Rivestimenti nanostrutturati per conferire proprietà antibatteriche a membrane per la filtrazione di acqua = Nanostructured coatings to impart antibacterial properties to membranes for water filtration

Il lavoro di tesi ha previsto lo sviluppo di un rivestimento nanostrutturato ad azione antibatterica, depositato via co-sputtering su membrane polimeriche per la microfiltrazione. Lo scopo è stato quello di valutare l’effetto del rivestimento sulla capacità di microfiltrazione delle membrane, sia in termini di durata, di filtrazione e di contaminazione batterica. L’attività è stata svolta attraverso una collaborazione tra il Gruppo Glance - DISAT del Politecnico di Torino e l’azienda CRAB Medicina Ambiente (Biella.) Il rivestimento è un sottile strato composito costituito da una matrice di zirconia con incorporati nanoclusters di Ag. Le membrane impiegate come substrato sono membrane polimeriche di PCL e di PAN/PCL, ottenute tramite la tecnica dell’elettrospinning e fornite gentilmente a scopo di studio dall’azienda Nanofaber (Roma). Dato che i substrati sono termosensibili, i parametri del processo di deposizione via sputtering sono stati ottimizzati. In particolare le deposizioni sono avvenute per tempi brevi tra 10 e 20 min. La membrana costituita da PAN/PCL sembra risultare più resistente al processo di deposizione. I campioni stati analizzati dal punto di vista morfologico attraverso l’osservazione al microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo (FE-SEM) e composizionale tramite spettroscopia a dispersione di energia (EDS). Per testare l’efficacia del rivestimento da un punto di vista antibatterico sono stati effettuati preliminarmente dei test qualitativi di alone di inibizione nei confronti di due ceppi batterici, S. Epidermidis e E. Coli. In seguito, è stato messo a punto un set-up sperimentale assemblato presso il laboratorio chimico e microbiologico di CRAB Medicina Ambiente, che è stato utile per valutare l’effetto del rivestimento sulla filtrazione delle membrane in termini di proliferazione batterica sulla superficie della membrana stessa e presenza di batteri (Bacillus Subtilis Subsp. Spizizenii, Listeria Monocytogenes, E. Coli) nella soluzione filtrata. Per controllare l’eventuale proliferazione batterica sulla superficie del filtro, il filtro è stato posizionato su un agar dopo il test di filtrazione. Dopo un’incubazione di 24 h a 37°C si è valutata la crescita batterica sulla membrana. La soluzione filtrata è stata analizzata tramite spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) per valutare l’eventuale rilascio di ioni di argento dalla membrana rivestita. Tramite analisi ICP-MS, si è verificato un leggero rilascio di ioni argento dal campione PAN/PCL con rivestimento ottenuto nel processo a 10 min, mentre non si è mai verificato un rilascio importante di ioni di Zr in soluzione. Il campione in PCL con deposizione di 10 o 20 min non ha fatto ottenere i risultati sperati mentre il campione in PAN/PCL, confrontato alle stesse condizioni di deposizione, è stato maggiormente efficace. Per testare la natura idrofila/idrofoba del campione e del rivestimento sul substrato è stata svolta un’analisi del calcolo dell’angolo di contatto che ha confermato l'idrofobicità del campione PCL con deposizione di 10 o 20 min.