico, stress meccanico, utilizzo di apparati basati su shock di pressione/impatto, ultra-sonicazione, utilizzo di detergenti per la solubilizzazione di campioni biologici; principi, limiti ed applicabilità dei metodi. Centrifugazione di campioni biologici: principi e strumentazione. Frazionamento cellulare mediante centrifugazione differenziale. Metodi di quantificazione delle proteine presenti in un campione. Elettroforesi di proteine: principi e strumentazione. La separazione elettroforetica di proteine mediante SDS-PAGE. L'analisi di proteine mediante IEF (isoelettrofocalizzazione): principi, applicazioni e strumentazione. Elettroforesi 2D: principi e strumentazione. L'elettroforesi in condizioni native e altre tecniche elettroforetiche. Metodi di colorazione "totali" o "gruppo-specifici" di proteine separate mediante elettroforesi. Metodi di immuno-riconoscimento su membrana: il western blot e dot-blot. Saggi immunologici: principi generali. Test ELISA, RIA e saggio immunologico competitivo, con esempi. L'immuno-cromatografia a flusso laterale applicata a dispositivi usa-e-getta. Introduzione alle tecniche di cromatografia liquida (LC) utilizzate nella purificazione di macromolecole biologiche. La cromatografia per affinità: matrici funzionalizzate con ligandi gruppo-specifici e mono-specifici. Approcci cromatografici per l'isolamento di proteine ricombinanti dotate di "etichette"(tag) di purificazione per affinità. La cromatografia a scambio ionico (IEC). La cromatografia per interazione idrofobica (HIC). La cromatografia ad esclusione dimensionale (Size Exclusion Chromatography, SEC); altre applicazioni della SEC: studio di interazioni proteina-proteina e dello stato oligomerico di proteine. Metodi per la concentrazione di proteine in un campione. Considerazioni sulle strategie da adottare per l'allestimento di saggi per la caratterizzazione di enzimi e per il monitoraggio dei passaggi durante una procedura di purificazione di proteine. Lo studio delle interazioni fra macromolecole: un'introduzione. Pull-down e co-immunopurificazione. Il sistema doppio-ibrido di lievito "classico" (2HYS) per la conferma d'interazioni e come approccio di "interaction cloning". Il fenomeno della "risonanza dei plasmoni di superficie" (surface plasmon resonance, SPR) applicata allo studio quantitativo e in tempo reale di interazioni fra macromolecole o proteina/ligando a piccola molecola: principi e strumentazione. L'analisi del fenomeno della FRET nello studio in vitro e in vivo di interazioni fra proteine: principi ed applicazioni.

Chimica Propedeutica. Amminoacidi, Carboidrati, Lipidi: caratteristiche chimiche e nutrizionali. Proteine: definizione, proprietà e differenze. Funzionalità delle proteine; esempi di proteine di interesse alimentare e nutraceutico. Reazioni di Maillard. Mono, oligo e polisaccaridi di interesse alimentare. Vitamine. Sali minerali. Polifenoli. Fibra alimentare e dietetica. Altri componenti minori degli alimenti. Chimica e Tecnologia degli Alimenti Industria, tecnologia alimentare, trasformazione degli alimenti: risanamento e stabilizzazione, trasformazione delle materie prime, impatto delle tecnologie sugli alimenti, Mild Technologies, Minimally Processed Foods. Tecnologie per la produzione di ingredienti/alimenti. Definizioni: alimento, ingrediente, trattamento, normative vigenti. Prodotti ortofrutticoli e sostanze bioattive (esempi). Caratteristiche di composizione degli ortofrutticoli, prodotti di IV gamma, etilene, succhi di frutta, nettari, marmellate e confetture. Legumi, soia e prodotti derivati; bioattività e applicazioni innovative Cereali. Proteine e celiachia. Cereali minori, pseudo-cereali. Farine, semole, pane e pasta, paste speciali; prodotti da forno. Amido, sciroppi da amido. Saccarosio. Miele e prodotti dell'alveare. Composti bioattivi da frutta, verdura e cereali. Alimenti nervini: cacao, caffè, the. Lipidi alimentari: classificazione, produzione, rettificazione, indurimento. Inacidimento e irrancidimento; ossidazione e termo-ossidazione. Margarina, shortenings, olio di oliva e altri oli da frutti e da semi. Latte: composizione, risanamenti, classificazioni. Latte HD, latti arricchiti; latte concentrato e in polvere. Burro. Yogurt, latti fermentati. Formaggio: caseificazione, composizione, stagionatura. Vino: vinificazione, composizione chimica. Birra: maltazione dell’orzo, luppolo, composti minori della birra. Uova; struttura, classificazione e composizione. Ovoprodotti. Carne: classificazione e tipologie. Omogeneizzati e liofilizzati di carni. Conserve e semi-conserve animali. Prodotti ittici: composizione e composti minori. Acqua: componente degli alimenti; acque potabili destinate al consumo umano e acque minerali naturali. Additivi Qualità e sicurezza degli alimenti. Risk Assessment, tossicità, NOAEL, DGA/ADI. Additivi: tecnologia e campo d'impiego, quadro regolatorio. Coloranti: classificazione ed esempi. Edulcoranti: di massa o sostitutivi; edulcoranti intensivi, sintetici e naturali: struttura, proprietà dolcificanti, caratteristiche tecnologiche, tossicità. Miscele sinergiche. Altri Additivi (classificazioni ed esempi): conservanti, antimicrobici, acidificanti, antiossidanti (sintetici e naturali), stabilizzanti, addensanti, gelificanti. emulsionanti Glutammato monosodico, altri additivi. Coadiuvanti tecnologici. Aromi e enzimi alimentari (cenni). Contaminanti e residui Fattori antinutrizionali. Inibitori enzimatici, lectine. Fattori antitiroidei: tiocianati, isotiocianati, glucosinolati della colza. Glucosidi cianogenetici. Saponine. Acido ossalico, acido fitico, antivitamine. Tannini. Favismo. Alcaloidi. Ittiotossine, tossici da funghi. Micotossine. Allergeni alimentari: definizione e classificazione; etichettatura, normativa. Ammine biogene negli alimenti e nei prodotti fermentati. Cheese reaction e avvelenamento sgombroide. Contaminanti “tecnologici” e “da processo”: prodotti di Maillard, composti imidazo-chinolinici (IQ), ammine eterocicliche, D-amminoacidi. Acrilamide e furano. Nitrati e nitriti: metaemoglobinemia, nitrosammine. Contaminazione da metalli pesanti. Residui di pesticidi. Principali classi di insetticidi, erbicidi e fungicidi. Contaminanti ambientali: PCB, alogenoderivati, IPA. Contaminazione da radionuclidi. Cessioni da contenitori e da imballaggio. Bisfenolo A. Interferenti endocrini. Risorse web utili per la gestione del rischio e per la consultazione della normativa consolidate.

Vocabolario: Un’ampia varietà di lessico viene fornita durante il corso a partire dai materiali Cambridge utilizzati. Gli studenti sono tenuti ad ampliare loro vocabolario personale e da acquisire usi linguistici durante il corso. Grammatica: Present tenses, past tenses, present perfect and simple, past perfect, future, adjectives, adverbs, questions, countable and uncountable nouns, modals, pronouns and determiners, the passive, conditionals, the to infinitive and -ing, prepositions, relative clauses, linking words. Ascolto: Estratti audio dai materiali del corso e video di You-tube.

Introduzione ai metodi spettroscopici di analisi. Proprietà della radiazione elettromagnetica. Lo spettro elettromagnetico. Spettroscopia di assorbimento e di emissione. Spettroscopia ultravioletta (UV) - Livelli energetici molecolari. Caratteristiche di uno spettrofotometro UV-Vis. Parametri che caratterizzano uno spettro di assorbimento. Transizioni elettroniche e orbitali molecolari. Principali cromofori. Auxocromi. Regole di Woodward. Legge di Lambert-Beer. Applicazioni della spettroscopia elettronica. Cenni alle spettroscopie di emissione. Spettroscopia infrarossa (IR) - Caratteristiche di uno spettrofotometro IR tradizionale e in trasformata di Fourier (FT-IR). L’oscillatore armonico. Anarmonicità e quantizzazione. Tipi di vibrazioni. Strumentazione e preparazione del campione. Lo spettro infrarosso e le vibrazioni caratteristiche dei gruppi funzionali. Regione delle impronte digitali. Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) - Lo spin nucleare. Teoria della spettroscopia NMR, con particolare riguardo alle tecniche a impulsi in trasformata di Fourier. Rilassamento. Parametri spettrali: chemical shift, struttura fine, integrazione dei segnali. 1H NMR protonico: spettri del primo ordine. Analisi dei sistemi di spin fondamentali. Relazione tra struttura e chemical shift. Simmetria, chiralità e spettro NMR. L’effetto nucleare Overhauser (nOe). 13C NMR: caratteristiche del nucleo di 13C. Spettri disaccoppiati, off-resonance, DEPT e APT. Relazione tra struttura e chemical shift. Cenni alle tecniche bidimensionali fondamentali omo- ed eteronucleari. Spettrometria di massa – Cenni alla strumentazione. Massa chimica ed isotopica. Determinazione della massa molecolare e della formula molecolare. Massa esatta e risoluzione. Scelta del metodo di ionizzazione in relazione alla struttura del composto. Frammentazioni e riarrangiamenti delle principali classi di composti organici. Identificazione della struttura di un composto organico dall’analisi delle caratteristiche spettroscopiche. Illustrazione della determinazione strutturale di una sostanza naturale.

Definizione di Chimica Farmaceutica, Farmacodinamica, Farmacocinetica. Il concetto di recettore. Teoria recettoriale di Langley e di Ehrlich. Definizione di farmacoforo. Teoria recettoriale di Fisher. Agonisti, Agonisti parziali, antagonisti. Agonisti inversi. Antagonismo reversibile, irreversibile, allosterico. Misurare l’effetto di un farmaco. Metodi in vitro, ex vivo, in vivo. Studi di binding e grafico di Scatchard. Curve dose-risposta per agonisti. Concetto di potenza,efficacia e affinità. Teoria recettoriale di Clarke, Ariens e Stephenson. I recettori di riserva. Curve dose-risposta per antagonisti competitivi, non-competititvi. Teoria recettoriale dell’adattamento indotto. Teoria recettoriale del modello a due stadi. Gli enzimi. Catalisi acido-basica e meccanismo nucleofilo. Inibitori reversibili, irreversibili, allosterici. Gruppi funzionali chimici utili per inibizione irreversibile. Inibitori dello stato di transizione (esempi). Inibitori per suicidio (esempi). Equazione di Michaelis-Menten. Equazione di Lineweaver-Burk. Inibitori competitivi, non-competitivi, competitivi, misti. Come i farmaci interagiscono con i recettori. Termodinamica di interazione. Il contributo entalpico ed entropico. Legame ionico. Legame idrogeno. Legame idrogeno intramolecolare. Interazione dipolo-dipolo. Interazione dipolo-dipolo indotto. Legame covalente. Trasferimento di carica. Interazioni π-π e π-catione. Legame alogeno. Interazioni idrofobiche. La chiralità nei farmaci. Tipi di chiralità. Definizioni. Ipotesi dell’attacco a tre punti di Easson e Steadmann. Influenza della chiraliità nelle varie fasi farmacocinetiche (esempi). La regola di Pfeiffer. Analisi eudismica. Uso della chiralità in chimica farmaceutica. Chiral switch. Inversione configurazionale enzimatica, il caso dell’ibuprofen. Quando usare un farmaco chirale. Quando usare un farmaco racemo. Il problema del talidomide. Tecniche di Lead discovery. Me-too compounds. Screening cieco. Gruppi funzionali da evitare. Il problema della promiscuità. Il problema dei latent hits. Prodotti naturali. Amplificazione degli effetti secondari. Fragment-based ligand design. Lead optimization. Pro-drug. Definizione. Pro-drug accidentali. Quando è richiesta una pro-drug. Pro-drug a due stadi, a tre stadi, mutual pro-drug e pro-drug polimeriche. Pro-drug per migliorare la stabilità (esempi). Pro-drug per prevenire il metabolismo del primo passaggio (esempio del bambuterolo). Pro-drug per aumentare la durata d’azione (esempi). Pro-drug per aumentare la solubilità (esempi). Pro-drug per migliorare le caratteristiche organolettiche (esempi). Pro-drug per migliorare l’assorbimento (esempi). Pro-drug per direzionare un farmaco (esempi). Pro-drug per direzionare il farmaco nel SNC (esempi). Pro-drug di alcoli, tioli e acidi. Pro-drug per ammidi, immidi e composti con gruppi NH. Definizione ed esempi di hard e soft drug. Isosteria e bioisosteria. Il concetto di equilavante anellare di Hinsberg. Isosteri di Langmuoir. Isosteri di Grimm. Isosteri di Erlenmeyer. Concetto di bioisostero. Isosteri classici e non classici. Sostituzioni isosteriche monovalenti H-D, H-F, F-OH, NH2-OH, OH-SH. La sintesi letale. Sostituzioni isosteriche bivalenti, trivalenti e tetravalenti. Bioisosteri non-classici di anelli aromatici, esteri, ammidi, acidi carbossilici, fenoli, catecoli, carbonili. Isosteri invertiti. Isosteria carbonio-silicio. Le differenze tra silicio e carbonio. Isosteria C-B e C-Se. Approcci disgiuntivi. Semplificazioni molecolari e semplificazioni sui centri chirali. Approcci congiuntivi. Omologazione. Andamento delle curve della risposta biologica nelle serie omologhe e loro interpretazione. Introduzione di cicli (vedi parte su analoghi rigidi). Omologazione arilica. Introduzione di anelli policiclici. Benzo-cracking ovvero la dissociazione degli anelli. Ristrutturazione dei sistemi ciclici. Introduzione di nuovi gruppi funzionali. Tattiche. Modificare la distribuzione. Aumentare la stabilità metabolica. Sintesi di inibitori irreversibili. Funzionalizzazione degli anelli aromatici. Riposizionamento dei gruppi funzionali. Razionale. Tattiche. Vinilogia. Introduzione, esempi e razionale del metodo. Azaviniloghi. Benzoviniloghi. Limiti. Raddoppiamento molecolare (twin-drugs). Razionale ed esempi. La simmetria come base nella progettazione degli inibitori delle proteasi del virus HIV. Ibridazione molecolare. Idea, limitazioni. Il concetto di ibrido bilanciato. Esempi. Ibridi dall’unione di gruppi farmacoforici di origine naturale. Gli pseudoibridi. Gli analoghi rigidi. Idea, Vantaggi. Individuare la conformazione attiva. Il caso dell’acetilcolina, il caso della dopammina. Stabilizzare una conformazione ad alta energia. Migliorare la selettività. Aumentare la potenza (l’effetto entropico negativo). Stabilizzazione metabolica. Sintesi di agonisti parziali. Individuare sottoclassi recettoriali. Esempi. Svantaggi. Tattiche. Bloccare un legame con anelli; introdurre gruppi funzionali rigidi; bloccanti sterici, formazione di legame H intramolecolare, utilizzare interazioni di legame, il concetto del locking group, il collasso idrofobico. “Template” resistenti al collasso idrofobico. Ciclopropilic strain. Ma se gli analoghi rigidi sono così importanti, perchè la natura continua a sintetizzare composti a catena aperta ? Il concetto di interazione allilica ed interazioni sin-pentano. QSAR (QUANTITATIVE STRUCTURE ACTIVITY RELATIONSHIP) ADMET. COMBINATORIAL CHEMISTRY MOLECULAR MODELLING Utilizzo del computer nel drug discovery. Manipolazione delle strutture chimiche, analisi conformazionale e minimizzazione, parametrizzazione. Utilizzo delle banche dati chimiche e biologiche, concetto di similarità chimica e strutture x-ray. Ligand- e Structure-Based Drug Design. Virtual screening. De novo drug design. 3D-QSAR. Farmacoforo. Docking molecolare, applicazioni e limitazioni. Le proteine. L’importanza della risoluzione della struttura tridimensionale delle proteine. Esempi di purificazione proteica. Cristallografia a raggi X. Spettroscopia NMR. Co-cristallizzazione. Qualità dei dati sperimentali: risoluzione e B-factor. Il Protein Data Bank. Ricerca on-line nel PDB. La struttura di un .pdb. PyMol, funzioni principali del programma. Procedura base per visualizzare un .pdb all’interno del software PyMol.

• Generalità sull’analisi farmaceutica quali-quantitativa: concetto di campione, analita, matrice, sostanze interferenti, tipologie di campioni e finalità delle analisi. Criteri di scelta della tecnica analitica in funzione del campione. • Strategie per la conferma di identità di alcuni farmaci inscritti in Farmacopea Europea: saggi per via umida, solubilità, cromatografia su strato sottile (TLC), polarimetria (aspetti strumentali e operativi della tecnica, potere ottico rotatorio e potere ottico rotatorio specifico, purezza ottica), determinazione del punto di fusione (aspetti sperimentali della tecnica, intervallo di fusione di sostanze pure e in miscela). • Metodi analitici basati sull'assorbimento di luce, spettrofotometria UV-Vis: proprietà di onde elettromagnetiche e cromofori. Aspetti strumentali: sorgenti luminose, selettori di lunghezza d’onda, celle porta campioni e rivelatori. Legge di Beer e sue deviazioni, punto isosbestico, taratura di uno spettrofotometro secondo la Farmacopea Europea. Modalità operative per l’analisi quali-quantitativa (curve di calibrazione). Metodi basati sulla emissione di luce; fotoluminescenza: fluorescenza e fosforescenza, diagramma di Jablonsky. Spettrofluorimetria: aspetti strumentali, legge di Beer applicata alla fluorimetria, misure di fluorescenza (spettri di emissione, eccitazione, a lunghezze d’onda fisse, sincroni). • Generalità su saggi e controlli analitici di principi attivi e formulazioni: peso medio e uniformità di massa, uniformità di contenuto, perdita all’essiccamento, determinazione dell’umidità col metodo di Karl-Fischer. Definizione di impurezze e prodotti di degradazione, principali reazioni di degradazione dei farmaci. • Metodi cromatografici HPLC: generalità, parti costituenti un’apparecchiatura HPLC, tipologie e proprietà delle fasi stazionarie (silice, silici chimicamente modificate e i diversi tipi di selettività), fase mobile (sistema eluente), eluizione in modalità isocratica e a gradiente, controllo del pH della fase mobile mediante uso di tamponi (soppressione ionica e coppia ionica), principali rilevatori (UV-Vis, PDA, FLD, MS, RID, elettrochimico, ELSD, CAD). Analisi quantitativa: standard interno, standard esterno, aggiunte standard. Parametri di valutazione della prestazione del sistema cromatografico: fattore di capacità, selettività, efficienza, piatti teorici, risoluzione, fattore di asimmetria e scodamento, teoria dell’allargamento di banda per la cromatografia liquida. • Generalità sulle tecniche di preparazione del campione per l’analisi farmaceutica: estrazione liquido-liquido (LLE), estrazione liquido-liquido su supporto solido (SLLE), estrazione su fase solida (SPE) e tipi di fasi, altre tecniche. • Studi di stabilità di principi attivi e forme farmaceutiche: finalità degli studi di stabilità a lungo termine e accelerati e loro implementazione secondo le linee guida ICH, saggi e controlli analitici in corso di stabilità, studi di degradazione forzata. • Validazione di procedure analitiche secondo le linee guida ICH. • Risoluzione di esercizi relativi a calcoli dell’analisi farmaceutica: sviluppo di formule di calcolo per la determinazione del titolo del principio attivo in formulazioni farmaceutiche, determinazione del grado di purezza di principi attivi, preparazione di soluzioni tampone. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO PARTE A. Conferma di identità di principi attivi iscritti nella Farmacopea Europea. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO PARTE B. Determinazione del peso medio e dell'uniformità di peso. Determinazione quantitativa UV-Vis del principio attivo (Fe2+) e dell’impurezza (Fe3+) in una formulazione di gluconato ferroso. Determinazione della purezza (titolo di Fe2+) di un lotto di gluconato ferroso principio attivo. Determinazione della perdita all'essicamento mediante bilancia termogravimetrica. Determinazione del pH di una polvere farmaceutica dopo ricostituzione in soluzione acquosa. Determinazione quantitative UV-Vis della troxerutina nel principio attivo. Determinazione dell’acqua residua con il metodo di Karl-Fischer.

Principi di gascromatografia. Gascromatografo: iniettori, colonne, rivelatori. Selettività, efficienza, risoluzione. Equazione di Van Deemter. Indici di ritenzione: indici di Kovats Spazio di testa: statico, dinamico, SPME Principi di spettrometria di massa. Sorgenti: IE, CI, ESI, APCI, Maldi. Analizzatori: magnetico, doppia focalizzazione, quadrupolo, trappola ionica, TOF, risonanza ciclotronica, orbitrap Potere risolvente e risoluzione. Spettrometria di massa tandem. Spettrometria di massa ad alta risoluzione. Spettro di massa. Ione molecolare e ione pseudomolecolare, abbondanza isotopica, frammentazioni. Gas-cromatografia-spettrometria di massa (GC-MS). Definizione del metodo gascromatografico. Definizione del metodo spettrometrico. Acquisizione in Full scan, SIM, MS/MS. Analisi qualitativa. Uso delle banche dati. Analisi quantitativa. Curva di calibrazione. Metodo dello standard interno. Metodo dello standard asterno. Diluizione isotopica Cromatografia liquida-spettrometria di massa (LC-MS). Problematiche di interfacciamento Analisi qualitativa e quantitativa. Definizione del metodo cromatografico. Definizione del metodo spettrometrico Sostanze inquinanti e relativi metodi di analisi. Pesticidi. Insetticidi clorurati, organo fosforati, carbammati. Insetticidi naturali:piretrine e piretro idi. Erbicidi organici a) interferenti con i fattori di crescita della pianta: clorofenossiderivati; b) interferenti con i processi di fotosintesi: derivati triazinici, cloroacetamidi, derivati dell’urea, derivati dipiridilici; c) interferenti la sintesi di aminoacidi aromatici: glifosato; d) interferenti la divisione cellulare: sulfoniluree. Fungicidi inorganici e metallo organici, fungicidi organici: ditiocarbamati, benzimidazoli e difenilici. Repellenti. Dibenzodiossine e dibenzofurani: strutture, fonti di inquinamento, tossicità. Policlporobifenili (PCB): strutture, fonti di inquinamento, tossicità, metodi di eliminazione. Lista POP

1. Principi generali di tossicologia 2. Mutagenesi e cancerogenesi 3. Tossicologia dello sviluppo 4. La tossicologia nello sviluppo dei farmaci 5. Farmacovigilanza e fitovigilanza 6. Classificazione delle reazioni avverse da farmaci 7. Le reazioni allergiche ai farmaci 8. La farmacogenetica 9. Risposte tossiche del fegato 10. Risposte tossiche del rene 11. Risposte tossiche del sistema respiratorio 12. Risposte tossiche del sistema cardiovascolare 13. Principi della tecnica del binding recettoriale: il grafico di Scatchard, la costante di affinità e numero massimo di siti di legame, determinazione di IC50. 14. Principi di farmacocinetica. Singola somministrazione per via endovenosa o per via orale: determinazione dell’emivita plasmatica, della clearance plasmatica e renale, e del volume di distribuzione. Infusione continua: calcolo concentrazione plasmatica allo stato stazionario. Somministrazioni ripetute per via endovenosa ed orale: determinazione della concentrazione plasmatica massima e minima allo stato stazionario.

• Principi di tecnologia farmaceutica. Le forme farmaceutiche: concetto di forma farmaceutica; principi di biofarmaceutica; vie di somministrazione; cenni di preformulazione. • Le polveri: definizione; proprietà fondamentali: forma, dimensioni, metodi per la determinazione delle dimensioni delle polveri (setacci, analisi microscopica, Coulter Counter, sedimentazione, laser light scattering) e distribuzione dimensionale, area superficiale e metodi per la determinazione; proprietà derivate: volume, densità, porosità, adesione, coesione, proprietà di flusso). • Materiali dell’industria farmaceutica. Strumenti di misura, controllo e regolazione. Locali: ventilati, condizionati, deumidificati, sterili. • Operazioni di produzione di forme solide: macinazione. Setacciatura e classificazione. Miscelazione. Compattazione, impasto, granulazione. Essiccamento. • I granulati: formulazione di un granulato; principi base del processo di granulazione a secco e a umido; granulati effervescenti, rivestiti, a rilascio modificato, gastroresistenti; saggi tecnologici sui granulati. • Le compresse: definizione; caratteristiche; classificazione: compresse non rivestite, multistrato, rivestite, effervescenti, masticabili, solubili e dispersibili, orosolubili, sub-linguali, gastroresistenti, a rilascio modificato; eccipienti (diluenti, leganti, lubrificanti, antiaderenti, glidanti, disgreganti, coloranti, aromatizzanti, adsorbenti, eccipienti modulatori del rilascio); esempi di formulazioni di compresse; saggi tecnologici sulle compresse; rivestimento di compresse (confettatura, filmatura, rivestimento a secco). • Le capsule: definizione; capsule dure: eccipienti, preparazione degli involucri e riempimento delle capsule; capsule molli; controlli tecnologici sulle capsule. Processi di produzione di forme farmaceutiche solide. Polveri, bustine, compresse, confetti, capsule dure e molli. • Le soluzioni: proprietà; tensioattivi, tensione interfacciale, HLB; soluzioni farmaceutiche e eccipienti; soluzioni acquose e soluzioni non acquose; sciroppi; controlli; preparazioni estrattive: idrolati, essenze, alcolati, infusi, decotti, tinture, estratti. Acqua: impianti di produzione, di stoccaggio e distribuzione. • Le preparazioni parenterali: classificazione; requisiti; veicoli; contenitori; preparazioni di piccolo volume (SVP) e di grande volume (LVP); nutrizione parenterale; polveri per preparazioni iniettabili. Sterilizzazione: definizione, metodi fisici e chimici; livello di assicurazione di sterilità ed efficacia. • Le preparazioni oftalmiche: definizione; cenni di anatomia e fisiologia dell'occhio; requisiti e caratteristiche delle preparazioni oftalmiche; colliri; preparazioni oftalmiche semisolide; inserti oftalmici; bagni oculari; saggi tecnologici sulle preparazioni oftalmiche. • Operazioni e processi di produzione di forme farmaceutiche liquide non parenterali e parenterali. Forme farmaceutiche liquide estemporanee. Liofilizzazione: principi dell’operazione, apparecchiatura e strumenti di controllo. • Trasferimento di solidi, liquidi ed aeriformi all’interno dello stabilimento farmaceutico

FARMACOLOGIA GENERALE -Definizioni in farmacologia -Classificazione e nomenclatura dei farmaci -Farmaci chimici, biotecnologicio e terapie avanzate -Vie di somministrazione dei farmaci -Farmacocinetica: assorbimento, distribuzione, metabolismo, eliminazione, interazione tra farmaci, farmacogenetica, principali parametri farmacocinetici -Esempi tratti dalla farmacologia, farmacognosia e tossicologia, esemplificativi dei processi farmacocinetici -Farmacodinamica: La curva dose-risposta, indici terapeutici, l’interazione ligando-recettore e la teoria occupazionale (incluse le metodiche di binding e analisi). -Modulazione farmacologica della risposta: agonisti, antagonisti, bloccanti. inibitori, agonisti parziali, agonisti inversi. I principali neurotrasmettitori e loro sistemi -Generalità della sperimentazione pre-clinica e clinica -Risposta individuale ai farmaci -Esempi trattati: sistema colinergico, sistema adrenergico, recettore GABA, anestetici locali FARMACOLOGIA MOLECOLARE Recettori e trasduzione del segnale: Cenni generali (Recettori intra-cellulari e di membrana), controllo della localizzazione e meccanismi di rilascio neurotrasmettitoriale, recettori canale, canali ionici, recettori accoppiati a proteine G, recettori per fattori di crescita e per molecole di adesione cellulare, i principali secondi messaggeri (cAMP, cGMP, calcio, IP3). Modulazione farmacologica della risposta: agonisti, antagonisti, bloccanti. inibitori, agonisti parziali, agonisti inversi Esempi trattati: sistema colinergico, recettore GABA, anestetici locali Il sistema immunitario: popolazioni cellulari immunocompetenti, citochine e recettori, farmaci biotecnologici di pertinenza immunologica Modulazione dell’espressione genica: - Cromatina e sua organizzazione strutturale - Modifiche epigenetiche (Metilazioni, Acetilazioni) - Trascrizione genica - Recettori intracellulari - MicroRNA nella regolazione del programma trascrizionale - Cenni di Terapia Genica Controllo della proliferazione cellulare: - Ciclo cellulare - Apoptosi - Cenni di chemioterapia antineoplastica