SMAC - Supercritical fluid and MAterials Chemistry
Missione
Il gruppo rappresenta la sinergia di competenze nella ingegneria chimica di processi dei fluidi supercritici e nella chimica di superficie e dello stato solido dei materiali.
Scienza e tecnologia che combinano l’utilizzo di fluidi supercritici con la sintesi e la funzionalizzazione di materiali, sono finalizzate allo sviluppo di nuovi processi e nuovi sistemi con applicazioni in ambito farmaceutico, alimentare, nell’adsorbimento, nella separazione e in catalisi.
Principali obiettivi
Nell’ultimo decennio l’attività del gruppo si è sviluppata in particolare nella direzione che porta alla realizzazione di sistemi di drug release basati su processi ecosostenibili, che riducano il più possibile l’impatto ambientale e la tossicità delle sostanze utilizzate, sia in vista della produzione che dell’utilizzo dei materiali e dei dispositivi finali.
A questo scopo, parte dell’attività è dedicata alla sintesi di nuovi carrier inorganici- organici nanoporosi o nanostrutturati, ottenuti mediante processi green.
La funzionalizzazione dei carrier con principi attivi viene ottenuta mediante processi a base acquosa o a base di CO2 supercritica (ScCO2)
La scCO2, grazie alla sua atossicità e al suo potere solvente facilmente modulabile con minime variazioni di pressione e temperatura, è un eccellente alternativa ai solventi organici nei processi di produzione di farmaci. La progettazione di processi chimico-fisici supercritici richiede la conoscenza delle proprietà termodinamiche delle fasi coinvolte: sono quindi necessari sia dati sperimentali in condizioni supercritiche, sia modelli termodinamici adatti a stimare queste proprietà.
Più recentemente, il gruppo ha aperto una nuova attività di ricerca dedicata allo studio di nanomateriali inorganici antibatterici a bassa tossicità, di particolare interesse in ambito biomedicale.
Gli obiettivi delle attività di ricerca possono essere declinati come segue:
- conoscenza delle proprietà termodinamiche, in particolare di solubilità, in fluidi supercritici per fornire i dati necessari per la progettazione di processi supercritici e sviluppare modelli termodinamici adatti a predire proprietà di fluidi supercritici ed equilibri di fase di sistemi operanti ad alta pressione;
- studio di processi supercritici innovati per la produzione di dispositivi per il rilascio di principi attivi farmaceutici;
- realizzazione di sistemi antimicrobici per applicazioni in wound healing.
Principali linee di ricerca
- Sintesi di materiali nanoporosi e nanostrutturati inorganici e ibridi (organico-inorganici).
- Sintesi di nanoparticelle ossidiche.
- Caratterizzazione chimico fisica di materiali inorganici e ibridi (organico-inorganici) con le seguenti tecniche:
- diffrazione di raggi-X (identificazioni fasi, determinazione semiquantitativa delle fasi presenti, determinazione dimensione dei cristalliti). Diffrazione di raggi-X in situ (temperatura 25-1200°C) in aria e in atmosfera controllata;
- analisi termica TG e DSC di materiali inorganici e organici in aria e in atmosfera controllata;
- misure volumetriche di adsorbimento di gas (azoto e argon) per la determinazione della superficie specifica, volume poroso e distribuzione della dimensione dei pori in materiali nanoporosi;
- spettroscopia infrarossa per la caratterizzazione dei materiali bulk e delle proprietà di superficie (adsorbimento di molecole sonda).
- Impregnazione di materiali con principi attivi di interesse farmaceutico con CO2 supercritica, mediante apparecchiatura semi-continua (fino a 120°C e 689 bar/10000 psi).
- Studio del rilascio di farmaci per somministrazioni orali e topiche attraverso spettrofotometro UV/VIS, abbinato tramite celle a flusso a dissolutore Erweka DT e cella di Frantz.
- Processi di estrazione supercritica di contaminanti o composti funzionali da matrici solide con applicazioni prevalentemente riguardanti il settore alimentare.
- Studio sperimentale di equilibri di fase e modellazione termodinamica.
- Sintesi e caratterizzazione delle proprietà di aerogel ottenuti mediante essiccamento supercritico con apparecchiatura semi-continua (120°C e 689 bar/10000 psi).
Principali collaborazioni
- Prof. Maria Concetta Bruzzoniti, Università di Torino (materials for analytical processes/techniques and environmental protection)
- Prof. Piero Ugliengo, Università di Torino (materials and interfaces for drug delivery)
- Prof. Elisabetta Rombi, Università di Cagliari (materials for catalysis and CO2 capture)
- Prof. Roberta Cavalli, Università di Torino (carriers and processes for topical drug-delivery)
- Prof. Silvia Rossi, Università di Pavia (in-vivo tests of materials and devices for wound healing)
- Prof. Flaviano Testa, Università della Calabria (materials and processes for CO2 capture)
- Prof. Carlos A. García-González, University Santiago de Compostela (Spain) (aerogels for biomedical applications)
- Prof. Eric Maire, INSA de Lyon (France) (micro-tomography)
- Prof. Renaud Rinaldi, INSA de Lyon (France) (architectured polymers for transportation)
- Prof. Solène Tadier, INSA de Lyon (France) (bioceramics for bone replacement)
- COST Action “AERoGELS” CA18125: Advanced Engineering and Research of aeroGels for Environment and Life Sciences
- Prof. Houssam Rassy, American University of Beirut (Lebanon) (aerogels and innovative porous materials)
Progetti e pubblicazioni
-
Selezione di pubblicazioni recenti
2023-
Tranexamic acid-loaded mesoporous silica microspheres as a hemostatic material
articolo
Mohamed, S. S. Y.; Gambino, A.; Banchero, M.; Ronchetti, S.; Manna, L.; Cavalli, R.; Onida, B.
MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS
Elsevier
Vol.34 pp.7 ISSN:2352-4928 DOI:10.1016/j.mtcomm.2022.105198
-
Encapsulation of the glyphosate herbicide in mesoporous and soil-affine sorbents for its prolonged release
articolo
Rivoira, L; Frassati, S; Cordola, S; Castiglioni, M; Onida, B; Ronchetti, S; Ingrando, I; Bruzzoniti, Mc
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
ELSEVIER SCIENCE SA
Vol.431 pp.9 ISSN:1385-8947 DOI:10.1016/j.cej.2021.134225
-
Removal of sugars from food and beverage wastewaters by amino-modified SBA-15
articolo
Castiglioni, M.; Rivoira, L.; Gallo, M.; Ingrando, I.; Del Bubba, M.; Onida, B.; Bruzzoniti, M. C.
JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION
Elsevier Ltd
Vol.324 pp.6 ISSN:0959-6526 DOI:10.1016/j.jclepro.2021.129236 -
The role of the pH in the impregnation of spherical mesoporous silica particles with L-arginine aqueous solutions
articolo
Mohamed, SARA SABER YOUNES; Martinez, Sonia; Banchero, Mauro; Manna, Luigi; Ronchetti, SILVIA MARIA; Onida, Barbara
INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
MDPI
Vol.22 pp.11 ISSN:1422-0067 DOI:10.3390/ijms222413403 -
Whey Proteins–Zinc Oxide Bionanocomposite as Antibacterial Films
articolo
Pino, Paolo; Ronchetti, Silvia; Mollea, Chiara; Sangermano, Marco; Onida, Barbara; Bosco, Francesca
PHARMACEUTICS
MDPI
Vol.13 pp.17 ISSN:1999-4923 DOI:10.3390/pharmaceutics13091426 -
Piroxicam loading onto mesoporous silicas by supercritical CO2 impregnation
articolo
Gallo, M.; Serpella, L.; Leone, F.; Manna, L.; Banchero, M.; Ronchetti, S.; Onida, B.
MOLECULES
MDPI AG
Vol.26 pp.14 ISSN:1420-3049 DOI:10.3390/molecules26092500 -
Nanocellulose from Unbleached Hemp Fibers as a Filler for Biobased Photocured Composites with Epoxidized Cardanol
articolo
DALLE VACCHE, Sara; Karunakaran, Vijayaletchumy; Ronchetti, SILVIA MARIA; Vitale, Alessandra; Bongiovanni, ROBERTA MARIA
JOURNAL OF COMPOSITES SCIENCE
mdpi
Vol.5 pp.11 ISSN:2504-477X DOI:10.3390/jcs5010011
-
Understanding Selectivity of Mesoporous Silica-Grafted Diglycolamide-Type Ligands in the Solid-Phase Extraction of Rare Earths
articolo
Florek, J.; Lariviere, D.; Kahlig, H.; Fiorilli, S. L.; Onida, B.; Fontaine, F. -G.; Kleitz, F.
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
American Chemical Society
Vol.12 pp.14 (pp.57003-57016) ISSN:1944-8244 DOI:10.1021/acsami.0c16282 -
A mesostructured hybrid CTA–silica carrier for curcumin delivery
articolo
Gallo, Marta; Giudice, Fabio; Banchero, Mauro; Ronchetti, Silvia; Manna, Luigi; Onida, Barbara
JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY
Springer
pp.11 ISSN:0928-0707 DOI:10.1007/s10971-020-05374-0
-
Lewis Acid and Base Catalysis of YNbO4 Toward Aqueous-Phase Conversion of Hexose and Triose Sugars to Lactic Acid in Water
articolo
Kim, Minjune; Ronchetti, SILVIA MARIA; Onida, Barbara; Ichikuni, Nobuyuki; Fukuoka, Atsushi; Kato, Hideki; Nakajima, Kiyotaka
CHEMCATCHEM
Whiley-VCH
pp.11 ISSN:1867-3899 DOI:10.1002/cctc.201901435 -
Supercritical solvent impregnation of different drugs in mesoporous nanostructured zno
articolo
Banchero, M.; Mohamed, S. S. Y.; Leone, F.; Lopez, F.; Ronchetti, S.; Manna, L.; Onida, B.
PHARMACEUTICS
MDPI AG
Vol.11 pp.14 ISSN:1999-4923 DOI:10.3390/pharmaceutics11070340 -
Nanostructured ZnO as Multifunctional Carrier for a Green Antibacterial Drug Delivery System-A Feasibility Study
articolo
Leone, Federica; Cataldo, Roberta; Mohamed, SARA SABER YOUNES; Manna, Luigi; Banchero, Mauro; Ronchetti, Silvia; Mandras, Narcisa; Tullio, Vivian; Cavalli, Roberta; Onida, Barbara
NANOMATERIALS
MDPI, Basel, Switzerland
Vol.9 pp.14 ISSN:2079-4991 DOI:10.3390/nano9030407
-
Tranexamic acid-loaded mesoporous silica microspheres as a hemostatic material
Laboratori di riferimento
- Laboratorio Fluidi Supercritici
- Laboratorio Materiali Nanoporosi
- Laboratorio Trattamenti Termici e Analisi termica
- GALLO MARTA
- MOHAMED SARA SABER YOUNES
- PINO PAOLO