Indena: la Tecnologia al servizio della Natura


La visita di Agifar Mantova allo stabilimento Indena si e' resa possibile grazie alla disponibilita' del Dottor Gianfranco Patri, Vice Presidente del Comitato Scientifico dell'Azienda, illustre guida che ci ha fornito un quadro esauriente delle problematiche di lavorazione industriale delle droghe vegetali.
Il Dottor Patri ha inizialmente inquadrato la storia e le caratteristiche dell'azienda Indena, per poi illustrarci i diversi settori di produzione all'interno dello stabilimento.
Indena e' un marchio relativamente recente, che nel 1992 ha sostituito -dopo 75 anni- quello della prestigiosa azienda Inverni della Beffa. Inverni della Beffa e' nota ai farmacisti piu' maturi per la produzione di tinture ed estratti vegetali. Il suo successo e' dovuto all'intensa attivita' di ricerca, di identificazione e dosaggio dei principi attivi di origine vegetale, ed di determinazione della loro stabilita'.
Nel dopoguerra Inverni della Beffa ha cominciato a produrre e commercializzare specialita' medicinali, oltre ai principi attivi per l'industria farmaceutica. L'evoluzione del mercato ha indotto l'azienda ad una prima differenziazione nel 1980, con la creazione di due distinte divisioni: quella Industriale, attinenente la produzione di farmaci finiti, e quella dei Derivati Naturali.
La seconda grande tappa per l'azienda si e' avuta nel 1992, con la scelta di campo: la divisione farmaceutica, giudicata non strategica, e' stata ceduta a Synthelabo. Dalla stessa azienza francese Indena ha acquisito i laboratori di estrazione di principi attivi d'origine vegetale a Tours, implementando la sua capacita' produttiva nello specifico settore.
Oggi Indena fa parte della finanziaria IDB Holding, ma e' rimasta una azienda di proprieta' italiana, nonostante abbia acquisito rilevanza mondiale.
Inverni della Beffa ha sempre creduto nella ricerca. Il lavoro svolto tanti anni fa dai professori Bassigli (chimico), Capra (farmacologo) e Cattorini (botanico), condensato nel loro manuale di fitoterapia che ancora oggi e' di riferimento per i tecnici del settore, ha tracciato le linee guida per lo sviluppo della moderna azienda.

Lo stabilimento Indena e' situato a Settala, occupa circa 400 persone, delle quali oltre 80 si dedicano esclusivamente ad attivita' di ricerca. Alla sede madre di Settala sono collegati oltre 40 centri di ricerca dislocati in tutto il mondo.
Per dare un'idea del personale coinvolto nelle attivita' di studio, basta ricordare che solo per la determinazione delle tecniche di dosaggio dei principi attivi di origine estrattiva sono impegnate piu' di 100 persone.
La prima fase della ricerca e' volta a reperire e studiare piante potenzialmente utili. Queste vengono poi inviate a Settala per uno studio piu' approfondito, prima botanico, poi chimico, infine estrattivo/industriale.
Ogni anno a Settala vengono lavorate 15000 tonnellate di piante secche, a Tours circa 6000 tonnellate. La maggior parte dei derivati per uso cosmetico sono prodotti in quest'ultimo stabilimento.
I prodotto finiti possono essere estratti fluidi, estratti secchi, principi attivi puri isolati allo stato cristallino, talvolta con rese bassissime. Ad esempio, il Taxolo, che e' contenuto nel Taxus pacifica allo 0,001%. Questo significa che le tecniche di estrazione devono essere particolarmente raffinate e precise.
Quali solventi vengono utilizzati per l'estrazione? Il primo pensiero puo' andare all'alcool etilico, che pero' e' costoso e poco selettivo. Il suo utilizzo a livelli industriali e' molto oculato. L'acqua e' un solvente semi-selettivo, pero' presenta rischi perche' induce la proliferazione di microbi, l'attivita' di enzimi, e l'idrolisi di molti principi attivi; inoltre, e' difficile da far evaporare.
Risulta piu' opportuno utilizzare un solvente organico bassobollente, come l'esano.
Come si effettua una estrazione? La prima estrazione, per l'ottenimento del percolato, prevede l'uso di 1 kg droga per 10 kg solvente. Trasferire questo rapporto alle 15000 t di materia prima lavorata in Indena, significherebbe utilizzare 150.000 t di solvente; di fatto pero' il solvente viene riciclato ed il suo impatto sia in termini di tutela ambientale che economici e' notevolmente ridotto.
L'insufflazione vapore e la successiva distillazione permettono il recupero del solvente. Le attivita' di recupero si sono concentrate anche sulla droga esaurita, dalla quale si ottengono cellulosa e sali minerali.
Come abbiamo anticipato, le piante lavorate da Indena provengono da tutto il mondo. Quali problemi comporta l'approvvigionamento? Se si tratta di qualche kg di droga, i problemi non ci sono. Piu' spesso pero' occorrono grandi quantitativi di droga, che comportano un alto rischio di impatto ambientale. Oltretutto, spesso le droghe provengono da Paesi del Terzo Mondo, per i quali le piante sono la principale fonte di ricchezza.
Questi elementi dovrebbero indurre a coltivare le piante il piu' vicino possibile al luogo di lavorazione. C'e' un problema: i botanici e gli agronomi sanno bene che la stessa specie di pianta puo' dare produzioni di estratti molto diversi in funzione di dove cresce. Lo studio della Biodiversita' ha indotto a preferire la coltivazione in loco o in luoghi compatibili. Parallelamente, si sta facendo strada la tendenza a produrre semilavorati concentrati in loco, che vengono successivamente trasferiti agli stabilimenti europei per la lavorazione finale.
La fase delicata dello studio di una droga potenzialmente utile e' l'identificazione dei princi attivi e l'elaborazione della tecnica per ottenere la loro massima concentrazione. Le Tinture Madri e gli Estratti Fluidi hanno poco peso dal punto di vista farmacologico, e risulta difficile riuscire a valutarne e determinarne l'effetto. Inoltre, le preparazioni totali contengono centinaia di principi attivi, per i quali e' difficile la standardizzazione, cioe' l'estrazione che garantisca una loro concentrazione costante.
Questo e' lo scoglio che in passato ha indotto molti farmacologi a preferire il principio attivo chimico, di sintesi, all'estratto vegetale. In questo modo pero' si e' persa una grande risorsa del mondo vegetale, che e' quella di fornire associazioni di principi attivi complessivamente utili.
Spesso e' utile evitare l'estrazione del principio attivo puro, ed in questo caso si sono prese come riferimento famiglie di principi attivi simili (come ad esempio gli antocianosidi del mirtillo).
Un altro problema, proprio della tecnologia dell'estrazione, e' l'eliminazione del solvente, spesso problematica per le caratteristiche di tossicita' del solvente stesso.
L'applicazione metodica della ricerca ha permesso ad Indena di raggiungere traguardi tecnologici vincenti in termini di qualita' del prodotto e di sicurezza di lavorazione.
L'ultimo aspetto del successo di questa azienda e' l'attenzione rivolta al cliente, per il quale possono essere preparati anche prodotti "su misura".

Oggi la produzione di Indena e' cosi' suddivisa:

Come e' evoluta la tecnica di estrazione nel corso degli ultimi decenni? Si puo' dire che e' cresciuta con l'affinamento delle tecniche analitiche. In origine potevano essere studiate droghe con principi attivi contenuti nella misura dello 0,1 - 1%. Oggi siamo avvantaggiati da un progresso in analitica di 2 grandezze decimali: sono estaribili, come abbiamo gia' detto, principi attivi contenuti anche allo 0,001% nella droga.
Le tecniche di analisi routinarie sono la gas cromatografia e la HPLC. Per le attivita' di ricerca vengono utilizzate anche la Risonanza magnetica Nucleare (NMR), e la Spettrometria di Massa.
Il Centro Ricerche Indena si sviluppa su tre piani, il primo e' di servizio, i due successivi sono attrezzati da laboratori completamente indipendenti. Non vengono effettuati in loco i test farmacologici e di sviluppo farmaceutico.

La visita ai laboratori e' stata guidata dal Dottor Giori, responsabile del Controllo di Qualita'.
Il primo controllo di qualita' viene effettuato dal laboratorio botanico, che verifica la qualita' delle droghe in ingresso: verifica della specie e varieta', della qualita', della eventuale presenza di contaminanti (altre droghe, contaminanti chimici, carica batterica).
Una delle funzioni degli analisti e' di seguire la produzione con la analisi degli intermedi. Uno dei piu' gravosi compiti del Controllo Qualita' consiste nel fornire gli elementi utili alla standardizzazione della produzione, cioe' alla redazione di una scheda di lavorazione, validata industrialmente, che stabilisca tutte le procedure da seguire in fase di lavorazione, dalla pianta al prodotto finito. Per inciso, questa standardizzazione e' difficile per la variabilita' della droga di partenza, per fattori non completamente controllabili come la stagionalita' e variazioni di composizione del terreno. E' inoltre fondamentale determinare il Periodo Balsamico, cioe' il momento ideale per raccogliere la pianta con il massimo tenore di principi attivi utili. Per un migliore controllo di questi fattori, Indena controlla direttamente le coltivazioni attraverso suoi tecnici specializzati.
Un'altra funzione degli analisti e' il controllo di qualita' sul prodotto finito. Quale e' il percorso di una nuova droga, dallo studio iniziale alla produzione del derivato finito? Innanzitutto si verifica la acquistabilita' della droga potenzialmente utile: le fonti geografiche, l'effettiva disponibilita'. E' ovvio che non ha senso effettuare studi su una droga che e' comunque irreperibile in quantita' industriale.
Segue lo studio botanico 1, di tipo classico: riconoscimento, individuazione degli inquinanti (infestanti) piu' comuni. Dal punto di vista tecnico, si verifica la perdita di peso all'essicamento.
Lo studio botanico strumentale 2 prevede la determinazione dei titoli della droga con HPLC, e la determinazione del range di variabilita' della droga.
Nella routine di produzione vengono conservati i controcampioni di tutte le partite di droghe in entrata, per avere la storia del prodotto a partire dalla droga.

Approvvigionamento
La tendenza attuale e' la standardizzazione delle fonti della droga ove e' possibile. Questo ha giustificato la creazione di filiali in India e Madagascar per la importazione di materie prime. Un esempio della importanza della varieta' della droga di origine e' rappresentato dal Lycopene, fattore antiossidante, che si ricava dal pomodoro e che valorizza la dieta mediterranea. Pur essendo contenuto in tutte le varieta' di pomodoro, e' stato scelto un unico tipo di pomodoro, di produzione Israeliana, geneticamente modificato.
Una nuova possibilita' per by-passare tutti gli inconvenienti collegati all'approvvigionamento e all'estrazione e' il ricorso a tecniche di coltura in vitro.
La fermentazione, cioe' la coltivazione in brodo di coltura di cellule singole a condizioni controllate, e' ideale per la standardizzazione del prodotto. Si tratta pero' di un processo lungo e costoso. Oggi Indena ha qualche prodotto da fermentazione, che pero' rappresenta una bassa % del totale.

La semi-sintesi
Un altra fase di lavorazione, piu' spesso praticata, e' la semi-sintesi. Un esempio ecclatante e' quello del tio-colchicoside. Si e' approdati al tio-colchicoside per risolvere il problema della tossicita' della colchicina, alcaloide attivo ma tossico del colchico. La semi-sintesi si realizza tramite un batterio, in condizioni controllate di fermentazione. Le ricerche in questo settore sono di pertinenza del reparto di biotecnologia, dotato di fermentatori in scala ridotta (impianti pilota).
Il lavoro di ricerca di base viene effettuato dalle universita' collegate ad Indena, situate in Costa Rica e nei paesi amazzonici.

Il laboratorio di Biotecnologia
E' diviso in due sezioni, una delle quali ad atmosfera controllata. In questo laboratorio vengono condotte le analisi delle fermentazioni sperimentali, dei prodotti intermedi della fermentazione-pilota (per verificare l'assenza di contaminazione dei brodi di coltura), e dei prodotti della fermentazione industriale.
Le fermentazioni sperimentali si effettuano partendo da una qualsiasi parte della pianta, le cui cellule vengono sdifferenziate (formazione del callo) e messe in un adatto brodo di coltura, in una capsula petri. La sdifferenziazione puo' indurre la cellula a produrre meno principi attivi caratteristici della pianta; il risultato ideale si raggiunge quando si ha la migliore crescita cellulare, pur mantenendo una buona concentrazione di metaboliti attivi. Cio' dipende dalla concentrazione di sali, nutrienti e fito-ormoni del brodo di coltura.
In base ai risultati ottenuti con questo primo screening con brodi di coltura diversi, si selezionano i brodi che hanno dato le rese migliori e si sottopongono le colture cellulari a condizioni di crescita piu' spinte, sotto agitazione in beute sterili, in una incubatrice che occupa una sala a luce, umidita' e temperatura controllate.
Le cellule sdifferenziate vivono immerse nella soluzione nutritiva. La produzione dei metaboliti e' intra cellulare, ma in certi casi questi vengono riversati nel liquido extracellullare.
Dai risultati forniti dalle colture in beuta si passa a fermentatori-pilota, in grado di far sviluppare maggiori masse cellulari: i fermentatori sono dotati di agitatori interni per garantire una ossigenazione uniforme.
Il processo di screening e' lungo, e le sue metodiche devono essere messe a punto linea per linea, fino alla elaborazione della metodica di produzione standardizzata.

L'estrazione classica
Per la maggior parte dei prodotti si esegue l'estrazione dalla droga essicata. Per esempio, per l'Ippocastano si parte dalla corteccia. La pianta essiccata viene macinata e l'estrazione avviene con un percolatore. Se consideriamo l'uva, ricca di oligomeri proantocianidolici, si utilizza la tecnica a percolatori in successione. Il solvente esausto, gia' ricco di sostanze estratte, viene fatto scorrere sulla pianta fresca, mentre il solvente fresco, che ha la massima capacita' estrattiva, viene messo a contatto della pianta esausta. Si ottiene l'estratto totale, che viene poi concentrato.
In altri casi si puo' procedere alla concentrazione e purificazione, attraverso la cristallizzazione, l'uso di appropriati solventi, le fasi cromatografiche (resine ad adsorbimento).
Per la separazione della colchicina dal colchico, si effettuano 10 passaggi di estrazione con cristallizzazioni successive.

La produzione industriale
La droga arriva in stabilimento contenuta in svariati contenitori. Viene etichettata, campionata per effettuare il controllo di qualita' e messa in quarantena, in attesa del bollettino di analisi approvato. Fuori della quarantena, la droga intera viene trasportata, tramite canali pressurizzati, nel primo reparto, dove subisce la macinazione per aumentare la superficie di contatto. Segue l'estrazione.
Ad esempio, il cardo mariano passa attraverso due cilindri controrotanti, e successivamente viene inviato ai percolatori con vasca a spicchi, dove riceve il solvente. L'ultimo spicchio della vasca riceve droga esausta e solvente fresco.
Per la Centella l'estrazione avviene sotto pressione, con un agitatore ed un frangiflutti per favorire la desolventizzazione. Successivamente il liquido di estrazione passa nel concentratore, dove si ottiene un concentrato fluido molle. Segue la desolventizzazione parziale, negli appositi essiccatori (posti in zona sterile).
Gli essicatori possono essere a nastro rotante, a vomere, o a pressione. Nella fase finale il solvente e' ridotto a livello di alcune parti per milione.
Per la Diosmina si opera una concentrazione a strato sottile, in una apposita cilindro rotante su asse veticale. La camicia esterna e' riempita con il fluido di riscaldamento. All'interno le pale dell'agitatore scorrono a pochi millimetri dalla parete riscaldata. Per effetto della forza centripeta il solvente leggero sale e viene espulso.
Per il Mirtillo, dopo concentrazione, si effettua la separazione tra zuccheri e antociani. Si utilizzano una Supercentrifuga a cadere e colonne a resina amberlite, in grado separare gli zuccheri dalla fase acquosa zuccherina. Le teste di lavorazione vengono inviate nelle vasche di fermentazione, e solo a fermentazione completata vengono scaricate.
L'attenzione alla qualita' nella produzione non ha escluso il particolare rispetto per l'ambiente. Non ci sono pericolose emissioni di solventi, in massima misura recuperati, e la qualita' delle acque reflue e' costantemente controllata.

In sintesi, la visita all'Indena ha provato come sia compatibile uno sfruttamento razionale e tecnologicamente molto avanzato delle risorse della natura, nel pieno rispetto delle sue regole.
Un grazie particolare al Dottor Patri, Al Dottor Giori ed ai tecnici della Indena che ci hanno illustrato le singole fasi di produzione.

Per l’Agifar Mantova
Dott. Paolo Predella

Mantova, 30 Giugno 1999