Sintesi e applicazione di nanotubi in biossido di titanio per implantologia dentale e sistemi di rilascio di farmaci = Synthesis and application of titanium dioxide nanotubes in dental implants and drug delivery systems

Questa tesi presenta un'analisi dello stato dell'arte a proposito dei nanotubi di biossido di titanio (TiO2), concentrandosi sulla loro sintesi, caratterizzazione e sulle loro applicazioni in campo biomedico, con particolare attenzione all'implantologia dentale e alla somministrazione localizzata di farmaci (in inglese ‘Localised Drug Delivery Systems’, LDDS). I nanotubi di TiO2, grazie alla loro nanostruttura, alle proprietà fisico-chimiche uniche, all'elevata biocompatibilità e alla possibilità di modulazione morfologica, rappresentano un materiale di notevole interesse per il miglioramento delle prestazioni degli impianti dentali e per lo sviluppo di terapie farmacologiche innovative, più efficaci e mirate. L'elaborato introduce i nanotubi di TiO2, descrivendone la struttura, le proprietà e i vantaggi specifici. Si analizzano le diverse metodologie di sintesi, tra cui il metodo con assistenza di modello (in inglese ‘template-assisted model’), il processo sol-gel, il metodo idrotermale e, con enfasi, l'anodizzazione elettrochimica. Quest'ultima è approfondita, illustrando principi, meccanismi, allestimento sperimentale e l'influenza dei parametri di processo (tensione, tempo, concentrazione di ioni fluoruro, composizione e pH dell'elettrolita, temperatura) sulla morfologia e proprietà finali. Si evidenzia come la precisa modulazione di questi parametri permetta di ottenere nanotubi con caratteristiche desiderate, ottimizzandoli per specifiche applicazioni biomediche. La tesi si concentra poi sull'implantologia dentale, discutendo i requisiti dei biomateriali e come i nanotubi di TiO2, grazie all'elevata area superficiale e alla funzionalizzazione, migliorino significativamente l'adesione e la proliferazione cellulare, accelerando l'osteointegrazione e garantendo maggiore stabilità dell'impianto. Si presentano applicazioni quali il rivestimento di impianti per prevenire infezioni (proprietà antibatteriche intrinseche o rilascio di antimicrobici) e l'uso in cementi resinosi. L'ultima parte tratta la somministrazione localizzata di farmaci basata sull’utilizzo di nanotubi di TiO2. Dopo una panoramica sui limiti delle terapie tradizionali (scarsa specificità, dosaggi elevati, effetti collaterali sistemici, difficoltà a raggiungere il sito d'interesse), si illustra come i nanotubi, caricati con farmaci e rilasciandoli in modo controllato, superino queste limitazioni. Si descrivono strategie di rilascio: modulazione delle dimensioni, incorporazione di molecole fotosensibili, variazione di temperatura o pH, applicazione di radiofrequenza per rilascio su richiesta. In conclusione, la tesi evidenzia il potenziale dei nanotubi di TiO2 per impianti dentali di nuova generazione (migliore osteointegrazione, proprietà antibatteriche) e sistemi avanzati di somministrazione di farmaci (rilascio mirato, maggiore efficacia, minori effetti collaterali). Si delineano le prospettive future, sottolineando l'importanza di ulteriori studi per ottimizzare sintesi, funzionalizzazione e valutare sicurezza ed efficacia in vivo.