Descrizione

Dal 2009 si è costituito presso il DCCI un gruppo di ricerca che si occupa della sintesi e della caratterizzazione chimica, dimensionale, morfologica e magnetica di nanoparticelle (NP) magnetiche.
La ricerca del gruppo si è rivolta alla sintesi e alla caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche per applicazioni avanzate: in campo biomedico per bio-imaging e drug delivery, e in catalisi in particolare in reazioni di steam-reforming di etanolo e reazioni di metanazione CO.

NP per applicazioni in campo biomedico

Il principale potenziale utilizzo di nanoparticelle magnetiche (MNPs) in campo medico è focalizzato sul trasporto di farmaci (drug delivery), sulla Risonanza Magnetica (MNPs opportunamente funzionalizzate usate come agenti di contrasto) e sul trattamento di alcuni tipi di tumore tramite riscaldamento localizzato (magnetic hyperthermia). In tutte queste possibili applicazioni le MNPs più utilizzate sono di magnetite (Fe3O4) che presentano elevata tolleranza da parte dellorganismo unita a una buona risposta magnetica.
Sono state quindi sintetizzate NP di magnetite con proprietà superparamagnetiche. Per migliorare la loro stabilità in fluidi aggressivi, sono state ricoperte con un rivestimento di silice intorno al nucleo di magnetite. Questo strato protettivo è anche efficace nella stabilizzazione contro lagglomerazione in quanto permette di ridurre le interazioni dipolo magnetico tra le particelle.
La loro superficie è stata poi funzionalizzata con diverse molecole linker e molecole fluorescenti, dando origine a nanovettori polifunzionali nei quali diversi principi attivi sono stati agganciati alla nanoparticella magnetica. Si è inoltre iniziato, lo studio di due aspetti che sono decisamente di primo piano nel settore drug delivery:

1. lo studio del meccanismo di attacco-rilascio di una molecola organica da una nanoparticella funzionalizzata attraverso tecniche spettroscopiche e magnetiche;
2. lo studio della veicolazione di nanoparticelle magnetiche funzionalizzate attraverso simulazione 2D e comparazione di nanoparticelle con caratteristiche magnetiche diverse sottoposte alle stesse condizioni di lavoro.

La collaborazione con il DIFI (Annalisa Relini, Giulia Rossi), di recente costituzione, è focalizzata sullo studio sperimentale dell'interazione di NPs di oro diversamente funzionalizzate con membrane lipidiche e confronto con simulazioni 3D.

NP per applicazioni catalitiche

È stato studiato il comportamento di NP di nichel e cobalto, sia come singoli metalli che in lega, come catalizzatori per la reazione di Steam Reforming di Etanolo (ESR) e per la reazione di metanazione del CO. Tutti i catalizzatori nanostrutturati sono stati caratterizzati dal punto di vista chimico, dimensionale, morfologica e magnetico.
Infine, sono stati testati come catalizzatore nella reazione ESR confrontando il loro rendimento con quelli di un catalizzatore di riferimento prodotto con un metodo di impregnazione standard. La caratterizzazione ha dimostrato un'attività superiore per il catalizzatore a base NP Co, in grado di raggiungere una conversione del 100%, con resa del 90% di idrogeno a 773K.
E inoltre in corso di studio la possibilità di stabilizzare le NP per mezzo di uno strato inerte protettivo ad esempio di silice porosa, testando la sua influenza sulle prestazioni catalitiche.

I finanziamenti del gruppo sono legati a progetti PRIN ( PRIN NANOMED N°2010FPTBSH) e contratti con aziende e Istituti di Ricerca quali Phase Motion Control S.p.A. (Genova) per nanofluidi piezoelettrici, e Paul Scherrer Institute (Zurigo CH) per caratterizzazione magnetica di nano e micro ferriti semi-hard oltre a diversi Progetti di Ricerca di Ateneo (PRA 2012, PRA 2013).

Sito web

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Responsabile scientifico/Coordinatore

CANEPA Fabio Michele (Chimica e Chimica industriale (DCCI))

Settore ERC del gruppo

• PE3_10 - Nanophysics: nanoelectronics, nanophotonics, nanomagnetism, nanoelectromechanics
• PE4_1 - Physical chemistry
• PE5_6 - New materials: oxides, alloys, composite, organic-inorganic hybrid, nanoparticles

Componenti

Altro Personale

• Gianrico Lamura - Ricercatore CNR - SPIN Unità di Genova