RICERCA ITALIANA     

MATERIALI INNOVATIVI NANOSTRUTTURATI PER APPLICAZIONI CHIMICHE, FISICHE E BIOMEDICHE

Università degli Studi di Perugia

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Gianfranco SAVELLI Università degli Studi di PERUGIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

A. PREMESSA La Scienza che studia i sistemi organizzati nanostrutturati, ha conosciuto negli ultimi anni un eccezionale sviluppo teorico ed applicativo. Oggi sappiamo come le strutture molecolari, mesoscaliche e macroscopiche, rientrino in un comune dominio colloidale, sappiamo inoltre come le forze intermolecolari determinino le proprietà dei sistemi colloidali, e altresì come il bilancio fra i contributi entropici ed entalpici organizzi le entità supramolecolari, e come le proprietà dinamiche e di trasporto influenzino i processi che si manifestano in questi stessi sistemi. Risulta pertanto comprensibile lo sviluppo di una scienza "trasversale", che permetterà in un prossimo futuro la formulazione di una trattazione unitaria per l'interpretazione di svariati fenomeni connessi alla Chimica alla Biologia, alla Scienza dei Materiali, nonché a rilevanti applicazioni tecnologiche, rispondendo in modo adeguato ai più recenti requisiti di salvaguardia ambientale, di sviluppo sostenibile e di processi industriali bio-compatibili. Lo sviluppo delle Scienze Biomediche è sempre stato caratterizzato da un percorso indipendente, come impostazione metodologica, da quello della Fisica e della Chimica. Queste ultime hanno ormai acquisito una maturità tale da poter trasferire contributi conoscitivi significativi per la razionalizzazione di numerosi processi di interesse bio-medico. La scienza delle microinterfasi è l'interfaccia tra le discipline chimiche e fisiche e quelle biologiche, e>>>

Altra formazione

All'interno delle strutture operano assegnisti e dottorandi, inoltre i laboratori spesso ospitano ricercatori di altri paesi che effettuano stages di formazione. Frequentano i laboratori di ricerca numerosi studenti per la preparazione della tesi sperimentale. In relazione all'attività da svolgere nel corso della ricerca proposta, verranno attivati degli assegni di studio per lo sviluppo delle seguenti tematiche: -Sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle metalliche in sistemi supramolecolari anfifilici; -Manipolazione molecolare di solidi lamellari nanostrutturati per applicazioni fotofisiche; -La chimica dell'intercalazione per la costruzione di aggregati nanostrutturati funzionali; -Ibridazione di solidi lamellari con biomolecole per applicazioni -biotecnologiche; -Ottimizzazione delle proprietà biocatalitiche in mezzi nanoparticolati; -Effetto del pH e degli ioni metallici nella reattività di epossidi e nitroeteni in presenza della matrice acquosa. Alcune delle tematiche proposte e di quelle relative allo svolgimento dei dottorati di ricerca, potranno essere svolte, totalmente o parzialmente, presso le seguenti strutture esterne: -Politecnico di Zurigo (Prof. P.Luisi) per ricerche nel settore della veicolazione di farmaci; -Laboratori Sigma -Tau di Pomezia, per la messa punto di liposomi sintetici funzionalizzati; -Università di Bordeaux per svolgere studi sulla caratterizzazione strutturale di matrici gel nanostrutturate.

Piano ricerche

Progetto n.1 Sintesi e caratterizzazione strutturale di sistemi anfifilici e solido-lamellari nanostrutturati Sistemi anfifilici nanostrutturati I anno. In attesa della sintesi di sistemi cationici verranno messi a disposizione dei gruppi del progetto 2, 3 e 5, anfifili precedentemente preparati; verranno sintetizzati e caratterizzati i seguenti anfifili precursori di sistemi nanostrutturati: sali di tetralchil ammonio con diversa idrofobità del gruppo di testa e con spaziatore p-alcossibenzil nella coda idrocarburica; la caratterizzazioni strutturale permetterà di stabilire il tipo di aggregato che si formerà in soluzione. I sistemi verranno messi a disposizione die gruppi delle altre sezioni per svolgere l'attività indicata nei loro progetti. Verrà anche intrapresa la sintesi di anfifili twin-chain che presumibilmente forniranno i precursori di vescicole sintetiche da utilizzare come modelli per iniziare lo studio dei processi di veicolazione di biomolecole e farmaci. II anno. La sintesi e caratterizzazione strutturale verrà estesa ad anfifili di tipo zwitterionico ed in particolare l'attenzione verrà rivolta alla famiglia degli N-ossidi che, in misure preliminari hanno mostrato una notevole tendenza ad associarsi reversibilmente con DNA di tipo plasmidico. III anno. Contemporaneamente ai vari anfifili delle precedenti famiglie verranno anche sintetizzati e caratterizzati anfifili chirali e metallo tensioattivi che verranno utilizzati rispettivamente per il>>>

Ricadute

E' opinione corrente che i materiali nanostrutturati, per le loro peculiari proprietà elettroniche, meccaniche, superficiali, catalitiche, e le relative nanotecnologie offrano nuove e rivoluzionarie opportunità sia per le fondamentali conoscenze sulla materia acquisibili dal loro studio, che per i risvolti industriali che interessano, tra l'altro, l'industria dei polimeri, quella della preparazione di sintoni per la chimica fine, l'industria farmaceutica per l'uso di nanoparticelle biodegradabili per la cessione controllata di farmaci, proteine o per la veicolazione di geni. La natura dei materiali nanostrutturali oggetto del progetto, le variegate competenze dei ricercatori coinvolti, la già esistente interazione con con centri di ricerca industriali lasciano prevedere una ricaduta dei risultati del presente progetto in campo industriale e nel miglioramento della qualità della vita, specialmente per le applicazioni biomediche. Al momento è possibile prevedere ricadute in almeno tre aree: 1) Area chimica e dei materiali. L'utilizzo di fasi nanodisperse, quali, micelle, microemulsioni, vescicole come mezzi di reazione, permette di migliorare i processi sintetici in termini di conversione e selettività e portare allo sviluppo di processi in mezzi di reazione non convenzionali. Il progetto, supportato da una ricerca di chimica di base in grado di elevare il livello culturale della società, avrà quindi significative ricadute di tipo applicativo nell'ambito della sintesi>>>