Prof.

ORSI Davide

Ricercatore a tempo determinato
Settore scientifico disciplinare:
FISICA DELLA MATERIA (FIS/03)
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  • Ricerca

La mia attività di ricerca verte su i seguenti argomenti:
- Dinamiche interfacciali e proprietà meccaniche di layer interfacciali;
- Dinamiche interfacciali e proprietà meccaniche di sistemi ad alta densità di interfacce (schiume ed emulsioni);
- Sintesi e caratterizzazione di nanostrutture per la nanomedicina.

 

## Dinamiche interfacciali e proprietà meccaniche di sistemi 2D all’interfaccia aria/acqua

Proseguendo l’attività del Dottorato di Ricerca, ho studiato la connessione tra dinamiche interfacciali e risposta meccanica in strati di Langmuir all’interfaccia aria/acqua; questa connessione è espressa attraverso relazioni generalizzate di Stokes-Einstein. In particolare, ho studiato i processi di aggregazione di nanoparticelle d’oro all’interfaccia aria/acqua al crescere della loro concentrazione. L’aggregazione può essere descritta analogamente ai fenomeni percolativi in random networks, e porta alla formazione di network bidimensionali con risposta meccanica tipica dei gel. La dinamica interfacciale sulla nanoscala ha carattere superdiffusivo e presenta eterogeneità dinamiche; è stata studiata mediante X-ray Photon Correlation Spectroscopy in geometria di incidenza radente (GI-XPCS). L'elevato rapporto segnale rumore ha permesso di caratterizzare le eterogeneità temporali della dinamica misurando funzioni di correlazione di quarto ordine dell'intensità diffusa. In seguito, nella mia attività di ricerca ho studiato i le dinamiche interfacciali di strati misti di fosfolipidi e nanoparticelle di silice, realizzati come strati di Langmuir all’interfaccia aria/acqua. Questa ricerca, volta a chiarire gli effetti dell'adsorbimento di nanoparticelle di silice su modelli di membrane biologiche e surfattanti polmonari, si è svolta nell’ambito di una collaborazione tra il Laboratorio di Nanotecnologie Molecolari (Università di Parma) e il gruppo di ricerca del dr. L. Liggieri e della dott.ssa F. Ravera (ICMATE, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Genova). L'adsorbimento di nanoparticelle idrofiliche in un monolayer di fosfolipidi induce la formazione di uno stato arrestato analogo ad un vetro repulsivo, mentre l'incorporazione di nanoparticelle idrofobiche porta ad uno stato arrestato simile ad un gel. Lo studio ha combinato esperimenti di GI-XPCS, microreologia interfacciale, tensiometria, microscopia di epifluorescenza, Multiple Particle Tracking e Discrete Fourier Microscopy.

 

## Dinamiche di emulsioni

Costruendo sui risultati ottenuti nello studio dei sistemi di singola interfaccia, ho contribuito allo studio della struttura e della dinamica di sistemi complessi ad alta densità di interfacce, quali emulsioni e schiume. Questa ricerca si svolge nell'ambito di una collaborazione internazionale finanziata dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA), avviata durante il progetto ESA-MAP “Soft Matter Dynamics”, in cui il Laboratorio di Nanotecnologie Molecolari (Università di Parma) era partner del gruppo di ricerca del dr. L. Liggieri e della dott.ssa F. Ravera (ICMATE, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Genova). La collaborazione è volta allo studio dei meccanismi microscopici che portano alla destabilizzazione delle emulsioni, quali Ostwald ripening e coalescenza. Al fine di cancellare il contributo della forza di gravità, che causa affioramento/sedimentazione, sono previsti esperimenti di Diffusing Wave Spectroscopy (DWS) su una facility in volo sulla Stazione Spaziale Internazionale. La tecnica spettroscopica DWS permette di studiare la struttura e la dinamica interna di sistemi torbidi attraverso l’analisi di correlazione temporale della luce laser coerente diffusa dal campione in regime di scattering multiplo. Usando il DWS su strumentazione sviluppata ad hoc a Parma, ho studiato emulsioni olio-in-acqua in cui la coalescenza viene soppressa dal surfattante. In seguito ad affioramento, le gocce microscopiche formano un sistema arrestato in cui la traslazione è soppressa, ma in cui si osservano ancora dinamiche residue. Lo scopo è identificare l’origine di queste dinamiche, discriminando tra fluttuazioni di forma delle gocce ed eventi di riarrangiamento su scala interparticellare.

 

##Sintesi e caratterizzazione di Nanostrutture per la terapia anticancro su tumori profondi

Ho sviluppato e caratterizzato nanostrutture per la terapia fotodinamica eccitata da raggi X (Self-Lighted Photodynamic Therapy, SLPDT), inizialmente nell’ambito di una collaborazione tra Università di Parma e IMEM-CNR avviata dal dr. G.Salviati (IMEM-CNR, Parma) e finanziata da Fondazione Cariparma. La SLPDT è un approccio al trattamento di tumori profondi basato sui principi della terapia fododinamica (PhotoDynamic Therapy, PDT). Essa fa uso di raggi X da sorgenti per Radioterapia per eccitare nanostrutture in grado di generare specie radicali dell'ossigeno (ROS) e in particolare ossigeno singoletto, inducendo uno stress ossidativo che uccide le cellule tumorali. Ho sviluppato una nanostruttura costituita da nanoparticelle di CeF3 incorporate in una matrice nanometrica di ZnO. CeF3 è un eccellente scintillatore; la sua emissione UV sotto irraggiamento X attiva lo ZnO in cascata, stimolando la produzione di ROS. Abbiamo dimostrato in vitro che questa nanostruttura migliora l’efficacia antitumorale della Radioterapia su cellule dell’adenocarcinoma del polmone, con risultati promettenti già a dosaggi molto bassi di raggi X.

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