Studi su animal

Briganti, Barsotti et al., del dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Pisa hanno valutato l’effetto di tre dosaggi di rocuronio somministrato per via endovenosa sulla posizione del globo oculare e sulla respirazione in cani anestetizzati con isofluorano.

Lo studio prevedeva l’arruolamento di trentadue cani anestetizzati per le procedure oftalmiche che sono stati divisi in quattro gruppi, ciascuno composto da otto animali (G1-G4).

Durante le procedure oftalmologiche diagnostiche e chirurgiche, qualsiasi movimento dell’occhio deve essere limitato o assente e il globo dovrebbe trovarsi in posizione centrale; i bloccanti neuromuscolari rilassando completamente i muscoli scheletrici oculari e extraoculari permettono al globo di rimanere in posizione centrale.

G1, G2, G3 hanno ricevuto 0,075, 0,05, 0,03 mg/kg di rocuronio per via endovenosa (EV), rispettivamente; G4 ha ricevuto 0,9% NaCl EV. L'anestesia è stata ottenuta con dexmedetomidina (2,5 mcg/kg EV), metadone (0,1 mg/kg EV), propofol (2 mg/kg EV), e isofluorano in ossigeno. La funzione neuromuscolare è stata valutata con acceleromiografia attraverso la stimolazione del nervo peroneo utilizzando il treno-di-quattro (TOF) e il rapporto TOF (TOFR).

Tutti e tre i dosaggi di rocuronio hanno prodotto l’accentramento del globo oculare. La durata variava rispetto alla dose somministrata. Il gruppo di controllo non ha mai mostrato il globo in posizione centrale.

Non è stata rilevata nessuna differenza significativa, tra i quattro gruppi, nei parametri cardiovascolari e respiratori. Volume minuto e TOFR erano significativamente inferiori nei G1 rispetto ai valori basali.

Gli autori hanno concluso che tutte le dosi di rocuronio hanno provocato globo centralizzazione. La dose più alta ha provocato una depressione respiratoria transitoria e un certo grado di blocco muscolare rilevabile con il TOF. Non sono state rilevate alterazioni dell'attività respiratoria quando è stata utilizzata la dose di 0,05 mg/kg e 0,03 mg/kg.

Tuttavia, è stato rilevato che con il bolo a 0,03 mg/kg la centralizzazione del globo oculare dura poco tempo quindi può essere utilizzato per brevissime procedure oftalmologhe come quelle diagnostiche, ad esempio la elettroretinografia. In conclusione, il dosaggio di 0,05 mg/kg è risultato il migliore (Briganti et al., 2006).

Auer e Mosing hanno valutato il blocco neuromuscolare e gli effetti cronotropi di rocuronio bromuro in ventidue gatti sani di razza mista, anestetizzati per intervento di ovariectomia.

L’anestesia è stata indotta con midazolam, ketamina e butorfanolo. È stata eseguita intubazione tracheale e l’anestesia è stata mantenuta con isofluorano in O2 al 100%.

La funzione neuromuscolare è stata monitorata con acceleromiografia applicata al nervo ulnare stimolato mediante TOF.

L’impiego del rocuronio ha dimostrato che questo è un efficace farmaco non depolarizzante

da utilizzare nel gatto. Ha una rapida insorgenza, una breve durata d'azione e non causa significativi cambiamenti a livello cardiovascolare (Auer & Mosing, 2006).

In uno studio condotto da Martin Flores nel 2003, l’obbiettivo era quello di identificare il dosaggio più basso di rocuronio per prevenire il laringospasmo nei gatti, durante l’intubazione endotracheale.

I bloccanti neuromuscolari sono comunemente utilizzati per facilitare l’intubazione tracheale nelle persone. Nell’uomo impediscono l’insorgenza

65 del laringospasmo riducendo l’incidenza di lesioni traumatiche a carico della laringe (Mencke et al., 2003). Lo svantaggio dell’utilizzo del rocuronio durante l’induzione è la prolungata apnea anche se a suo vantaggio gioca la rapida insorgenza e la breve durata dei suoi effetti.

Otto gatti adulti, di età compresa tra 1-4 anni sono stati inseriti nello studio. Ogni gatto è stato anestetizzato in quattro occasioni, separate da almeno 2 settimane una dall’altra. Ogni volta che l’animale veniva sedato, veniva sottoposto a un diverso dosaggio di rocuronio, rispettivamente: 0,1, 0,2, 0,3 e 0,6 mg/kg, assegnati in ordine casuale.

La premedicazione è stata eseguita con un’iniezione intramuscolare di dexmedetomidina a 10 μg/kg e butorfanolo a 0,1 mg/ kg. Dopo 3 minuti di supplemento di ossigeno attraverso una maschera, l'anestesia è stata indotta con propofol a 2 mg/kg. Da allora in poi, l'anestesia generale è stata mantenuta con un'infusione continua di propofol e dexmedetomidina. La maschera laringea è stata collegata tramite un adattatore a tre vie a un sistema non ri-respiratorio che forniva ossigeno al 100% e i gatti collocati in decubito sternale per permettere un’efficiente respirazione spontanea. La funzione neuromuscolare è stata valutata con acceleromiografia attraverso la stimolazione del nervo peroneo utilizzando il treno-di-quattro (TOF). Un endoscopio ad alta definizione è stato inserito attraverso l’adattatore a tre vie rostrale alla glottide.

Un catetere epidurale, pre-riempito con acqua sterile, è stato inserito attraverso il canale dell'endoscopio e fatto avanzare fino alle cartilagini aritenoidee, con lo scopo di iniettare 0,2 ml di acqua sterile e valutare la risposta della laringe a tale stimolo. Tutto ciò veniva compiuto quando il blocco neuromuscolare era massimo per tale dose (quando l’ampiezza della prima contrazione (T1) del TOF era al suo valore minimo e non diminuiva ulteriormente per tre misure consecutive). È stato valutato che aumentando la dose diminuiva il tempo di inizio e aumentava l’apnea e il tempo di durata del blocco.

Nessun dosaggio ha completamente impedito l’abduzione delle aritenoidi nonostante la totale assenza di risposta alla stimolazione del nervo peroneo mediante TOF.

Con il dosaggio di 0,1 mg/kg il blocco neuromuscolare e l’apnea si è verificato solo in alcuni pazienti; alla dose di 0,2 mg/kg si è verificato il blocco neuromuscolare in tutti i gatti, monitorato sempre tramite TOF sul peroneo, però con la concomitante apnea di circa due minuti. Sia la dose di 0,3 mg/kg e 0,6 mg/kg hanno diminuito il numero e la completezza dei movimenti di abduzione delle aritenoidi in risposta allo stimolo provocato dal getto d’acqua a livello laringeo ma si è verificata anche una lunga apnea che ha portato alla necessità di intubare il paziente.

Gli autori hanno concluso che i muscoli della laringe del gatto sono sostanzialmente più resistenti agli effetti del rocuronio rispetto ai muscoli dell’arto pelvico (Martin Flores & Daniel, 2016).

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3.4 SUGAMMADEX

Le ciclodestrine sono molecole ampiamente diffuse in natura ovunque siano presenti amidi, batteri e condizioni ambientali appropriate; sono costituite da anelli di sei, sette o otto unità di glucopiranosio e sono chiamate rispettivamente alfa, beta e gamma.

Le unità di glucopiranosio sono unite tra loro da legami α a formare una disposizione circolare. Questa conformazione determina una struttura a tronco di cono in cui i gruppi idrossilici sono disposti sul versante esterno, mentre i legami α e gli atomi di carbonio si trovano su quello interno. I gruppi idrossilici conferiscono idrosolubilità̀ alla molecola, mentre i gruppi carbossilici creano una cavità idrofobica.

Questa architettura sterica conferisce alla molecola stessa la caratteristica di carrier idrosolubile, capace di inglobare una molecola lipofila. Il principale beneficio farmacologico che deriva da questa struttura consiste nella capacità di incapsulare farmaci o sostanze liposolubili rendendoli al tempo stesso solubili nei liquidi organici (Welliver, 2009).

In passato le ciclodestrine, considerate sostanze inerti prive di azione farmacologica, sono state utilizzate come eccipienti in diversi preparati farmaceutici. L’elevata solubilizzazione in acqua delle molecole liposolubili e la buona tollerabilità, hanno fatto sì che le ciclodestrine rimpiazzassero progressivamente gli altri solventi organici (per esempio alcool benzilico e glicole-propilene) (MacPherson, 2001).

La potenza delle ciclodestrine varia in relazione alle dimensioni della tasca idrofobica e alle dimensioni della molecola che deve essere legata. Le dimensioni della cavità delle ciclodestrine sono approssimativamente: γ (0,8 nm), β (0,6 nm) e α (0,5 nm) (Welliver, 2007).

Una volta che la molecola lipofila è stata accolta all’interno della ciclodestrina le interazioni elettrostatiche, le interazioni di Van Der Waals, i legami idrofobici e i legami idrogeno contribuiscono alla formazione di uno stabile complesso “host/guest” idrosolubile.

Tra tutte le ciclodestrine, le γ mostrano una maggiore affinità per le molecole di grande calibro, quali i bloccanti neuromuscolari non steroidei perché possiedono una tasca idrofobica più ampia. Successivamente per potersi adattare meglio all’ampia struttura rigida dei miorilassanti steroidei, le γ

ciclodestrine sono state modificate aggiungendo otto catene laterali per ampliare la cavità. Inoltre la presenza di gruppi carbossilici carichi negativamente al termine di queste otto catene laterali aggiunte, esercitando tra loro una forza di repulsione, permettono alla cavità di non collassare e di mantenersi aperta. I gruppi carbossilici negativi presentano anche un secondo vantaggio, favorendo il legame con i gruppi aminici positivi del rocuronio (Bom, 2002; Adam, 2002).

Nel complesso queste modifiche hanno portato alla sintesi del sugammadex, un composto di peso molecolare 2178, altamente idrosolubile e capace di complessare stabilmente con rapporto 1:1 le molecole dei bloccanti neuromuscolari steroidei (rocuronio > vecuronio > pancuronio) (Bom, 2002; Adam, 2002; Tarver, 2002; Cameron, 2002). Il complesso sugammadex-rocuronio ha un altissimo tasso di associazione (costante di associazione 107 M-1) ed un bassissimo tasso di dissociazione: si stima che su 25 milioni di complessi sugammadex- rocuronio solo uno si dissoci (Naguib, 2009).

Il complesso sugammadex-rocuronio non può essere separato facilmente, la chelazione è irreversibile fatto che impedisce la “ricurarizzazione” che invece può avvenire con l’impiego degli anticolinesterasici.

Lo sviluppo delle γ-ciclodestrine modificate era stata incentivato per creare un nuovo solvente del rocuronio in sostituzione del mannitolo fosfato correntemente utilizzato. Tuttavia la scoperta della straordinaria forza e stabilità del complesso sugammadex-rocuronio che veniva a crearsi, spostò l’obiettivo dei ricercatori dalla solubilizzazione del rocuronio alla sua inattivazione.

Nasceva così un nuovo concetto di antagonismo farmacologico nel panorama dei bloccanti neuromuscolari.

Farmacodinamica: fino ad ora le ciclodestrine sono state utilizzate esclusivamente come eccipienti per accrescere l’idrosolubilità e quindi il trasporto nei fluidi biologici di numerosi farmaci. Il sugammadex è il primo farmaco in cui una ciclodestrina rappresenta il principio attivo del farmaco stesso.

69 Il meccanismo d’azione con cui il sugammadex inattiva i miorilassanti steroidei può essere scisso in due componenti: l’incapsulamento diretto della molecola di curaro e il trasferimento del farmaco dalle giunzioni neuromuscolari al compartimento plasmatico. Tale meccanismo d’azione è il solito in tutte le specie.

Nel torrente ematico il sugammadex complessa stabilmente i miorilassanti steroidei con un rapporto 1:1. Il legame delle molecole di curaro nel compartimento plasmatico ne previene la diffusione ai siti recettoriali nicotinici. Inoltre il legame del curaro plasmatico libero al sugammadex crea un gradiente di concentrazione tra sangue e tessuti periferici che favorisce il ritorno dei bloccanti neuromuscolari già legati ai recettori dell’acetilcolina della giunzione neuromuscolare al plasma dove vengono incapsulati dalle molecole di sugammadex rimaste libere (Epemolu, 2003). Questo processo avviene rapidamente e ripristina completamente la funzionalità neuromuscolare.

Il sugammadex esplica esclusivamente un’azione chelante sui curari, senza interferire con i sistemi recettoriali colinergici dell’organismo. Questo rende ragione degli scarsi effetti avversi. L’efficienza dell’antagonismo del blocco neuromuscolare non sembra essere influenzata dall’eliminazione renale del complesso sugammadex-NMBA (Staals, 2011).

La presenza del sugammadex influenza la farmacocinetica del rocuronio: il volume di distribuzione si riduce, la concentrazione plasmatica (AUC) aumenta, così come l’eliminazione renale (Sorgenfrei, 2006) (effetto dose- dipendente) (Gijsenbergh, 2005).

Il sugammadex somministrato in dosi adeguate è in grado di antagonizzare blocchi neuromuscolari di qualsiasi entità (profondi e superficiali) indotti da rocuronio e vecuronio con un completo ripristino di TOF ratio 0,9 entro 3 minuti dalla somministrazione.

Tuttavia in presenza di blocco neuromuscolare profondo, entro pochi minuti da una dose da induzione o a 0 conteggi post-tetanici (PTC), sono necessarie dosi maggiori di sugammadex (8-16 mg/kg) per ottenere ripristino rapido e adeguato della funzione neuromuscolare (Naguib, 2009).

Invece dopo decurarizzazione con la somministrazione di una piccola dose di sugammadex (0,5 mg/kg) 42 minuti dopo il bolo di rocuronio è stata osservata una riduzione temporanea della risposta TOF (Eleveld, 2007). Questi studi sono stati condotti sugli esseri umani ma gli studi condotti sulla farmacodinamica del sugammadex negli animali sono purtroppo ancora scarsi.

La ricurarizzazione, di cui sono riportati in letteratura pochi casi, avviene solo se si utilizzano piccole dosi di sugammadex per antagonizzare il blocco neuromuscolare.

Farmacocinetica: il sugammadex presenta una cinetica lineare quando somministrato in bolo endovenoso alle dosi di 1-16 mg/kg. Dagli studi in vitro condotti su campioni di plasma e sangue intero, è stato visto che il sugammadex non si lega né alle proteine plasmatiche né agli eritrociti. Il sugammadex non viene metabolizzato, ma viene quasi interamente eliminato a livello renale come farmaco immodificato oppure complessato al rocuronio. L’eliminazione attraverso la bile e i gas espirati è trascurabile (0,02%).

I complessi ciclodestrina-rocuronio sono altamente idrofili e quindi sono facilmente escreti per via renale (Epemolu, 2002). La quota maggiore (90%) di una dose di sugammadex viene eliminata entro 24 ore dalla somministrazione (Yang, 2009). L’eliminazione del sugammadex o del complesso sugammadex-rocuronio è significativamente ritardata nei pazienti con severa compromissione della funzione renale, inoltre l’efficacia della dialisi nell’eliminazione dei complessi sugammadex-rocuronio non è stata dimostrata in modo convincente. Nonostante in questi pazienti l’efficacia del sugammadex non sia pregiudicata e il blocco neuromuscolare non si ripresenti (Staals, 2008), tuttavia l’utilizzo di sugammadex non è raccomandato.

Cautela è anche consigliata in caso di pazienti affetti da insufficienza epatica, nonostante il fegato non sia coinvolto nel metabolismo e nel processo di eliminazione del farmaco.

71 Effetti avversi : il sugammadex è un composto biologicamente inerte, sicuro e ben tollerato dall’ organismo. Gli effetti collaterali riportati più frequentemente in umana comprendono: ipotensione, tosse, nausea e vomito, movimenti di un arto o parte del corpo durante l‘intervento, secchezza delle fauci, anosmia e disgeusia e livelli elevati di N- acetilglucosaminidasi nelle urine; oltre a questi sono riportate alterazioni del ritmo cardiaco, piressia, eritema e broncospasmo (Gijsenbergh, 2005). Un modesto allungamento del Q-T fu osservato da alcuni autori, anche se non è stato ancora chiarito del tutto se sia correlato al sugammadex (Dahl, 2007).

Infine risultati di studi comparativi con la neostigmina confermano che il sugammadex non presenta incremento degli effetti avversi rispetto alle tradizionali miscele decurarizzanti (Jones, 2007).

Interazione con altri farmaci: Sono riconosciute due categorie di potenziali interazioni con altri farmaci:

• Interazioni da sequestro: la somministrazione di sugammadex può causare una riduzione dell’efficacia di alcuni medicinali dovuta alla riduzione delle concentrazioni plasmatiche libere. In questo gruppo rientrano le interazioni con le molecole steroidee in genere. È stato stimato che l’interazione tra 4 mg/kg di sugammadex e un progestinico determina una riduzione dell’esposizione al progestinico (34% dell‟AUC). • Interazioni da spiazzamento: la somministrazione di alcuni medicinali dopo sugammadex potrebbe, in linea teorica, spiazzare il rocuronio o il vecuronio dal sugammadex. Ciò potrebbe determinare una ricomparsa del blocco. Interazioni da spiazzamento sono al momento previste soltanto per poche sostanze medicinali come toremifene e acido fusidico. Per quanto concerne il toremifene, che ha una costante di affinità relativamente alta ad elevate concentrazioni plasmatiche, potrebbe verificarsi un qualche spiazzamento di vecuronio o rocuronio dal sugammadex. Il ripristino di un valore di 0,9 del rapporto T4/T1 potrebbe dunque risultare ritardato nei pazienti che hanno ricevuto toremifene lo stesso giorno dell’intervento. Anche l’impiego di acido fusidico nella fase

preoperatoria può determinare un ritardo nel ripristino di un valore di 0,9 del rapporto T4/T1.

3.5 Studi su animali

L’efficacia del sugammadex è stata testata in prima battuta su modelli animali (topo, maiale, gatto e scimmie Rhesus). In studi condotti in vitro, Miller e Bom osservarono in preparati di muscolo di diaframma di topo che il sugammadex riusciva a risolvere per il 90% un blocco neuromuscolare indotto dai bloccanti neuromuscolari amino-steroidei quali rocuronio, vecuronio, pancuronio e rapacuronio (quest’ultimo non più disponibile in commercio). La risoluzione del blocco avveniva più efficacemente per il rocuronio; in subordine rapacuronio, vecuronio e pancuronio.

Gli stessi studi confermarono che il sugammadex non era in grado di antagonizzare i miorilassanti non steroidei (atracurio, cis-atracurio, mivacurio e succinilcolina) (Miller, 2001).

Questi risultati furono successivamente confermati da Mason e Bom in un esperimento in vivo sui maiali. In questo studio i maiali vennero trattati con bloccanti neuromuscolari steroidei e non, fino al raggiungimento di un miorilassamento profondo. Il tempo di recupero spontaneo della funzione neuromuscolare venne confrontato con il tempo di recupero dopo somministrazione di sugammadex 1 mg/kg. Il sugammadex determinava la rapida risoluzione del blocco muscolare con incidenza assente di blocco residuo o di ricurarizzazione, tuttavia non influenzava i tempi di recupero per gli altri curari. In questo studio la somministrazione di sugammadex non determinò rilevanti alterazioni della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa (Mason, 2001).

In un altro interessante studio Hope e i suoi collaboratori valutarono gli effetti di sugammadex su un blocco neuromuscolare indotto e mantenuto da rocuronio allo steady- state, su gatti anestetizzati. Anche in questo caso un blocco profondo venne rapidamente convertito da sugammadex 1 mg/kg, senza effetti negativi su pressione arteriosa e frequenza

73 cardiaca e senza segni di risoluzione incompleta del blocco o ricurarizzazione (Hope, 2001).

Epemolu trovò durante uno studio sui maiali che l’alta affinità tra sugammadex e rocuronio, produceva un gradiente di concentrazione tra rocuronio plasmatico e rocuronio tissutale, tale che le molecole di rocuronio libere, non ancora legate ai recettori della giunzione neuromuscolare, ritornavano nel compartimento centrale (plasma) per essere sequestrate dal sugammadex non ancora saturato. In questo modo il rocuronio è spiazzato dai propri siti recettoriali e la funzione neuromuscolare viene rapidamente ripristinata (Epemolu, 2003).

De Boer analizzò la capacità di altre ciclodestrine modificate (una beta- CD e otto gamma-CD di peso molecolare crescente) di antagonizzare un blocco neuromuscolare indotto da rocuronio allo stesso livello di profondità su una popolazione di scimmie Rhesus. L’efficacia di queste ciclodestrine venne quindi confrontata con la risoluzione determinata da una miscela decurarizzante tradizionale di neostigmina e atropina. I risultati dimostrarono che in modo particolare due ciclodestrine (Org 26148 e Org 25969 o sugammadex) consentivano un ripristino efficace e rapido della funzione neuromuscolare, anche in questo caso senza segni di blocco residuo o ricurarizzazione spontanea ed effetti avversi. Entrambe queste ciclodestrine si dimostrarono estremamente vantaggiose rispetto ad atropina e neostigmina, anche in riguardo all’impatto emodinamico (De Boer, 2006).

In un altro studio sulle scimmie, de Boer valutò la possibilità di utilizzare differenti dosaggi di sugammadex per risolvere un blocco neuromuscolare profondo indotto da rocuronio. Dopo un minuto dalla somministrazione di rocuronio 500 mcg/kg (5 x ED95), vennero somministrati placebo (soluzione salina) o sugammadex a due differenti dosaggi (1 mg/kg e 2,5 mg/kg). I risultati ottenuti mostrarono un’evidente conversione del blocco dopo somministrazione di sugammadex 2,5 mg/kg e una risoluzione parziale con 1 mg/kg rispetto al placebo. Gli autori non segnalarono nessun effetto avverso cardiovascolare (De Boer, 2006).

Una serie di altri studi condotti su animali ha fornito importanti elementi per comprendere meglio in vivo il profilo farmacocinetico di sugammadex.

Epemolu ha dimostrato nei maiali che i complessi sugammadex- rocuronio, grazie alla elevata idrosolubilità, sono escreti rapidamente nelle urine e con funzione dose-dipendente (Epemolu, 2002).

Bom e collaboratori, condussero uno studio per descrivere gli effetti della riduzione della funzionalità renale sulla dinamica del farmaco: l’efficacia di sugammadex non era influenzata dall’interruzione (mediante clampaggio delle arterie renali) della perfusione renale plasmatica (Bom, 2003).

Infine Mason, in un altro studio dimostrò che l’efficacia clinica di sugammadex non veniva inficiata dalle variazioni di pH nei maiali (Mason, 2002).

In letteratura vi sono dei report condotti su scimmie che dimostrano che dopo somministrazione di alte dosi di rocuronio (5 volte la DA90), l’iniezione di 2,5 mg/kg di sugammadex 1 minuto dopo il rocuronio permette di avere una completa inversione in 8 minuti senza segni di ricurarizzazione, mentre l'inversione spontanea avveniva dopo circa 30 minuti. A questa dose non sono stati osservati effetti cardiovascolari (De Boer & Van Egmond, 2006).

Uno studio condotto da Mosing nel 2012 ha valutato nei cani l'uso del sugammadex come agente di inversione del blocco neuromuscolare indotto con rocuronio e vecuronio. Otto cani sono stati anestetizzati con isoflurano e il blocco neuromuscolare è stato indotto con l’utilizzo di rocuronio alla dose di 0,6 mg/kg EV o vecuronio alla dose di 0.6 mg/kg EV e monitorato mediante la stimolazione del nervo peroneo. Dopo cinque minuti dalla somministrazione dei bloccanti neuromuscolari è stato somministrato sugammadex alla dose di 8 mg/kg. Il rapporto TOF tornava a valori di 0,9 entro due minuti con entrambe le molecole. Non sono stati osservati eventi avversi o segni di ricurarizzazione. È stato concluso che sugammadex potrebbe invertire in tempi molto rapidi il blocco neuromuscolare indotto da rocuronio e vecuronio in modo sicuro e rapido nei cani anestetizzati con isoflurano (Mosing, 2012).

Uno studio simile è stato condotto nel 2010 da Bardell sui ponies. Otto cavalli sono stati anestetizzati con isoflurano e il blocco neuromuscolare indotto con rocuronio a 0,6 mg/kg EV e monitorato utilizzando il TOF in

75 tre diversi siti (sul nervo peroneo, radiale e del facciale). Cinque minuti dopo l’utilizzo del bloccante neuromuscolare è stato somministrato il sugammadex alla dose di 4 mg/kg. Non è stata osservata alcuna differenza tra i tre siti muscolari e il ritorno del rapporto TOF a 0,9 è