Bionanocompositi a base di β-glucani = B-glucans based bionanocomposites

I β-glucani sono uno dei principali componenti della parete cellulare di funghi, lieviti, alghe e cereali. Da uno studio sullo stato dell’arte è emerso che questi polisaccaridi possiedono caratteristiche utili ai fini del wound dressing, come attività biologica diretta, cioè basata sulla stimolazione del sistema immunitario e della riepitelizzazione della ferita, ma anche indiretta, come l’attività antimicrobica in vitro; inoltre, sono state osservate altre proprietà vantaggiose come la capacità di formare film e idrogeli con buona resistenza alle sollecitazioni meccaniche e capacità di assorbire l’acqua. In questo lavoro di tesi è stata ottimizzata la procedura di formulazione sia di film composti da soli β-glucani, sia funzionalizzati con ossido di zinco nanostrutturato, utilizzando glicerolo come plastificante. L’ossido di zinco nanostrutturato (nZnO) è stato sintetizzato in laboratorio per precipitazione, caratterizzato tramite diffrattometria a raggi X e analisi di fisisorbimento di azoto, e sottoposto a due test antimicrobici, uno basato sul metodo di micro-diluizione in piastre multiwell da 96 pozzetti e l’altro sul metodo Kirby-Bauer della diffusione in agar modificato o “metodo della goccia”. I film sono stati ottenuti partendo da una soluzione acquosa 2% w/v di β-glucani, a cui è stato aggiunto glicerolo dopo aver solubilizzato i β-glucani in un bagno termostatico; alla soluzione sono state aggiunte sospensioni di nZnO, precedentemente sonicate in un bagno ad ultrasuoni, in modo tale da avere concentrazioni di nZnO pari al 2%, 4% e 6% in massa rispetto al contenuto di β-glucani; infine i film sono stati colati in stampi ed essiccati in stufa. Con questa procedura sono stati ottenuti film robusti e facilmente estraibili dagli stampi e, in seguito, sono stati caratterizzati tramite diffrattometria a raggi X, microscopia a scansione elettronica (SEM), spettrofotometria infrarossa in riflettanza totale attenuata (ATR-FTIR) ed analisi termica e, infine, sono stati sottoposti a prove di swelling e test antimicrobici con il metodo Kirby-Bauer della diffusione del disco. I risultati mostrano che è stato ottenuto nZnO mesoporoso con struttura wurzitica, un’area superficiale pari a 53,4 m2/g e dimensione media dei pori di 12,6 nm. Per quanto riguarda gli esiti delle prove antimicrobiche, nZnO ha dimostrato un’attività antibatterica sia contro S. epidermidis che contro E. coli, maggiore nel primo caso. Dalle analisi effettuate sui film ottenuti, si evince che questi hanno una struttura amorfa e un aspetto compatto e non poroso. Durante le prove di swelling è risultato che la presenza di nZnO diminuisce la capacità del film di assorbire l’acqua, ma i valori ottenuti restano comunque piuttosto elevati. Dal test antimicrobico è stata constatata un’attività antibatterica dei film funzionalizzati con nZnO contro il batterio S. epidermidis già a partire da una concentrazione di nZnO del 2% in massa rispetto al contenuto di β-glucani; non è stato osservato, invece, un alone di inibizione contro il batterio E. coli a qualsiasi concentrazione di nZnO. I film di soli β-glucani non hanno mostrato alcuna attività antimicrobica su nessuno dei due microrganismi. In conclusione, si può affermare che i β-glucani costituiscono una promettente matrice per la realizzazione di film nanocompositi con nZnO, dotati di proprietà antimicrobiche e con elevati valori di swelling, con buone prospettive di applicazione nel wound dressing.