Sintesi di materiali ibridi silice-ciclodestrina = Synthesis of silica-cyclodextrin hybrid materials

L’elaborato si prefigge l’obiettivo di investigare nuovi materiali ibridi a base di ciclodestrine e silice per il rilascio di vitamina D in ambito topico. La tesi si concentra inizialmente nel trattare in modo generico le ciclodestrine, categorizzandole come nanotecnologie; sia per le loro dimensioni nella nanoscala che per le proprietà building blocks. Le ciclodestrine sono oligosaccaridi, polimeri naturali derivanti dalla scissione enzimatica dell’amido; hanno una struttura molecolare tronco-conica e sono costituite da unità monomeriche glucosidiche. Nell’ultimo secolo le ciclodestrine hanno attirato l’attenzione da parte della comunità scientifica, per una vasta serie di proprietà fisico-chimiche, un basso impatto ambientale ed una buona versatilità nel settore industriale. La cavità idrofobica di una singola ciclodestrina è in grado di confinare reversibilmente un elevato spettro di molecole (come farmaci, vitamine e principi attivi) tramite interazioni deboli della materia. Tale proprietà può essere impiegata in maniera duplice: sia come rilascio mediato in tessuti targetizzati, sia come sottrazione di molecole dall’ambiente esterno. Dopo una panoramica generale sulle proprietà di oligosaccaridi ciclici, nella tesi vengono approfonditi degli esempi di impiego ingegneristico delle ciclodestrine con applicazioni in ambito metallurgico, farmaceutico, alimentare e cosmetico. Successivamente il focus della tesi si sposta sulle nuove formulazioni di rilascio controllato di farmaci (chiamate drug delivery system), con un ampio capitolo di approfondimento delle silici mesostrutturate/mesoporose e i loro processi di sintesi sol-gel in ambiente acido o basico. Poiché l’obiettivo della tesi é quello di produrre degli ibridi silice-ciclodestrina, vengono analizzati i lavori di letteratura che riportano sintesi simili, mettendo in luce alcune criticità, come l’impossibilità di ottenere materiali particellari in ambiente acido e l’incorporazione di quantità limitate di ciclodestrina nel framework vetroso. A seguire, quindi, il nucleo centrale dell’elaborato: le prove di laboratorio. Al suo interno ogni singola sintesi viene descritta, caratterizzata e commentata. Ogni materiale è stato caratterizzato tramite metodi spettroscopici, termogravimetrici, radiografici e microscopici, così da ottenere informazioni complementari sui vari materiali sintetizzati. I risultati principali si possono così riassumere: le sintesi in ambiente acido, con una ciclodestrina modificata, permettono di ottenere un ibrido in forma bulk con un contenuto di ciclodestrina significativo (45 % in massa) e adatto allo scopo della tesi. Le sintesi basiche, al momento, permettono di ottenere particelle sferiche di silice, ma con un contenuto trascurabile di ciclodestrina. Infine, viene presentato uno studio preliminare per valutare come incorporare la vitamina D nella ciclodestrina. I dati ottenuti mostrano che la CO2 supercritica non é il metodo più efficace per effettuare l’incorporazione, tuttavia i risultati confermano l’efficacia della ciclodestrina nel proteggere la vitamina D da degradazione. In chiusura viene proposta, prima delle conclusioni e sviluppi futuri, la progettazione di un dispositivo biomedicale che sfrutta una tecnologia mista con i materiali analizzati.