RICERCA ITALIANA     

MATERIALI NANOSTRUTTURATI A POROSITA' CONTROLLATA PER APPLICAZIONI TECNOLOGICHE INNOVATIVE

Università della Calabria

Abstract

A circa dieci anni dalla loro scoperta, i nanomateriali a mesoporosità controllata continuano ad attrarre sempre crescente attenzione soprattutto per la possibilità di progettare materiali mesoporosi ibridi organici/inorganici con innovative proprietà applicative in importanti settori della moderna tecnologia quali, ad esempio, i processi industriali di separazione in fase gassosa, la concentrazione e rimozione di inquinanti dalle acque, l'immobilizzazione di enzimi ed il rilascio controllato dei farmaci, nei quali la ricerca nazionale è notevolmente arretrata rispetto a quella degli altri paesi avanzati.
Una specifica funzionalizzazione dei solidi inorganici a mesoporosità ordinata e controllata attraverso l'innesto di gruppi funzionali organici sulle pareti dei pori della matrice silicica del materiale mesoporoso permette infatti di progettare un'ampia gamma di nuovi materiali ibridi organici/inorganici accoppiando in maniera innovativa le proprietà meccaniche della matrice inorganica con la illimitata versatilità della chimica organica.
Obiettivo del presente progetto di ricerca è quindi quello di studiare sistematicamente la sintesi e le proprietà di nuovi nanomateriali a porosità controllata, opportunamente modificati/funzionalizzati, al fine di valutarne le potenzialità applicative nei settori tecnologici sopra indicati.

At about ten years since their discovery, nanomaterials with controlled mesoporosity continue to attract. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Rosario AIELLO Università della CALABRIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo generale del programma di ricerca è quello di progettare e preparare materiali mesoporosi ibridi organici/inorganici capaci di introdurre un elevato tasso di innovazione in importanti settori applicativi della moderna tecnologia quali i processi industriali di separazione, la concentrazione e rimozione di inquinanti dalle acque, l'immobilizzazione di enzimi ed il rilascio controllato dei farmaci, nei quali purtroppo il divario tra il livello di sviluppo della ricerca nazionale ed internazionale è particolarmente evidente.
Una mirata e specifica funzionalizzazione di solidi inorganici a porosità ordinata e controllata consente infatti di progettare un'ampia varietà di nuovi materiali ibridi organici/inorganici che trovano una naturale collocazione nelle aree non occupate singolarmente dalla chimica inorganica, la chimica dei polimeri, la chimica organica, la biologia, etc., agendo come elemento di congiunzione tra le suddette discipline ed individuando nuovi settori della scienza dei materiali.
L'innesto di gruppi funzionali organici sulle pareti dei pori della matrice silicica del materiale mesoporoso consente infatti di coniugare in maniera innovativa le proprietà meccaniche della matrice inorganica con la straordinaria versatilità della chimica organica con il risultato di poter progettare un'ampia gamma di materiali ibridi ad elevate prestazioni e specificità per nuove e finora non prevedibili applicazioni nei settori più avanzati della chimica host-guest.
Nell'ambito di questo obiettivo generale, data la ancora limitata quantità di conoscenze su questa nuova classe di materiali, è importante definire ed ottimizzare anzitutto l'insieme delle metodologie e delle procedure della sintesi e della successiva modificazione/funzionalizzazione che portano all'ottenimento del materiale ibrido, nonché identificare le tecniche di caratterizzazione più idonee per valutarne le proprietà finalizzate alle potenziali applicazioni.
Una volta preparati e caratterizzati i vari tipi di materiali mesoporosi, opportunamente modificati/funzionalizzati in vista delle potenziali applicazioni nei settori tecnologici più sopra indicati, il progetto si pone l'obiettivo di valutare, in parallelo ed in maniera sistematica, le relative proprietà applicative attraverso una metodologia di indagine interattiva. I risultati sperimentali ottenuti dalle varie U.O. nei vari settori applicativi, opportunamente modellati, saranno infatti valutati collegialmente"in progress" al fine di definire nuovi tipi di modificazione del materiale mesoporoso più efficaci ai fini della specifica applicazione.
Più in particolare nel settore della separazione in fase gas basata su processi di adsorbimento, che è diventata una delle maggiori operazioni unitarie dell'industria chimica e petrolchimica grazie alla sua maggiore efficienza rispetto alle convenzionali tecnologie criogeniche o di assorbimento, il progetto si propone di valutare sistematicamente le proprietà adsorbenti di materiali nanostrutturati, appartenenti alla classe dei mesoporosi M41S (MCM-41 e MSU), opportunamente modificati/funzionalizzati, ai fini del possibile impiego di tali materiali in processi di separazione/purificazione di miscele gassose di interesse industriale, quali olefine/paraffine (con particolare riferimento a miscele etano/etilene e propano/propilene), CO2/CH4, nonché la separazione/rimozione della CO2 dai prodotti della combustione. A tal fine il progetto prevede tre diverse tipologie di indagine basate sullo studio termodinamico, cinetico e dinamico in colonna.
Per quanto attiene al settore della concentrazione e rimozione di inquinanti dalle acque, l'obiettivo del progetto sarà principalmente rivolto ad analiti cationici, anionici, zwitterionici e non ionici, utilizzando materiali mesoporosi caratterizzati da funzionalità contenenti una parte idrofila ed una idrofoba e/o siti accettori o donatori di protoni e specie leganti nei confronti dei metalli pesanti con particolare attenzione ai meccanismi coinvolti nel trattamento degli analiti, caratterizzando i contributi delle diverse componenti: adsorbimento, interazione e scambio ionico. Il progetto prevede a tal fine,sui campioni di materiale mesoporoso sintetizzato e modificato/funzionalizzato, una serie di trattamenti, e verifica della loro efficacia, finalizzati ad ottenere un substrato di composizione definita e caratterizzarne il comportamento nel tempo attraverso esperimenti in batch ed in flusso per definire la selettività e capacità dei materiali ottenuti. Particolare attenzione sarà inoltre rivolta allo studio delle condizioni ottimali per il rilascio delle specie trattenute, per un eventuale loro recupero, e fondamentalmente per valutare l'efficienza e la riproducibilità di comportamento nel tempo ed il riutilizzo dei substrati utilizzati. Ci si attende pertanto, come ricaduta, la produzione di nuovi materiali utilizzabili e commercializzabili sia quali mezzi per il trattenimento e la rimozione specifica (con eventuale recupero) di specie inquinanti, sia come fasi stazionarie, ad elevata selettività, per separazioni analitiche in cromatografia liquida.
Nel settore dell'immobilizzazione di specie biologiche su materiali inorganici, che permette di combinare l'alta selettività della catalisi enzimatica con le proprietà chimiche e meccaniche del supporto solido aprendo nuove prospettive nel campo dei sensori chimici e della biocatalisi, obiettivo del progetto è la valutazione delle possibilità applicative dei materiali mesoporosi opportunamente modificati tipo SBA-15 come supporti per l'immobilizzazione. Le silici mesoporose ordinate, rispetto alle silici commerciali amorfe, offrono infatti interessanti vantaggi legati all'uniformità dei loro pori, le cui dimensioni possono essere controllate e modulate, proprietà questa di fondamentale importanza nei fenomeni controllati da processi di diffusione, come dimostrato dai risultati di studi preliminari sull'immobilizzazione di enzimi che sembrano indicare che una struttura mesoporosa ordinata abbia un effetto stabilizzante sull'attività dell'enzima, anche in condizioni drastiche.
Per quanto attiene al settore del rilascio controllato dei farmaci, obiettivo del progetto è quello di studiare sistematicamente l'impiego di nanomateriali a porosità controllata per la produzione di sistemi DDS (Drug Delivery Systems), che presentano notevoli vantaggi rispetto alla usuale somministrazione a tempi definiti della dose di farmaco prescritta. Tali sistemi permettono infatti la somministrazione ad un tessuto o ad un organo bersaglio, in un preciso istante, della quantità di farmaco necessaria, aumentandone l'efficacia e riducendone gli effetti collaterali. Consentono inoltre di mantenere la concentrazione del farmaco nell'organismo ad un livello predeterminato con variazioni molto contenute della concentrazione.
A tal riguardo, la dimensione dei pori regolare e regolabile, l'elevato volume mesoporoso disponibile unitamente alla natura non-tossica del materiale silicico mesoporoso permettono di prevedere sostanziali vantaggi dell'impiego di questo tipo di materiali nei confronti dei materiali polimerici attualmente impiegati.
Il progetto si propone quindi di studiare sistematicamente le tecniche di impregnazione di vari tipi di farmaci polari ed apolari e la successiva fase di rilascio simulando il percorso compiuto dal sistema matrice mesoporosa-farmaco nell'organismo attraverso la via della somministrazione orale.
Particolare attenzione sarà infine dedicata alla sintesi di profarmaci compositi legando covalentemente ai gruppi silanolici, direttamente o attraverso spaziatori, principi attivi che possono essere rilasciati in particolari condizioni fisiologiche. <<<

Risultati parziali attesi

Sintesi, caratterizzazione e modificazione/funzionalizzazione di materiali nanostrutturati a mesoporosità controllata.
Immobilizzazione di enzimi su materiali mesoporosi.
Caratterizzazione termodinamica delle proprietà adsorbenti di materiali mesoporosi ibridi organici/inorganici.Ulteriore sintesi, caratterizzazione e modificazione/funzionalizzazione di materiali nanostrutturati a mesoporosità controllata.
Impregnazione e rilascio controllato di farmaci.
Ulteriore immobilizzazione di enzimi.
Concentrazione e rimozione di specie inquinanti in fasi liquide.
Caratterizzazione cinetica delle proprietà adsorbenti di materiali mesoporosi ibridi organici/inorganici.Rilascio controllato di farmaci.
Sintesi di profarmaci compositi.
Concentrazione e rimozione di inquinanti in fase liquida. Caratterizzazione dinamica in colonnna delle proprietà adsorbenti per separazioni in fase gassosa.
Valutazione globale delle potenzialità applicative di nanomateriali ibridi a mesoporosità controllata specificamente modificati/funzionalizzati nei processi di separazione in fase gassosa, nella immobilizzazione di enzimi, nella concentrazione e rimozione di inquinanti dalle acque e nel rilascio controllato dei farmaci. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le nanoscienze e le nanotecnologie sono ampiamente riconosciute come lo strumento per ottenere una nuova generazione di materiali e sistemi con proprietà e funzionalità fino ad oggi sconosciute. Negli ultimi anni i nanomateriali sono stati oggetto di grande attenzione ed è sempre più opinione comune che il loro utilizzo possa rappresentare una vera e propria rivoluzione tecnologica quali sono state in passato l'avvento dell'elettronica e, più recentemente, dell'informatica. I nanomateriali sono caratterizzati dall'avere almeno una delle dimensioni inferiore a 100 nm ed un elevato rapporto tra area superficiale e volume. Questo porta, di conseguenza, a materiali nei quali le caratteristiche degli atomi di superficie prevalgono su quelle degli atomi interni.
I materiali nanostrutturati più promettenti dal punto di vista scientifico e tecnologico sono i materiali mesoporosi a base di silice [1-8]. Caratteristica, per questi ultimi, comune a tutti è la distribuzione estremamente ristretta della dimensione dei pori e l'elevata superficie specifica. La loro sintesi è basata sul meccanismo di "self-assembly" di molecole di tensioattivo e specie inorganiche. Tale meccanismo, studiato molto dettagliatamente grazie alle conoscenze sulla chimica-fisica delle fasi colloidali, avviene attraverso un processo sol-gel. Esso implica la transizione da una fase liquida "sol" ad una fase solida "gel". I materiali mesoporosi possono essere preparati con dimensione dei pori variabile tra 2 e 30 nm e tali dimensioni saranno sicuramente incrementate con il progresso della ricerca.
Il processo di sintesi dei materiali mesoporosi prevede la presenza di un templante, che indirizza la formazione della mesofase grazie all'instaurarsi di interazioni di tipo elettrostatico o legame idrogeno. Tensioattivi appartenenti ai sali di ammonio quaternari minimizzano la loro energia organizzandosi in micelle a forma cilindrica. Aggiungendo un precursore della silice, le specie della silice cariche negativamente (I-) condensano e polimerizzano sulla superficie delle micelle cariche positivamente (S+) dando luogo al corrispondente complesso organico-inorganico S+I-. La rimozione del templante organico porta alla formazione del materiale mesoporoso finale che ha preso il nome di MCM-41. I materiali mesoporosi preparati in presenza di tensioattivi neutri hanno usualmente una migliore stabilità. In particolare ossidi polietilenici hanno mostrato indubbi vantaggi rispetto ai tensioattivi ionici in quanto neutri, nontossici e biodegradabili. La formazione della mesofase avviene mediante un meccanismo S°I°, con formazione di legami idrogeno tra la superficie esterna idrofila delle micelle ed i prodotti di condensazione della silice.
La possibilità di "innestare" gruppi funzionali organici sulle pareti dei pori del materiale mesoporoso permette di produrre una nuova classe di materiali ibridi organici/inorganici [9-19]. La sinergia fra le proprietà meccaniche della matrice inorganica e la elevata modularità della chimica organica produce, infatti, materiali ibridi ad alte prestazioni e specificità che aprono nuove prospettive nei settori più avanzati della chimica host-guest [20]. Il grande interesse verso questa area di ricerca è collegato alle nuovi e differenti proprietà che questi materiali nanocompositi possiedono rispetto ai materiali tradizionali ceramici e polimerici. Ad esempio mentre i materiali compositi tradizionali possiedono domini dell'ordine dei millimetri e dei micrometri, molti dei materiali ibridi organici/inorganici hanno una dimensione minima dei componenti o delle fasi tipicamente compresa tra 1-100-nm. A seconda delle proprietà strutturali i materiali ibridi organici/inorganici possono essere distinti in due classi [21]:
- Sistemi ibridi nei quali sono create interazioni come forze di van der Waals, legami idrogeno o elettrostatiche tra le fasi organiche ed inorganiche;
- Sistemi ibridi nei quali entrambe le componenti organiche ed inorganiche sono legate attraverso legami covalenti forti.
Sin dalla invenzione del materiale MCM-41 considerevole attenzione è stata posta sul "tailoring" della composizione chimica per migliorare le loro proprietà elettriche, ottiche o strutturali. Ciò può essere ottenuto sia attraverso "grafting" post-sintesi o attraverso co-condensazione diretta di tetralcossisilani ed uno o più organoalcossisilani attraverso il processo sol-gel [22].
La funzionalizzazione organica della matrice silicica mesoporosa permette un preciso controllo delle proprietà di superficie, modifica le proprietà idrofile/idrofobe, altera l'attività superficiale, protegge la superficie stessa da eventuali attacchi chimici e modifica le proprietà bulk del materiale [20-21, 23-34].
Silici mesoporose funzionalizzate con gruppi tioli hanno mostrato elevate capacità di adsorbimento per metalli pesanti quali Hg2+ e Ag+ in soluzione [23]. Materiali mesoporosi funzionalizzati con gruppi acidi solfonici mostrano alta attività catalitica verso la formazione selettiva di molecole organiche voluminose [24]. Particelle di silica gel porose funzionalizzate con gruppi: alchilici, fenolici amminici, nitro, nitrile, dioli o solfonati hanno avuto forte impatto nel campo della separazione mediante cromatografia HPLC [24]. Sono state sintetizzate resine mesoporose per scambio ionico [22] funzionalizzate con cloruro di N-trimetossisililpropil-N,N,N-trimetillammonio (TSPMC) mediante co-condensazione che hanno mostrato una maggiore efficienza e stabilità rispetto alle resine organiche tradizionali.
La struttura della matrice mesoporosa originale è, generalmente, mantenuta intatta. Il metodo di co-condensazione, anche chiamato di sintesi "one-pot" è oggi il più comune in quanto assicura un migliore controllo della quantità di gruppi organici incorporati nella matrice ed una ricopertura con i gruppi organici uniforme quando sono utilizzate condizioni di sintesi blande [24-30].
La classe di reagenti più utilizzata è quella degli alcossisilani trifunzionali R'Si(OR)3 che offre molti vantaggi in settori della ricerca di base o applicata quali l'ottica, la catalisi, membrane selettive, riconoscimento e "imprinting" molecolare, la sensoristica [20-21, 23-34]. Il gruppo organico R' può avere differenti funzioni e generalmente agisce da modificatore di reticolo [29-30]. In questo caso, il sostituente R' può essere un gruppo organico semplice quale un alchile o un arile. CH3Si(OR)3 è spesso usato per fornire carattere idrofobo ad una matrice silicica o per modificare le sue proprietà meccaniche. I fenilsilossani sono spesso preferiti ai metilsilossani allo scopo di migliorare la stabilità termica, l'indice di rifrazione del materiale funzionalizzato. Inoltre, essi possono anche agire come materiale di partenza prestrutturato che può successivamente subire ulteriori modificazioni [24]. Per esempio, la solfonazione delle silici mesoporose contenenti gruppi fenilici, porta ad ottenere scambiatori ionici solidi con proprietà, quali l'area specifica, la distribuzione dei pori e la stabilità meccanica, migliori rispetto a quella tipica delle resine scambiatrici polimeriche convenzionali. Alchiltrimetossisilani con catene alchiliche di differente lunghezza (CnH2n+1-Si(OMe)3; CnTMS, n=6, 8, 10, 12, 14, 18) formano mesofasi mediante co-idrolisi e policondensazione delle specie CnTMOS e TMOS la cui superficie possiede contemporaneamente natura idrofila grazie alla presenza dei gruppi silanoli e natura idrofoba per la presenza dei gruppi alchilici. Il gruppo R' può anche essere un gruppo funzionale che aggiunge nuove proprietà alla matrice inorganica. Ad esempio R' può essere un cromoforo organico che conferisce proprietà ottiche a materiali ibridi fotonici. Numerosi studi hanno evidenziato come la risposta ottica aumenta sensibilmente quando la funzione organica è legata covalentemente alla matrice inorganica piuttosto che impregnata nei pori della matrice stessa [33]. Gruppi organici polimerizzabili R' possono essere introdotti tramite alcossidi trifunzionali R'Si(OR)3. Essi possono agire come formatori di reticolo per ottenere, quindi, una matrice organica all'interno della struttura silicica con il risultato che possono essere introdotte molte funzioni polimeriche (gruppi vinilici, epossidici, metacrilato) [22a, 34]. La polimerizzazione dei gruppi R' viene indotta mediante un trattamento di cura termico o fotochimico prima o dopo la reazione sol-gel.
Una delle caratteristiche principale dei solidi mesoporosi modificati/funzionalizzati e non, riguarda le proprietà delle fasi fluide confinate. L'effetto dovuto alla presenza di una matrice porosa è sostanzialmente un effetto di concentrazione. Ciò significa che una fase densa si forma ad una pressione parziale molto più bassa in un sistema poroso rispetto ad un sistema aperto. In un grande intervallo di pressioni parziali, la concentrazione di un componente molecolare passa da circa 100 g/m3 in fase gas a circa 1.000.000 g/m3 all'interno di un sistema poroso. Questo effetto di concentrazione è alla base dell'utilizzo di adsorbenti quali le zeoliti, la silice o i carboni attivi in molti processi industriali di separazione e catalisi [35].
Tale caratteristica può quindi essere sfruttata per ottenere tre diversi tipi di effetti finalizzati a:
1. Separare miscele allo stato gassoso;
2. Impregnare una o più molecole, ad esempio di interesse farmacologico, che successivamente possano essere rilasciate nell'ambiente programmato;
3. Immobilizzare enzimi per processi biocatalitici;
4. Rimuovere specie organiche ed inorganiche da una miscela liquida.
Tutte le caratteristiche sopra riportate trovano applicazioni tecnologiche che, per motivi diversi, possono essere migliorate, sia riguardo all'efficienza, che all'impatto ambientale.
1. La distillazione rappresenta, ad oggi, il più diffuso processo industriale di separazione [36]. La richiesta di energia di tali processi costituisce una aliquota assolutamente non trascurabile del fabbisogno energetico mondiale. Importanti distillazioni industriali sono infatti condotte in condizioni estreme a causa della vicinanza tra i punti di ebollizione dei componenti la miscela. Tra le classi di separazioni gassose più problematiche - e pertanto costose - in ambito chimico e petrolchimico, vi sono quelle olefine/paraffine, dieni/olefine, aromatici/alifatici, CO/N2 e CO2/CH4. Negli ultimi anni una serie di tecniche alternative sono state oggetto di studio [37]. Tra queste, quella che ha trovato la maggior diffusione è la separazione di gas con tecnologia basata sull'adsorbimento, ormai diventata una tra le principali operazioni unitarie nel settore chimico, grazie soprattutto ad una più elevata efficienza rispetto alle separazioni criogeniche o di assorbimento[38-40]. Peraltro tale tecnologia è ancora lontana dall'essere "matura", e la possibilità di estendere i suoi campi di applicazione e di migliorarne l'efficienza sono elevate, soprattutto in un contesto nel quale una migliore conoscenza dei fenomeni fisici ed un progresso nella tecnologia dei materiali sono strettamente connessi. Negli ultimi anni, comunque, sono stati compiuti considerevoli sforzi nel ridurre il divario tra teoria ed applicazioni pratiche. I progressi più importanti in questo campo sono stati raggiunti grazie allo sviluppo di nuovi approcci teorici formulati su scala molecolare mediante metodi di simulazione computazionale o nuove tecniche che studiano le interazioni sugli strati superficiali e sulle regioni interfacciali. Inoltre, durante gli ultimi 20 anni sono state sviluppate nuove classi di solidi adsorbenti, quali fibre di carbonio attivate [41-42] setacci molecolari in carbonio (fullereni ed eterofullereni) [43-45], zeoliti e silici mesoporose [1-8].
2. Durante gli ultimi decenni sono stati compiuti notevoli progressi nella tecnologia del rilascio controllato di farmaci con l'intento di superare le limitazioni dovuto all'uso di forme di dosaggio convenzionali quali le frequenti somministrazioni,la tossicità e gli effetti collaterali. Con questo obiettivo,i sistemi a rilascio controllato di farmaci (Drug Delivery Systems-DDS) mostrano interessanti proprietà essendo in grado di modificare l'adsorbimento e/o la distribuzione e/o l'eliminazione di un farmaco e, quindi, di modificare il profilo farmacocinetico del principio attivo. I vantaggi dovuti all'uso di un sistema DDS sono considerevoli: tali sistemi sono potenzialmente in grado, ad esempio, di mantenere i livelli terapeutici del farmaco per lunghi periodi di tempo prevenendo l'insorgenza di picchi di concentrazione di farmaco potenzialmente tossici, di ridurre la quantità di farmaco ed il numero di somministrazioni e di proteggere il farmaco contro degradazioni chimiche o enzimatiche. Con un sistema DDS oltre a migliorare l'efficacia terapeutica di un farmaco è anche possibile la somministrazione di un principio attivo caratterizzato da elevati effetti collaterali o tossici. Attualmente i sistemi a rilascio controllato di farmaci sono basati esclusivamente su materiali polimerici. Dal momento che questi ultimi sono direttamente in contatto con l'ambiente biologico in cui sono iniettati, impiantati o inseriti, la loro tossicità, biocompatibilità ed immunogenicità sono fattori critici. Le silici mesoporose sono state studiate come potenziali matrici per realizzare sistemi di tipo DDSs. In particolare è stato valutato il comportamento nei confronti di farmaci antinfiammatori non-steroidei mediante una procedura di confinamento basata sia sull'adsorbimento sulla superficie della silice tal quale [46,47] che sull'ancoraggio chimico sulla silice modificata [48].
3. Materiali chimicamente inerti, ottenuti mediante tecniche sol-gel, che presentino trascurabili effetti di swelling, elevata area superficiale e diametri dei pori omogenei e controllabili sono candidati ideali nella realizzazione di matrici da impiegare come ospiti nelle immobilizzazioni di biomolecole. L'importanza di tale applicazione è evidenziata dal fatto che molti bioprocessi commerciali avvengono grazie a catalizzatori immobilizzati e che l'economia del processo richiede un ripetuto utilizzo di biocatalizzatori. Una vasta gamma di tecniche di immobilizzazione sono già state applicate; tra queste si possono citare l'adsorbimento su supporti solidi, l'ancoraggio mediante legami covalenti e l'intrappolamento in materiali polimerici. In generale, le tecniche di adsorbimento sono facili da effettuare ma il legame tra enzima e supporto è piuttosto debole. Inoltre, il grado di stabilizzazione dei biocatalizzatori è maggiore quando essi vengono immobilizzati utilizzando tecniche alternative all'adsorbimento sopra citate. D'altra parte, le tecniche di ancoraggio mediante legame covalente sono impegnative e richiedono procedure con numerosi passaggi. I materiali mesoporosi ordinati di tipo MCM-41 sia come silici idrossilate, che modificati mediante molecole organiche, sembrano essere particolarmente adatti all'inclusione di ospiti ad elevato peso molecolare come enzimi e proteine [49,50]
4. La contaminazione di effluenti liquidi da parte di metalli pesanti rappresenta una non trascurabile minaccia alla salute del genere umano. Il miglioramento delle proprietà adsorbenti di materiali da utilizzare per la rimozione di ioni metallici tossici è uno degli obiettivi primari nell'ambito delle politiche ecologiche ed ambientali. Le silici mesoporose funzionalizzate possono essere impiegate nella rimozione di metalli pesanti da acque di scarico. Liu et al hanno utilizzato il 3-mercaptopropiltrimetossisilano come modificante ricoprendo fino al 76% della superficie della silice [23]. Inoltre lo stesso reagente è stato innestato su un supporto di silice mesoporosa in condizioni differenti [23]. Questi materiali hanno mostrato alta affinità nei confronti del mercurio. Inoltre la rimozione selettiva di Pb2+, Ag+, Cd2+ e Cu2+, è stata effettuata in presenza di ioni Ba2+, Zn2+, Na+ o NO3- [51]. <<<