CHIMICA ANALITICA - ANALISI BIOCHIMICO-CLINICHE

Crediti: 
10
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre

Obiettivi formativi

Uno dei principali obiettivi è quello di far conoscere allo studente le principali metodiche analitiche, e le potenzialità delle moderne tecniche nei vari campi di applicazione, in particolare quello farmaceutico.

Sarà fondamentale la comprensione delle basi teoriche su cui sono fondati i principali sistemi di analisi e i loro principi di funzionamento.
Inoltre lo studente svilupperà la capacità di trattare correttamente i dati secondo le leggi della statistica, in modo da fornire un risultato analitico significativo

Per quanto riguarda le competenze che lo studente acquisirà,
esse comprendono l’applicazione dei fondamenti teorici riguardanti lo sviluppo di metodologie analitiche e la scelta della tecnica idonea alla risoluzione di una problematica analitica, considerandone eventuali vantaggi e svantaggi.
Lo studente dovrà sviluppare la necessaria capacità critica per impostare un protocollo di analisi, a partire dal campionamento, tenendo conto delle possibili fasi di preparazione del campione.
Inoltre si avrà il possesso degli strumenti conoscitivi per l’interpretazione dei dati analitici con l’ausilio di principi di statistica in modo da essere in grado di valutare l’attendibilità dei dati ricavati da una serie di analisi.
Il corso di Analisi Biochimiche Cliniche si propone di fornire le informazioni ed i supporti scientifici per un corretto approccio metodologico che sviluppi conoscenze e le necessarie capacità di comprensione degli argomenti di Biochimica Clinica, specifico per lo studente del CdLS in Farmacia.
Tali conoscenze e capacità saranno messe alla prova per poter essere applicate durante la pratica lavorativa da parte di una figura professionale che si pone all’interfaccia del Sistema Sanitario Nazionale, (tra paziente e strutture sanitarie, dove è necessaria una appropriata abilità comunicativa); inoltre, data la specificità e la complessità dei prodotti diagnostici, dei dispositivi di autoanalisi e dei materiali per la raccolta-prelievo, trattamento e conservazione di campioni biologici, comunemente reperibili in farmacia, il corso è strutturato in modo da fornire i mezzi per integrare in modo autonomo le conoscenze e gestire le situazioni complesse che si presenteranno nello svolgimento della professione.

Prerequisiti

Conoscenza della Chimica Generale
Non sono previste propedeuticità obbligatorie, ma considerando che la Biochimica Clinica è una materia interdisciplinare, è opportuno che lo studente abbia ben presenti i concetti fondamentali di Biologia, Anatomia, Fisiologia, Chimica e Biochimica.

Contenuti dell'insegnamento

Una prima parte del corso riguarda la presentazione del ruolo della chimica analitica, sottolineando l’importanza che la sua applicazione trova in vari settori e in particolare in quello farmaceutico. In questa sezione verranno trattati argomenti quali il campionamento, le tecniche di trattamento di un campione e la teoria degli errori legata all’ottenimento di un dato analitico attendibile.
In una seconda parte sarà mostrata l’applicazione di alcuni concetti di base della chimica generale che lo studente già conosce, passando in rassegna richiami fondamentali di argomenti quali equilibrio chimico, pH, soluzioni tampone, idrolisi salina, titolazioni, solubilità ed elettrochimica. Ciò al fine di fornire le basi per la comprensione dei metodi analitici basati su tali principi, quali analisi volumetrica e gravimetrica.
La terza parte è dedicata alla chimica analitica strumentale per la determinazione qualitativa e quantitativa. I principali argomenti che saranno approfonditi sono i metodi spettrofotometrici e la cromatografia.
Saranno descritte le principali strumentazioni e le potenzialità delle moderne tecniche analitiche focalizzando l’attenzione sulle applicazioni in campo farmaceutico.
Per il secondo modulo:
La prima parte del corso riguarda lo studio dei campioni biologici per conoscerne le caratteristiche e le possibili alterazioni in relazione alla preparazione del soggetto al prelievo come pure alla raccolta, trattamento e conservazione del campione (variabilità pre-analitica).
Successivamente, verranno richiamati i principi base delle metodiche e delle relative strumentazioni impiegate nelle tecniche di dosaggio più frequentemente usate in biochimica clinica: variabili analitiche e post-analitiche che possono influenzare il dato, principi e procedure del controllo di qualità con particolare riferimento alle analisi al di fuori del laboratorio centralizzato (POCT: Point Of Care Testing). Evoluzione della tecnologia POCT – Preparati per test diagnostici.
Nella terza parte del corso si prenderanno in considerazione le diverse situazioni in cui è possibile applicare la tecnologia POCT, con particolare riferimento alle competenze che sono richieste ai professionisti che operano nella farmacia (Dlgs 153/2009): iperglicemie e ipoglicemie, malattia diabetica e complicanze; (auto)monitoraggio della glicemia; dislipidemie, prodotti diagnostici nel monitoraggio dei trigliceridi, colesterolo e lipoproteine nel sangue; automonitoraggio e rischio cardiovascolare. Analisi dell’urina.
Inoltre, si forniranno le basi per comprendere e trattare i più comuni marcatori di funzione e di lesione d’organo: indici di citolisi; enzimologia clinica; parametri di funzionalità cardiaca; parametri di funzionalità epatica e renale; marcatori tumorali; monitoraggio terapeutico dei farmaci e delle sostanze di abuso.

Programma esteso

Il ruolo della Chimica Analitica. Concetto di procedimento analitico e di analisi qualitativa e quantitativa.
Fasi di una tipica analisi quantitativa. Campionamento. Trattamento del campione. Estrazione.
Incertezza associata ad una misura: tipi di errore; sensibilità, accuratezza e precisione. Espressione del dato analitico.
Distribuzione gaussiana. Deviazione standard. Test di significatività. Qualità del dato analitico.

  Concetti generali di base
Unità di misura della concentrazione di soluzioni. Preparazione di soluzioni per pesata e per diluizione. Esercizi di calcolo.
Prodotto ionico dell’acqua. Equilibrio chimico.
Acidi e basi. Calcolo del pH e della concentrazione delle specie presenti all’equilibrio di soluzioni di acidi e di basi forti. Calcolo del pH e della concentrazione delle specie presenti all’equilibrio di soluzioni di acidi e di basi deboli. Acidi poliprotici. Ionizzazione in funzione del pH. 
Idrolisi salina. Calcolo del pH di soluzioni saline.
Soluzioni tampone. Calcolo del pH di soluzioni tampone. Capacità tamponante.
Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità. Tipi di precipitati. Ione a comune. Effetto del pH sulla solubilità.
Potenziale standard, eq di Nernst. Pila, pH-metro

 Analisi Volumetrica
Principi generali. Determinazione del titolo di una soluzione. Definizione di standard primario.
Titolazioni acido-base. Curve di titolazione di acidi forti con basi forti e viceversa. Curva di titolazione di acidi deboli con basi forti e viceversa. Indicatori per titolazioni acido-base.
Titolazioni complessometriche. EDTA.
Titolazioni di ossido-riduzione.
Titolazioni di precipitazione (metodo di Mohr e metodo di Volhard).

Analitica Strumentale

Metodi spettroscopici di analisi
Onde elettromagnetiche. Proprietà. Assorbimento ed emissione. Origine degli spettri, relazione tra struttura elettronica e bande di assorbimento. Campi spettrali di interesse analitico e tipi di transizioni energetiche.
Spettrofotometria UV-visibile. Legge di Lambert-Beer. Limitazioni. Strumentazione. Analisi quantitativa.
Fluorescenza molecolare. Caratteristiche delle sostanze fluorescenti. Derivatizzanti. Strumentazione.
Spettrofotometria molecolare in assorbimento Infrarosso. Origine degli spettri. Bande caratteristiche. Strumentazione.
Spettroscopia atomica. Strumentazione: sorgenti, sistemi di atomizzazione.

Metodi cromatografici di analisi
Introduzione ai metodi cromatografici. Principi. Descrizione generale delle tecniche cromatografiche. Cromatografia liquida. Analisi qualitativa e quantitativa. Meccanismi della separazione. Cromatografia di adsorbimento e ripartizione. Fase diretta e inversa, scambio ionico, esclusione molecolare.
Parametri cromatografici. Equazione di Van Deemter.
Strumentazione per HPLC. Iniettore, colonne, pompe. Rivelatore a indice di rifrazione; ELSD; UV-DAD; a fluorescenza; rivelatori elettrochimici. Eluizione isocratica e a gradiente.
Gascromatografia. Principi. Strumentazione: iniettori, colonne, rivelatori.
Spettrometria di massa e tecniche combinate. Modalità di acquisizione.
Costruzione di una retta di calibrazione. Metodo a standard esterno e interno. Linearità. Limite di rivelazione, limite di quantificazione.
Parte 1. Il laboratorio di chimica clinica: generalità. Le analisi nel laboratorio di chimica clinica. Il campione biologico: preparazione del soggetto, raccolta, trattamento e conservazione (variabilità pre-analitica).
Parte 2. Analisi dei campioni biologici, tecniche di separazione e misura. Principali metodologie biochimiche e principi di valutazione delle molecole di interesse chimico-clinico. Variabili analitiche e post-analitiche che possono influenzare il dato. Il controllo di qualità. Preparati per test diagnostici.
Parte 3. Analisi chimico-cliniche al di fuori del laboratorio centralizzato. (POCT: Point Of Care Testing). Criteri per il decentramento delle analisi

Bibliografia

- Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Ed. Zanichelli
- Skoog, West, Holler, Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica. EdiSES.
- Hage, Carr, Chimica Analitica e Analisi Quantitativa. Ed. Piccin

Presentazioni powerpoint utilizzate a lezione
- Kellerman G. Valori anormali di laboratorio. Mc Graw Hill
- Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. Elsevier Saunders, St.Louis (Missouri)-USA.

Metodi didattici

Per la prima parte del programma le spiegazioni saranno basate su lezioni frontali con l’aiuto della lavagna per la realizzazione di esempi e grafici esplicativi.
Per la parte strumentale durante le lezioni il docente si avvarrà dell’ausilio di proiezione di schemi e fotografie che aiuteranno la descrizione della strumentazione.
Esercitazioni: Verranno proposti esercizi di semplice svolgimento al fine di riprodurre alcune comuni procedure che si possono verificare in un laboratorio per la preparazione di soluzioni ecc.
Altre esercitazioni saranno dedicate a mostrare l’impiego di comuni software dedicati all’elaborazione di dati analitici, ad esempio per la costruzione di rette di calibrazione, grafici, o per il calcolo di risultati mediante utilizzo di alcune nozioni statistiche.
Il modulo di Analisi Biochimico Cliniche si avvale principalmente di lezioni frontali, ma strutturate in modo che ad ogni necessaria illustrazione dei temi fondamentali di Biochimica Clinica seguano simulazioni di situazioni che possono presentarsi durante l’attività professionale, a seconda delle diverse tipologie di attività (rurale, urbana, ospedaliera, laboratorio di analisi).
Compatibilmente con il tempo a disposizione si cercherà di portare lo studente a familiarizzare con le banche dati disponibili per un aggiornamento autonomo sulle tematiche di Medicina di Laboratorio e, possibilmente, portando piccoli gruppi a visitare strutture in cui è operativo un laboratorio di analisi Biochimico Cliniche.

Modalità verifica apprendimento

L’esame prevede una prova scritta e una prova orale. Le domande riguarderanno i principi teorici ma anche l’elaborazione di dati mediante esercizi, e la costruzione di grafici.
L’attenzione del docente, ai fini della valutazione, sarà concentrata sull’aspetto formativo più che su quello descrittivo e informativo, al fine di verificare se lo studente, oltre ad acquisire delle nozioni, ha acquistato consapevolezza dell’utilità di esse per la soluzione di comuni problematiche che si possono incontrare nel lavoro pratico di laboratorio.
Per il giudizio complessivo si può fare riferimento alle seguenti voci: Conoscenza e comprensione della materia: 80%
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 15%
- Abilità comunicative: 5%
Per il modulo di Analisi Biochimico Cliniche è previsto un esame finale orale incentrato sugli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso e di essere in grado di utilizzare i concetti fondamentali di ogni argomento, rispondendo a domande orientate a verificare le abilità di carattere tecnico (criteri che permettono di ottenere un dato di laboratorio attendibile), le conoscenze sui livelli d’indagine e la gestione di situazioni pratiche. In ognuna di queste situazioni verrà verificato il grado di padronanza dell’argomento e su questo criterio si attribuirà il punteggio, utile al voto finale.

Altre informazioni

Il materiale utilizzato per la predisposizione delle attività didattiche (diapositive, testi diversi da quelli di riferimento, fonti diverse accessibili in rete ecc.) è esplicitato nel corso delle lezioni ed è a disposizione su richiesta dello studente.