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Luca Prodi

Professore ordinario

Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"

Settore scientifico disciplinare: CHIM/03 CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Temi di ricerca

Parole chiave: Diagnostica Imaging Fluorescenza Complessi metallici Traccianti Luminescenza Nanoparticelle Chemosensori Nanotecnologie

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.

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