Nuovi materiali polimerici per uso biomedicale.
I sistemi realizzati devono rispettare determinati standard, su tutti biocompatibilità e biodegradabilità. L'attività di ricerca si focalizza su due aspetti fondamentali dell'ingegneria biomedicale: 1) ingegneria tissutale, 2) rilascio controllato di farmaci. 3) Stent e fili di sutura. Ingegneria tissutale. Agli sforzi per lo sviluppo di una sempre maggiore varietà di costrutti ingegnerizzati, si aggiunge la considerazione delle qualità funzionali e meccaniche che questi devono avere per adempiere le funzioni e soddisfare gli intenti perseguiti: primo fra tutti superare i limiti dei trattamenti convenzionali di trapianto d'organo e impianto protesico. In quest'ottica, occorre menzionare, ad esempio, che l'elasticità della matrice influisce notevolmente sulla differenziazione cellulare. Rilascio controllato di farmaci. L'uso di sistemi polimerici consente la distribuzione del farmaco in siti precisi di attività all'interno del corpo. Dato l'alto numero di variabili in gioco, tra cui la tipologia del farmaco, la quantità da somministrare, il sito d'azione, la durata della terapia, la stabilità delle molecole attive, etc, è necessario che i sistemi di rilascio controllato forniscano un campo di utilizzo molto ampio: ecco che polimeri o copolimeri con proprietà "ad hoc" risultano ancora una volta la strategia vincente per superare le problematiche connesse con questa specifica tecnologia. Stent e fili di sutura. Il design chimico è alla base della realizzazione di materiali biocompatibili con proprietà modulate di resistenza sia meccanica che all'idrolisi per la realizzazione di stent cardiaci, che per la sintesi di polimeri a memoria di forma per la realizzazione di fili di sutura oculari.
Polimeri Eco-friendly per impieghi nel food packaging, edilizia sostenibile e coating.
Lo scopo principale di questo filone di ricerca consiste nella sintesi e caratterizzazione di nuovi polimeri e copolimeri che offrano garanzie di completa biodegradabilità e presentino caratteristiche chimico/fisiche adeguate agli scopi desiderati. L'obiettivo è quello di trovare relazioni proprietà -struttura fondamentali nel design di materiali su misura per una determinata applicazione. Ad esempio, per ciò che riguarda il campo del food-packaging, imballaggi alimentari biodegradabili o green devono possedere diversi requisiti di base; tra essi spiccano le proprietà barriera, le proprietà ottiche, buone proprietà meccaniche, la facilità di smaltimento, le proprietà antistatiche e tali materiali devono risultare sicuri per gli alimenti con cui vengono a contatto.
Studi di dinamica molecolare e di processi di cristallizzazione di polimeri e copolimeri.
Come noto, i moti molecolari che hanno luogo nella fase amorfa risentono fortemente della temperatura di transizione vetrosa così come del grado di cristallinità del campione. Tali vincoli influenzano notevolmente il meccanismo di dissipazione dell'energia. Conseguentemente, proprietà fisiche di notevole importanza, come la forza e la stabilità meccanica risultano dipendenti dalla mobilità della fase amorfa e dalla natura di quella cristallina.
Inoltre, come ben noto da letteratura, la struttura morfologica influenza marcatamente le proprietà di un materiale. Ne consegue che lo studio del fenomeno della cristallizzazione rappresenta un campo di ricerca interessante e fondamentale per l'ottimizzazione delle condizioni di processo di lavorazione e per l'ottenimento di un prodotto con determinate proprietà . Le ricerche prevedono studi di cinetica di cristallizzazione dal fuso in condizioni sia isoterme che non isoterme, sia tramite calorimetria a scansione differenziale (DSC) che microscopia ottica (MO). La cinetica di cristallizzazione isoterma viene studiata utilizzando il trattamento teorico sviluppato da Avrami, mediante il quale è possibile calcolare la costante cinetica globale del processo di cristallizzazione. I dati relativi al processo di cristallizzazione in condizioni non isoterme sono invece analizzati tramite le equazioni Tobin ed Ozawa. Il processo di cristallizzazione è studiato anche utilizzando apparecchiature collocate presso altre Strutture di Ricerca tra cui: diffrattometria a Raggi X (XRD), microscopia a Forza Atomica (AFM), Spettroscopia Dielettrica (DS).
La spettroscopia dielettrica inoltre, ha permesso di effettuare un profondo studio dei processi complessi di rilassamento sia locale che segmentale di sistemi polimerici, che sono all'origine delle proprietà funzionali.
- Preparazione e caratterizzazione di compositi e nanocompositi "Eco-friendly" per applicazioni nel food packaging e nel biomedicale.
Nel campo dei materiali compositi e nanocompositi la ricerca si è concentrata sulla preparazione di materiali a base di poli(butilene succinato) (PBS), uno dei più importanti biopoliesteri. Attualmente l'applicazione di questo polimero è limitata a causa dei costi elevati e della risposta meccanica troppo rigida. Per risolvere questi problemi sono stati preparati compositi e nanocompositi. Ottimi risultati in termini di adesione all'interfaccia e proprietà meccaniche sono stati ottenuti verso la realizzazione di un materiale completamente bio-based.
- Sintesi e caratterizzazione di nuovi poliesteri contenenti ponti S-S.
- Sintesi e caratterizzazione di poliuree da fonte rinnovabile.
In questo ambito di ricerca, l'attenzione è focalizzata sulla sintesi green di bio-poliuree, tramite l'uso di bio-diammine primarie e carbonati organici. Le condizioni di reazione permettono di evitare l'uso di isocianati tossici. Il processo, oltre ad essere condotto in condizioni più blande, permette di ottimizzare sia la resa della reazione che la percentuale di recupero dei prodotti che possono essere quindi riutilizzati nell'ottica di un'economia circolare.
- Sintesi di nuovi polimeri biobased e riciclabili (enzimaticamente).
