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, in stretta collaborazione con la prof. Francesca Bosco (MuSyChEn)

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.ssa Urszula Stachewicz, AGH University of Krakow (Poland) (composite materials obtained by electrospinning).

Progetti e pubblicazioni

Laboratori di riferimento

Responsabile Personale strutturato
Ricercatori RTDA PhD, Post-docs e Assegnisti di ricerca