Progetto Nuovi Materiali
In quindici anni di ricerca accademica, ho acquisito competenze riguardanti la sintesi e la caratterizzazione chimico-fisica di materiali biomimetici, nano strutturati, inorganici e ibridi, inorganici-macromolecolari, ad elevata bioreattività e specificità per il trasporto di farmaci, la crescita cellulare e l’implantologia.
L’esperienza acquisita nella trasformazione chimico-fisica di materiali biologici naturali come legno, fibre vegetali ed eso / endo scheletri di organismi marini, ha permesso la messa a punto, sintesi e caratterizzazione di innovativi scaffolds inorganici biomimetici, biomorfi e biologicamente attivi per l’ingegneria cellulare. Questi biomateriali biomimetici, nanostrutturati, funzionalizzati superficialmente con molecole bioattive, sono stati utilizzati anche per l’implantologia e la preparazione di protesi in grado di interfacciarsi in modo innovativo con i tessuti biologici, stimolandone una specifica risposta cellulare.
A tal riguardo, un approccio innovativo è quello che coinvolge le nano-tecnologie che, in questo campo, offrono la possibilità di costruire scaffolds tridimensionali a partire da building-block di dimensioni nano-metriche. I nano building block, (nanocristalli di apatite, nano fibre di collagene), possono infatti contenere le informazioni necessarie “all’auto-assemblamento” in modo organizzato, per dare origine ad architetture, la cui organizzazione a livello macroscopico è una sorta di propagazione dell’organizzazione strutturale a livello microscopico. Anche le micro-morfologie del materiale e del dispositivo (es. porosità) o la sua nanostruttura superficiale, sembrano essere determinanti alla citofunzionalità e in definitiva alla rigenerazione tissutale.
Illustrazione della crescita della fase HA su una nanoparticella di magnetite: (a) nanoparticella di Fe3O4, preparata durante la prima fase del processo di sintesi; evidenziando la presenza dei gruppi ossidrilici di superficie. (b) Formazione dello strato Ca(OH)2 attorno alla nanoparticella Fe3O4, favorita dall’idrossile gruppi. (c) Formazione dello strato biomimetico HA per reazione di Ca(OH)2 con H3PO4.
L’approccio biomimetico non si esaurisce nella progettazione e sintesi di biomateriali, che in un qualche modo mimano nelle caratteristiche chimico-fisiche i biomateriali biogenici. Tale approccio deve essere inteso anche come fonte di ispirazione, ovvero mimare in laboratorio i processi biologici, per realizzare processi innovativi sintetici, volti alla preparazione di materiali innovativi per qualsiasi applicazione, non necessariamente biomedicale. L’osservazione dei processi biologici, ha permesso di sintetizzare nuovi materiali quali ossidi di ferro, apatite, carbonati, silicati, solfuri di cadmio, che trovano impiego in diversi settori tecnologici d’avanguardia.
