Materiali polimerici ecosostenibili per impieghi nel campo del packaging
Tale linea di ricerca consiste nella sintesi e caratterizzazione di nuovi polimeri, copolimeri e miscele con proprietà chimico/fisiche ad-hoc per l'applicazione prevista, studiando anche le correlazioni tra struttura chimica e proprietà. Tenendo presente che nella maggior parte dei casi un omopolimero da solo non riesce a soddisfare tutti i requisiti richiesti per una specifica applicazione, al fine di migliorarne le proprietà non soddisfacenti senza alterarne quelle già buone, si può procedere mediante copolimerizzazione o miscelazione, sia fisica che reattiva. Tali approcci consentono, infatti, di modulare le proprietà funzionali del materiale finale agendo sul tipo, quantità relativa, distribuzione delle unità comonomeriche oppure, nel caso delle miscele fisiche, variando gli omopolimeri di partenza e la composizione della miscela.
Per quanto riguarda il settore del packaging, in particolare quello alimentare, sono necessarie proprietà meccaniche idonee a seconda che l'imballaggio sia rigido o flessibile, oltre a proprietà barriera ai gas e all'umidità particolarmente elevate. Inoltre, in un'ottica di elevata sostenibilità e minimizzazione degli sprechi, si preferiscono materiali ottenibili a partire scarti (come quelli agroalimentari), al fine di rivalorizzare i rifiuti provenienti da alcune filiere. In aggiunta, in merito al fine vita di tali materiali, essi dovranno essere facilmente riciclabili oppure biodegradabili, in condizioni enzimatiche o in compost. Infine, verranno preferiti i monomateriali, in alternativa ai film multistrato particolarmente difficili da riciclare.
Materiali polimerici per applicazioni biomedicali
Un altro settore di particolare importanza per la società odierna è quello biomedicale, in tutte le sue accezioni. In particolare, questa linea di ricerca prevede lo studio di sistemi polimerici per due specifiche applicazioni, quali l'ingegneria tissutale ed il rilascio controllato di farmaci. Occorre tenere presente, che i materiali coinvolti in applicazioni biomediche devono risultare facilmente sterilizzabili ed essere biocompatibili, in modo da non innescare risposte immunitarie sull'organismo.
Per quanto riguarda l'ingegneria tissutale, essa si ripropone di ricreare in vitro, tessuti artificiali con le idonee caratteristiche meccaniche e funzionali, che potranno poi essere impiantati per svolgere la loro funzione all’interno del corpo. In questo modo, è possibile superare i limiti dei trattamenti convenzionali come i trapianti (problemi di disponibilità di donatori, di rigetto e terapie farmacologiche immunosoppressive) e la farmacologia (che serve ad alleviare i sintomi ma non si rivela risolutiva). I materiali polimerici vengono impiegati per la realizzazione di scaffold, ovvero i supporti su cui le cellule vengono fatte crescere e proliferare. Dal momento che le cellule sono molto sensibili nei confronti del substrato su cui vengono coltivate, a seconda del tessuto da ripristinare dovranno essere scelti materiali delle proprietà meccaniche idonee, e con un rateo di degradazione compatibile con quello di formazione dei nuovi tessuti.
Per quanto concerne invece i dispositivi per il rilascio controllato di farmaco, essi sono particolarmente vantaggiosi rispetto alle terapie farmacologiche tradizionali in quanto permettono il rilascio del principio attivo in modo mirato, nel sito in cui è richiesto, e controllato, ovvero con una cinetica appropriata a seconda della durata della terapia. Per soddisfare tutti questi requisiti, è necessario un appropriato design del sistema polimerico, che deve presentare appropriate caratteristiche chimico-fisiche, soprattutto in termini di idrofilicità e velocità di degradazione. Infine, è possibile anche agire sulla tipologia e dimensioni del dispositivo, tipicamente micro- o nanoparticelle, oppure patch transdermiche a porosità controllata.
