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XXV

MEDICAL 14 -

MAGGIO 2017

NANOTECHNOLOGY

Nanomateriali biomedicali

Finanziato dall’Unione Europea il progetto Mag(net)

icFun, o “Functionalized Magnetic Nanoparticles and their

Application in Chemistry and Biomedicine”, mira a svilup-

pare nanoparticelle magnetiche per impieghi chimici e

biomedici. In quest’ambito si studia come produrre e ap-

plicare le nanoparticelle magnetiche per rilasciare farma-

ci a cellule specifiche all’interno del corpo, migliorare la

risoluzione dell’imaging a risonanza magnetica e deconta-

minare l’acqua dalle sostanze inquinanti. Per l’Italia parte-

cipa il dipartimento

Nanomaterials for Biomedicals (NfB)

dell’

Istituto Italiano di Tecnologia di Genova

diretto dalla

dott.sa

Teresa Pellegrino. L’attività dell’NfB consiste nella

preparazione e caratterizzazione di nano-oggetti realizzati

con materiali nanostrutturati per applicazioni biomediche

e composti da parti organiche e parti inorganiche, ciascuna

con le sue proprietà ottiche, chimiche e magnetiche. L’o-

biettivo è di valorizzare i nanomateriali, per utilizzarli in so-

stituzione delle attuali chemioterapie e radioterapie e a tal

scopo sviluppare soprattutto le nanoparticelle magnetiche

e magneto-plasmoniche per l’ipertermia magnetica o per la

foto-ablazione. Grazie ai brevetti dell’NfB, è sorta la spin-off

HiQ-Nano

, che ha come

slogan “the art of produ-

cing nanoparticles” e si

occupa di sintetizzare e

produrre nanoparticelle

con funzionalità appli-

cative specifiche. Si può

scegliere fra nanopar-

ticelle magnetiche con

diametro da 6 a 20 nm,

nanoparticelle

d’oro,

d’argento e di silicio, na-

noparticelle fluorescenti

da utilizzare come agen-

ti di contrasto, nano perline (nanobead) con superficie

esterna custom adatta alle condizioni d’utilizzo e diametro

che va da 25 a 150 nm e, infine, quantum-dots per sorgenti

d’illuminazione. Un progetto portato avanti al

Nanostruc-

tured Fluorinated Materials Lab (NFMLab)

del

Dipartimen-

to di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta

(CMIC) del Politecnico di Milano

si occupa di sviluppare

nanoparticelle composte da liposomi, che sono grassi già

presenti nel sangue ma facilmente sintetizzabili in laborato-

rio. Ci sono due vantaggi perché, innanzitutto, hanno una

cavità al loro interno dove si può inserire un agente diagno-

stico o terapeutico e, inoltre, in base alla composizione mo-

lecolare del loro mantello possono essere sintetizzati con

capacità selettive più affini a taluni tessuti organici piuttosto

che ad altri. Se si aggiunge la magnetizzazione, che consen-

te di attirarli in punti ben precisi dell’organismo, si ottengo-

no agenti con ottime funzionalità teranostiche.

Nano decontaminazione

Una possibilità applicativa molto promettente delle na-

noparticelle magnetiche è l’osmosi per la purificazione

dell’acqua dalle sostanze inquinanti come microorga-

nismi, metalli o sostanze organiche. Al CMIC del Poli-

tecnico di Milano hanno dimostrato che la separazione

magnetica che consente di adsorbire gli inquinanti è ef-

ficace e veloce, spende poca energia e per di più consen-

te di recuperare le nanoparticelle magnetiche disperse

senza ulteriori passaggi di filtrazione.

Captive Systems

è nata come spin-off del Politecnico di

Milano per produrre e commercializzare nanoparticel-

le magnetiche utilizzabili per captare gli inquinanti in

acqua, aria e suolo. Le particelle di magnetite sono trat-

tate in modo tale da disperdersi facilmente nell’acqua

ma conservare affinità con le fasi oleose, che possono

adsorbire o emulsionare mentre nel contempo sono

suscettibili ai campi magnetici. Hanno dimensioni che

variano da alcuni nanometri alle decine di micrometri

e vengono sospese in fluidi capaci di polarizzarsi in pre-

senza di un campo magnetico, in modo tale da separare

efficacemente il contenuto inquinante catturato. La loro

superficie è rivesti-

ta da gruppi funzio-

nali che favorisco-

no selettivamente

l’interazione con

le sostanze inqui-

nanti da rimuovere

come, per esempio,

olio, arsenico, idro-

carburi o tensioat-

tivi.

Graftonica

nata come start-up del

Dipartimento di Scienza dei Ma-

teriali dell’Università di Milano-Bicocca

e si occupa dei

processi chimici che consentono di far crescere uno stra-

to di polimero sulle nanoparticelle in modo da coniuga-

re le proprietà funzionali di queste con quelle strutturali

della plastica.

Ciò consente di circondare ogni singola nanoparticella

con una “capsula” dello stesso materiale in cui verrà inse-

rita, in modo tale da favorirne l’aggregazione e impedire

la sua dispersione in altri materiali.

Con questi additivi polimerici le nanoparticelle acquista-

no proprietà meccaniche, elettriche e magnetiche tipi-

che di altre classi di materiali, diventando, così, competi-

tive nelle applicazioni attualmente riservate a ceramiche

o metalli, con il vantaggio di un’elevata sostenibilità am-

bientale.

Questi processi consentono di ottenere materiali macro-

molecolari funzionalizzati con proprietà utilizzabili nella

fotonica, nella nanomedicina e in tutte le applicazioni

della filiera plastica biocompatibile.

Fig. 2

– Le nanoparticelle magnetiche

ingegnerizzate da Captive Systems di

Milano possono separare l’acqua dal

petrolio come si vede nella provetta in

centro mentre a sinistra sono mescolati

e a destra c’è solo acqua

Fig. 3

– Graftonica ha ingegnerizzato la

polimerizzazione delle nanoparticelle per

conferirle proprietà meccaniche, elettriche

o magnetiche che le trasformano in mate-

riali macromolecolari funzionalizzati