Attività di ricerca

L'attività di ricerca del gruppo è dedicata principalmente allo studio degli aspetti chimici nella tossicità dei materiali inorganici,  incluse le polveri sia micro che nanometriche. I particolati studiati comprendono particelle/fibre di origine naturale (amianti e minerali asbestiformi, silice, ceneri di origine vulcanica) e industriale (fibre sostitutive degli amianti, metalli duri, biossido di titanio, nanotubi di carbonio, particelle carboniose, ossidi metallici, etc). Le attività sono principalmente dirette a  identificare le relazioni tra caratteristiche le chimico-fisiche (morfologiche, di superficie e di bulk) delle polveri e la loro attività biologica. Il  gruppo studia inoltre i processi che  avvengono all'interfaccia tra la superficie dei materiali ed il mezzo biologico, come ad esempio la generazione di specie ossigenate reattive (ROS) , l'adsorbimento di proteine, le interazioni con molecole antiossidanti o altre biomolecole utilizzando sistemi modello.  Il gruppo è inoltre impegnato nella identificazione del pericolo  associato ai materiali, nei processi di inattivazione /risanamento di polveri nocive, nella formulazione di linee guida per la produzione di materiali sicuri.  Le tematiche di ricerca sono:

PARTICOLATO MICROMETRICO

Amianti e minerali asbestiformi: analisi di manufatti contenenti amianto, sviluppo di protocolli di inattivazione. Silice cristallina: identificazione dei determinati chimico-fisici delle patologie legate all'esposizione a silice cristallina. Altre polveri industriali:  caratterizzazione delle polveri con particolare riguardo alle  proprietà legate alla tossicità (forma, reattività superficiale, etc..), interazione con sistemi simulanti i fluidi biologici.

NANOTOSSICOLOGIA

Le tecnologie che si basano sui nanomateriali sono oggi in rapida espansione. Di conseguenza, la possibile esposizione di lavoratori e consumatori diventa sempre più probabile. D'altronde,  le caratteristiche peculiari di questi materiali rendono la valutazione del rischio associato particolarmente problematica.  Il gruppo è attivamente coinvolto in molti aspetti della valutazione della sicurezza dei nanomateriali, ed in particolare nella ricerca delle proprietà che rendono un materiali pericoloso,  nello sviluppo di materiali sicuri, nello studio dei meccanismi di azione, con particolare riguardo ai processi di interfaccia tra nanoparticelle e sistemi biologici quali interazioni con le proteine, con gli acidi nucleici, con le membrane, la generazione di specie ossigenate reattive (ROS).  

NANOMEDICINA

L'applicazione delle nanotecnologie in medicina è un campo di grande interesse. Lo sviluppo di  materiali inorganici per la nanomedicina è settore in rapida espansione: le proprietà ottiche, termiche, chimiche di questi materiali li rendono  adatti come agenti diagnostici, per la veicolazione di farmaci e biomolecole, nella terapia termica e fotodinamica, per lo sviluppo di piattaforme teragnostiche.  Il gruppo è attivamente coinvolto nello sviluppo di materiali inorganici per la nanomedicina, nello studio delle proprietà che rendono un materiale biocompatibile, nella valutazione dei meccanismi di azione.

Tecniche principali

Quantificazione e identificazione di specie radicaliche  tramite spettroscopia  di risonanza paramagnetica elettronica (EPR)

Miniscope 100, Magnettech.

Lo strumento è particolarmente adatto alla identificazione di specie radicaliche in soluzione, per via diretta o tramite la tecnica dello spin/trapping. 

Determinazione del potenziale zeta tramite electrophoretic light scattering (ELS)

Zetasizer Nano-ZS, Malvern

Lo strumento misura il potenziale zeta di nanoparticelle in sospensione.  

Determinazione del diametro idrodinamico tramite dynamic light scattering (DLS)

Zetasizer Nano-ZS, Malvern

Lo strumento misura il diametro idrodinamico equivalente di nanoparticelle in sospensione.

Può essere interfacciato con  uno strumento per la separazione di  materiali polidispersi tramite la tecnica field flow fractionation (FFF) AF2000 MF MultiFlow, Postnova.

Determinazione del diametro idrodinamico tramite Nanoparticles Tracking Analysis (NTA)

ZetaView, Particle Metrix

Lo strumento misura il diametro idrodinamico equivalente di nanoparticelle in sospensione, restituendo una distribuzione in numero di particelle. Misura inoltre la concentrazione di particelle in un intervallo dimensionale di circa 40-800 nm.

Analisi dimensionale e di forma di polveri micrometriche

Sysmex FPIA-3000 Flow Particle Image Analyzer

Lo strumento permette la caratterizzazione dimensionale e di forma di polveri (1-300 µm) attraverso una analisi automatica delle immagini.   

Spettroscopia Raman

μ-Raman LABRAM HRVIS, Jobin Yvon

Spettroscopia di fluorescenza a raggi X (XRF)

μ-XRF  Eagle III-XPL

Microcalorimetria di adsorbimento

Microcalorimetro Setaram

Lo strumento  è interfacciato a una linea a vuoto ed è particolarmente adatto all'analisi del grado di idrofilia delle superfici.  

Analisi termica di materiali inorganici, organici e ibridi:

Analisi termogravimetrica (TGA, Pyris 1 - Perkin Elmer) accoppiata all'analisi dei gas emessi durante il riscaldamento mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR, Spectrum 100 - Perkin Elmer) e gascromatografia/spettrometria di massa (GC/MS , Clarus 500/Clarus 560 - Perkin Elmer). L'assetto strumentale non convenzionale permette di ricavare simultaneamente informazioni di tipo qualitativo e quantitativo. 

Progetti

PlasticsFate, EU H2020 

BIORIMA, EU H2020           

SETNanoMetro, EU FP7-NMP                    

NanoReg, EU FP7-NMP