Sintesi e caratterizzazione di nanofiori ibridi per applicazioni biomediche

Abstract

I nanofiori ibridi sono particelle di forma floreale in cui componenti inorganici come i fosfati metallici sono combinati con elementi organici come enzimi, anticorpi o acidi nucleici. Queste particelle di taglia micrometrica sono caratterizzate da una sintesi facile, sicura ed economica, da una composizione chimica varia, dalla versatilità e da caratteristiche su scala nanometrica e sono studiate in ambiti quali catalisi enzimatica, biosensoristica, imaging cellulare e somministrazione di farmaci. Questa tesi presenta i nanofiori di acido tannico (TANF), un nuovo tipo di nanofiori ibridi, caratterizzati da fosfato di rame come componente inorganica e acido tannico come componente organica, un polifenolo naturale che ha dimostrato interessanti proprietà come antiossidante, antimicrobico, antitumorale e nella produzione di biomateriali. I nanofiori di acido tannico combinano le proprietà dell'acido tannico e la struttura dei nanofiori, mostrandosi promettenti per varie applicazioni. L'incorporazione dell'acido tannico nelle particelle facilita la manipolazione del polifenolo rispetto alla sua forma solubilizzata in un mezzo liquido. I nanofiori dispersi nel liquido possono essere manipolati più facilmente, consentendo processi come l'essiccazione per la formazione di polvere o la funzionalizzazione per il riconoscimento di molecole specifiche. Ciò sarebbe difficile, se non impossibile, quando si tratta di molecole isolate. Dopo la sintesi dei nanofiori, la loro morfologia e composizione chimica è stata esaminata mediante microscopia elettronica a scansione (SEM), spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR) e diffrazione di raggi X (XRD), confermando la struttura a fiore e la presenza di acido tannico nelle particelle. Successivamente, sono stati condotti test di adsorbimento e saggi antiossidanti - in particolare il saggio DPPH, il saggio ABTS e il saggio di scavenging del radicale ossidrile - per valutare proprietà biomediche di interesse.

Hybrid nanoflowers are flower-like particles in which inorganic components such as metal phosphates are combined with organic elements such as enzymes, antibodies, other proteins or nucleic acids. The resultant particles have micrometer size, but have nanoscale features thanks to the nanometer thickness of petals. These particles are characterized by an easy, safe and cost-effective synthesis, a varied chemical composition, versatility and nanoscale features, and are under investigation for applications such as enzyme catalysis, biosensing, cell imaging and drug delivery. This thesis introduces Tannic Acid Nanoflowers (TANF), a novel hybrid nanoflower type. They feature copper phosphate as the inorganic component and tannic acid as the organic component. Tannic acid is a natural polyphenol that has demonstrated interesting properties as antioxidant, antimicrobial, anticancer and in the production of biomaterials. Tannic Acid Nanoflower combine the properties of tannic acid and the nanoflower structure, showing promise for various applications. The incorporation of tannic acid within particles facilitates the handling of the polyphenol compared to its solubilized form in a liquid medium. Nanoflowers dispersed in the liquid can be more easily manipulated, enabling processes like drying for powder formation or functionalization for targeting specific molecules. This would be challenging, if not impossible, when dealing with the isolated molecule. After the synthesis of the nanoflowers, their morphology and chemical composition is examined by means of Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD), confirming the flower-like structure and the presence of tannic acid into the particles. Subsequently, adsorption tests and antioxidant assays - namely the DPPH assay, the ABTS assay and the hydroxyl radical scavenging assay - are conducted to evaluate properties of interest mainly in the biomedical field.