Il Prof. Prodi all'inizio della sua attività scientifica si è
occupato dello studio delle proprietà fotofisiche e fotochimiche di
sistemi supramolecolari, con particolare riferimento ai sistemi
host-guest, ai catenani, ai rotassani e alle macchine molecolari.
Inoltre la sua attenzione si è indirizzata verso lo studio dei
processi di trasferimento di energia e di elettroni in sistemi
policromoforici, in particolare contenenti macricicli porfirinici.
Successivamente il suo interesse di ricerca si è indirizzato verso
la progettazione, la sintesi e la caratterizzazione di sensori e
traccianti luminescenti, in particolare per la rilevazione di
analiti di interesse biologico, ambientale ed alimentare. In
quest'ambito ha ultimamente intrapreso la sintesi e
caratterizzazione di nanoparticelle, sia metalliche che di silice,
per sfruttare le potenzialità analtiche offerte da sistemi
organizzati contenenti un alto numero di unità cromoforiche.
L'esperienza di ricerca maturata dal Prof. Prodi nei primi anni
della sua carriera, incentrata sullo studio di sistemi
supramolecolari complessi quali sistemi host-guest, catenani,
rotassani e macchine molecolari, gli ha permesso di costruirsi una
solidissima base di conoscenze nel campo della fotochimica e foto
fisica molecolare. Partendo da questo know-how, negli ultimi anni,
ha indirizzato la sua ricerca soprattutto su due tematiche
particolarmente attuali ed interessanti quali la sensoristica
basata su trasduzione ottica del segnale ed i nanomateriali per
applicazioni ambientali, biologiche e mediche, con particolare
attenzione per le nanoparticelle fotoattive.
Chemosensori Luminescenti: lo sviluppo dei sensori
chimici sta cambiando in maniera sostanziale potenzialità
dell'analisi chimica in generale. Tra i differenti sensori chimici,
poi, quelli basati sulla luminescenza presentano particolari
vantaggi in quanto altamente sensibili, a basso costo, facili da
usare, versatili e capaci di offrire risoluzione spaziale
submicrometrica e temporale al di sotto del millisecondo. Un
approccio molto conveniente per la progettazione dei chemosensori
che stanno alla base di questi oggetti è quello basato sui principi
della chimica supramolecolare. Secondo questo approccio la sintesi
di queste specie prevede l'assemblaggio in una unica supramolecola
di tre unità distinte: una unità attiva, un recettore ed uno
spaziatore. In queste strutture l'avvenuta interazione tra analita
di interesse ed il recettore viene segnalata da un significativo
cambiamento in una delle proprietà fotofisiche tipiche del sistema.
In questo contesto ha sviluppato molti diversi chemosensori per
anioni e ioni metallici per applicazioni sia in campo ambientale
che medico-biologico. Ha poi anche esplorato le varie possibilità
di derivatizzazione di queste specie con adatte funzioni per
permettere la loro immobilizzazione su superfici (film su oro,
vetro, quarzo, ecc.) o su nanoparticelle (sia metalliche che di
silice). Questo permette lo studio e lo sfruttamento di tali
sistemi per analisi in continuo ed anche per rilevare analiti in
fase gassosa.
Nanoparticelle fotoattive: negli ultimi anni le
nanoparticelle hanno trovato applicazione in moltissimi campi
industriali quali l'elettronica, l'optoelettronica, la
farmaceutica, la cosmetica, la catalisi ed i materiali (nastri
magnetici, creme solari, fibre ottiche, ecc.). In particolare la
sua ricerca nel campo delle nanoparticelle fotoattive vuole
sviluppare nanosistemi innovativi per la diagnostica medica,
l'imaging biologico ed ambientale. In questo contesto ha sviluppato
un'ampia esperienza nella sintesi e caratterizzazione di
nanoparticelle metalliche (oro ed argento) e di silice (anche con
strutture core-shell: core metallico e shell di silice o core di
silice e shell di tensioattivo e strutture a multistrato) tutte
funzionalizzate con cromofori adatti per la loro applicazione come
traccianti o chemosensori nel campo della biologia molecolare.
Particolarmente nuove ed interessanti si stanno dimostrando le
nanoparticelle ‘miste' cioè quelle con struttura core-shell o a
multistrato in quanto una precisa ingegnerizzazione del loro grado
e modo di drogaggio con unità attive luminescenti può portare al
sorgere di proprietà nuove e particolarmente preziose come effetti
di amplificazione passiva del segnale. Si stanno studiando sistemi
di questo tipo per applicazioni in diagnostica medica sia ‘in vivo'
che ‘ex vivo' in quanto la particolare sensibilità garantita da
questi sistemi può permettere diagnosi precoci e lo sviluppo di
nuove tecniche multianalita basate sulla luminescenza.
