ANALISI CHIMICA TOSSICOLOGICA I

• Fornire allo studente le conoscenze teoriche e pratiche dell’analisi chimica tossicologica e le sue applicazioni
• Presentare le principali metodologie di prelievo, manipolazione e preparazione del campione per l'analisi chimica
• Abilità acquisite: conoscenze teorico-pratiche del trattamento del campione per l'analisi chimica; conoscenze teorico-pratiche delle principali tecniche analitiche.

• Lezioni frontali 28 ore
• Esercitazioni di laboratorio 36 ore

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

Superamento e/o una buona conoscenza dei seguenti corsi: chimica generale ed inorganica, fisica, matematica, statistica e informatica.

Frequenza obbligatoria secondo le norme del regolamento didattico del CdS in SFA come riportato nel link: https://www.unict.it/sites/default/files/files/regolamenti%20didattici%2018_19/L%2029%20Scienze%20farmaceutiche%20applicate.pdf

Primo modulo

Principi di Analisi Chimica Tossicologica: metodologia generale. Il metodo analitico, definizione di veleno. Impostazione dell’analisi: analisi generica e mirata. Preparazione del campione.

Principi generali del processo estrattivo: pressione di vapore, solubilità e coefficiente di ripartizione; equilibrio di dissociazione elettrolitica, costante di dissociazione e lo stato di ionizzazione, equilibrio acido-base; uso di standard interni; pretrattamento del campione, omogeneizzazione e eliminazione delle proteine, digestione enzimatica e chimica; Preparazione di tamponi al valore di pH desiderato e uso di questi tamponi nelle estrazioni, applicazione dell’equazione di Henderson-Hasselbalch; soluzioni, uso e preparazione; tipi di solvente e scelta del solvente.

Estrazione di sostanze semivolatili da liquidi:

• Estrazione liquido-liquido: resa di estrazione. Equilibrio di distribuzione, equilibrio di dissociazione elettrolitica, rapporto di fase, numero di fasi di estrazione. Salting out. Tipi di solvente e scelta del solvente. Estrazione di sostanze anfotere. Schema di estrazione sostanza basica. Schema di estrazione sostanze acide e neutre. Meccanismo chimico di separazione di sostanze di natura acida/basica/neutra. Procedura di estrazione dell’aspirina. Procedura di estrazione della caffeina.
• Estrazione in fase solida (SPE): considerazioni generali. Campi di applicazione. Tipi di interazioni con la fase solida. Tipi di fase solida. Tipi di solvente e scelta del solvente. Meccanismo chimico di separazione di sostanze di natura acida/basica/neutra. Pretrattamento del campione. Pretrattamento della fase stazionaria. Applicazione del campione. Fasi di lavaggio. Rimozione e raccolta dei contaminanti. Raccolta dell’analita. Estrazione SPE sostanze acide, basiche e neutre. Estrazione SPE di sostanze di interesse tossicologico.

Estrazione di sostanze semivolatili da solidi:

• Estrazione Soxhlet: principi generali, metodologia e ottimizzazione del processo estrattivo. Applicazioni.
• Estrazione con fluidi supercritici (SFE): principi generali, metodologia e ottimizzazione del processo estrattivo. Applicazioni.

Estrazione di sostanze volatili da solidi e liquidi:

• Estrazione a caldo in vial chiuso (Spazio di testa): principi generali. Equilibrio di distribuzione, coefficiente di ripartizione, rapporto di fase, salting out. Applicazioni.
• Estrazione per microdiffusione: principi generali e applicazioni.

Preparazione del campione per l'analisi dei metalli: metodi principali e applicazioni.

Saggi colorimetrici: introduzione e interpretazione dei saggi colorimetrici, tipologie e metodologie di saggi colorimetrici. Saggi di riconoscimento: Cloruro ferrico, Marquis reagent, Mandelin reagent.

Secondo modulo

Spettroscopia UV – Visibile: principi generali, la radiazione elettromagnetica (Ampiezza, periodo, frequenza, lunghezza d’onda). Cromoforo. Analisi quantitativa, trasmittanza, assorbanza, Legge di Lambert – Beer, effetto batocromico, ipsocromico, ipercromico, ipocromico e auxocromo. Effetto solvente. Strumentazione: Generalità sugli spettrofotometri, la sorgente, il monocromatore, la cella, i rivelatori. Tipi di spettrofotometro: spettrofotometri monoraggio, doppio raggio e a serie di diodi.

Metodi cromatografici: principi generali della cromatografia. Cromatogramma. Velocità di migrazione, tempo morto e tempo di ritenzione, volume morto e volume di ritenzione. Efficienza di una colonna. Il modello dei piatti teorici. Equazione di Van Deemter, diffusione turbolenta, diffusione molecolare longitudinale, trasferimento di massa. Ottimizzazione dell’efficienza. Selettività. Risoluzione. Meccanismi di separazione: adsorbimento, ripartizione, scambio ionico, esclusione

• Cromatografia su strato sottile TLC (Thin-Layer Chromatography): strumentazione ed esecuzione. Fattore di ritenzione. Lastrine e fasi stazionarie. Serie eluotropa e fasi mobili. Visualizzazione della lastrina. Derivatizzazione, Dragendorff reagent. Selettività, capacità, efficienza e risoluzione.
• Cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC): caratteristiche e vantaggi. Altezza equivalente ad un piatto teorico. Cromatografia in fase diretta e in fase inversa. Caratteristiche di una colonna HPLC. La fase mobile e solventi per fase mobile in HPLC. Modificatori per fase mobile, tamponi, acidificatori, reagenti di coppia ionica, modificatori basici. Filtrazione dei solventi e degasaggio. Condizioni operative: eluizione isocratica e a gradiente. Strumentazione HPLC: pompe per HPLC, pompe reciprocanti, iniettore manuali. Tipi di rivelatori per HPLC. Rivelatori UV-Vis, la cella a flusso, rivelatore ad assorbanza UV-Vis a lunghezza d’onda variabile, rivelatore a serie di diodi.

Esperienze di Laboratorio

• Preparazione soluzioni di acidi e basi (HCl, NaOH, H₃PO₄, CH₃COOH, H₂SO₄).
• Preparazione tamponi a uno e due componenti (Tamponi fosfato a diversi valori di pH).
• Saggi colorimetrici di riconoscimento (Mandelin’s test, Saggio Acido solforico, Saggio cloruro ferrico).
• Cromatografia su strato sottile (TLC).
• Estrazione Aspirina da urina (Estrazione liquido-liquido, saggio colorimetrico e TLC).
• Estrazione Imipramina da sangue (Estrazione liquido-liquido, saggio colorimetrico e TLC).
• Estrazione di Difenidramina da sangue (Estrazione in fase solida, saggio colorimetrico e TLC).

• Somenath Mitra, Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Inc. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/0471457817)
• Renato Cozzi, Pierpaolo Protti, Tarcisio Ruaro, Elementi di analisi chimica strumentale, seconda edizione, Zanichelli 2013
• Sabrina Moret, Giorgia Purcaro, Lanfranco S Conte, Il campione per l’analisi chimica, prima edizione, Springer 2014

• Esame scritto ed orale con votazione in trentesimi

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

• Estrazione Liquido-Liquido di tossico organico di natura basica
• Estrazione Liquido-Liquido di tossico organico di natura acida
• Estrazione in fase solida di tossico organico di natura basica
• Estrazione in fase solida di tossico organico di natura acida
• Estrazione di sostanze semivolatili da liquidi
• Estrazione di sostanze volatili da matrici solide e liquide
• Tamponi preparazione e utilizzo
• Soluzioni acquose preparazione e utilizzo
• Legge di Planck
• TLC
• Pompe per HPLC
• Iniettore per HPLC
• HPLC metodologia generale
• Colonne per HPLC
• Flusso e solventi per HPLC
• Eluizione isocratica e a gradiente
• Cromatogramma
• Spettro UV-Vis
• Effetto batocromico
• Effetto ipsocromico
• Effetto ipo e ipercromico
• Coefficiente di estinzione molare
• Legge di lambert-beer
• DAD
• Spettrofotometria UV-Vis strumentazione
• Lastrine per TLC
• Potere eluotropo e conseguente eluizione in TLC
• Cromatografia, considerazioni generali
• Estrazione liquido-liquido
• Estrazione in fase solida
• Parametri che influenzano l'estrazione di sostanze organiche: solubilita', pKa, logP, Coefficiente di ripartizione.
• Estrazione di sostanze anfotere
• Risoluzione e selettivita' in cromatografia
• Equazione di Van Deemter
• Saggi colorimetrici
• Saggio di Marquis
• Saggio di Mandelin
• Saggio del Cloruro Ferrico
• Parametri che influenzano il coefficiente di ripartizione nella estrazione spazio di testa